Время чтения: ~7 мин

Как работает двухмассовый маховик: устройство, ресурс и диагностика

Двухмассовый маховик (ДММ, DMF, ZMS) состоит из двух масс - первичной на коленчатом валу и вторичной, к которой прижимается диск сцепления, - соединенных пружинным демпфером. Он гасит крутильные колебания двигателя, защищает коробку передач от резонанса и повышает комфорт. По данным ZF, ресурс ДММ рассчитан примерно на один срок службы сцепления, поэтому его стоит проверять и при необходимости менять вместе со сцеплением.

Зачем появился двухмассовый маховик

Автопроизводители постоянно балансируют между противоположными требованиями: большая мощность и динамика с одной стороны, меньший расход топлива и выбросы - с другой. Чтобы объединить эти задачи, инженеры начали применять двухмассовые маховики: они уменьшают вибрации и делают работу трансмиссии более плавной. В то же время многим СТО до сих пор не хватает информации об интервалах замены и диагностике этого узла.

По данным источника, в 1996 году в Западной Европе лишь около 10% легковых авто с механической коробкой имели ДММ, а в 2011 году - уже около 70%. В Украине такие автомобили массово поступают на обслуживание в независимые СТО сравнительно недавно, поэтому ZF Aftermarket уделяет большое внимание обучению специалистов.

Круг производителей, разрабатывающих такие компоненты с нуля, ограничен: автопроизводители передают им двигатель и коробку новой модели для разработки сцепления. ZF - один из ведущих специалистов: по данным компании, сцепления на заводах SACHS выпускают с 1929 года, а исследования и испытания для мирового рынка сосредоточены в центре в Швайнфурте (Германия), где около 900 инженеров проверяют новые детали на 150 стендах. Часть этого опыта, полезную для СТО, приводим ниже.

Двухмассовый маховик в разрезе: дуговые пружины демпфера между первичной и вторичной массами

Устройство и принцип работы ДММ

Сокращения ДММ (двухмассовый маховик), ZMS (Zweimassenschwungrad) и DMF (dual mass flywheel) обозначают одну конструкцию: маховик из двух стальных масс, которые могут поворачиваться друг относительно друга на общей оси. Внутри расположен ключевой элемент - демпферный механизм вместе с подшипником.

Зачем это нужно? Даже в установившемся режиме коленчатый вал поршневого двигателя вращается неравномерно: угловая скорость постоянно меняется из-за цикличности рабочих процессов в цилиндрах и кинематики кривошипно-шатунного механизма.

Неравномерность крутящего момента и резонанс

Неравномерный крутящий момент накладывается на средний момент сопротивления от нагрузки. Коленчатый вал проектируют с запасом прочности, но именно из-за неравномерности момента в упругом валу возникают собственные крутильные колебания. При определенных условиях они способны не только нарушить работу двигателя, но и разрушить его.

Эти «определенные условия» - резонанс: когда частота возмущения совпадает с собственной частотой колебаний вала, амплитуда резко растет. Классический пример опасности резонанса - разрушение моста от шага колонны солдат. Если толчки от сгорания совпадут с собственными колебаниями вала, резонанс может его сломать, поэтому для стабильной работы двигателя в широком диапазоне оборотов нужен маховик.

Усиление сцепления и новая конструкция маховика

Чтобы передавать все больший момент без увеличения размеров сцепления, усиливают диафрагменную пружину корзины и применяют новые фрикционные материалы. Но более жесткое сцепление резче нагружает узлы, и опасность резонанса, которая раньше угрожала в основном двигателю, распространяется на валы коробки передач, а комфорт управления снижается. Поэтому эффективное демпфирование стало нужно и трансмиссии.

Решением стало перенести функцию демпфера крутильных колебаний в сам маховик, который получил двухмассовую конструкцию. Первичная масса крепится к коленчатому валу и имеет зубчатый венец для стартера. Через систему упоров и пружин она соединена со вторичной массой, к рабочей поверхности которой прижимается ведомый диск сцепления.

Конструктивные особенности

Массы соединены подшипником (по данным ZF, в изделиях Sachs - всегда подшипником скольжения). Внутренняя полость заполнена густой пластичной смазкой, дополнительно смягчающей работу узла. Если в классическом демпфере диска сцепления обычно 6-8 пружин на радиусе до 60 мм, то в современных ДММ, по данным источника, может быть до 54 пружин на радиусе до 120 мм, а внутри пружины - еще одна или две.

Чтобы обеспечить больший угол закручивания масс, пружины работают в несколько ступеней. Пружинные блоки разделены сепараторами на центральный и крайний, более жесткий. В обычных режимах сжимается центральный блок, а при росте нагрузки - при резком старте или торможении двигателем - включается крайний. Современные ДММ имеют две или три ступени сжатия, что еще лучше защищает трансмиссию от пиковых нагрузок.

Двухмассовый маховик Sachs в сборе: вторичная масса с рабочей поверхностью сцепления и венец стартера

Преимущества двухмассового маховика

Двухмассовый маховик в идеальных условиях ведет себя как более массивный одномассовый, но разделение на две массы устраняет риск резонанса и в трансмиссии. Это повышает надежность и долговечность коробки передач даже при росте мощности, а вибрации и посторонние шумы почти исчезают.

Ресурс и замена ДММ

По данным источника, средний ресурс деталей сцепления - около 180-200 тыс. км, и ДММ рассчитан примерно на один срок службы сцепления. Поэтому оптимально проверять и при необходимости менять ДММ вместе со сцеплением: иначе велик риск, что маховик выйдет из строя вскоре после ремонта. Механик должен объяснить клиенту последствия установки нового сцепления со старым ДММ.

Стоит избегать и замены ДММ на одномассовый маховик со сцеплением «с улучшенным демпфированием». Сразу после установки такая система вроде бы работает, но она не рассчитана на большие моменты и резонансные колебания двигателей, под которые создан ДММ. Переключения, трогание, разгон и торможение двигателем сопровождаются рывками и вибрациями, а основная нагрузка переходит на коробку передач, что ведет к ее преждевременному выходу из строя.

Диагностика ДММ

Распространенный миф - что автомобили с ДММ постоянно проблемные. По словам технического специалиста ZF Aftermarket, приведенным в источнике, рекламации на ДММ Sachs после исследований обычно оказываются не связанными с дефектом маховика. Современные двигатели и ДММ тесно взаимосвязаны и чувствительны к исправности топливной системы и качеству топлива: неисправности ДММ чаще всего возникают из-за повышенных вибраций от неравномерной работы двигателя, которые маховик гасит, принимая нагрузку на себя, и из-за этого быстрее изнашивается.

Причины неравномерной работы двигателя и проверка

Причины неравномерной работы двигателя бывают механические и электрические; без своевременной диагностики они незаметно развиваются. Поэтому при каждой замене сцепления рекомендуется проверять двигатель и топливную систему.

Современные ДММ неразборные, поэтому состояние оценивают по косвенным признакам. При подозрении на неисправность не спешите снимать коробку: Sachs советует сначала выполнить все доступные внешние тесты, начав с пробной поездки. Если при раскручивании двигателя на нейтрали до высоких оборотов и удержании их некоторое время нет шума и вибрации, вероятно, проблема не в маховике.

Вывод

Знания о диагностике ДММ развеивают мифы о «проблемности» этого узла. Его ресурс меньше, чем у одномассового маховика, но это плата за комфорт, высокую мощность и низкий расход топлива, а отказ от ДММ экономии не дает - лишь приводит к дорогим ремонтам. Задача СТО - грамотно обслуживать этот узел. Восстановление двухмассовых маховиков - на сайте remont-mahovikov.com.ua.