Муфта вентилятора служит для обеспечения необходимого теплового режима двигателя путем автоматического регулирования степени его охлаждения. При изменении температуры потока воздуха за радиатором, муфта изменяет частоту вращения вентилятора.

Существуют различные типы таких муфт: вязкостные, гидравлические, фрикционные, электромагнитные, упругие.

Принцип действия муфты вентилятора

При жестком соединении крыльчатки охлаждающего вентилятора с каким-либо валом двигателя охлаждение было бы либо недостаточно эффективно на малых оборотах (перегрев), особенно в холодную погоду, либо избыточно эффективно на высоких оборотах (недогрев). Поэтому, для регулировки интенсивности потока воздуха, проходящего через радиатор, между валом (шкивом) и крыльчаткой вентилятора устанавливают управляющую муфту. Задача муфты — обеспечить проскальзывание крыльчатки относительно вала и тем самым снижать эффективность охлаждения, когда она не нужна.

 

При низкой температуре скорость вращения вентилятора минимальна, что позволяет двигателю быстрее прогреваться и заодно снижает шум от крыльчатки. По мере роста температуры обороты вентилятора также будут нарастать.

На автобусах «Икарус» устанавливают фрикционную муфту вентилятора с пневматическим приводом (своего рода сцепление). Регулирование включения и отключения здесь осуществляется сжатым воздухом, в зависимости от температуры охлаждающей жидкости. На легковых автомобилях, на некоторых грузовиках в приводе вентилятора стоит вязкостная или электромагнитная муфта.

При всех технических новациях в приводах вентиляторов двигатели внутреннего сгорания до сих пор крайне неэффективны в вопросах охлаждения (на охлаждение тратится до 30% энергии топлива, при общем КПД около трети у бензиновых ДВС и половины у дизельных).

Вискомуфта вентилятора

Вискомуфта вентилятора неразборная, и поэтому не нуждается в техническом обслуживании во время эксплуатации. Она обеспечивает плавное изменение оборотов вентилятора.

Ротор муфты жестко крепится на валу (в случае Toyota — на шкиве насоса охлаждающей жидкости). По окружности диска ротора нарезаны косые зубья, которые выполняют роль насоса для перекачки масла. Корпус муфты в сборе (корпус подшипника и передняя крышка) вращается вокруг ротора на подшипнике.

С обеих сторон ротора установлены пластины, отделяющие рабочие камеры от резервуаров. Передняя (с впускными каналами A и B и возвратным каналом) закреплена на крышке ротора, задняя (с возвратным каналом) — на корпусе подшипника.

1 — биметаллическая пружина, 2 — биметаллическая пластина, 3 — впускной канал B, 4 — впускной канал A, 5 — передняя камера, 6 — возвратный канал, 7 — возвратный канал, 8 — задняя камера, 9 — передний резервуар, 10 — зубья ротора, 11 — корпус подшипника, 12 — вал ротора, 13 — корпус подшипника, 14 — задний резервуар, 15 — задняя делительная пластина, 16 — ротор, 17 — передняя делительная пластина, 18 — передняя крышка.

Рабочие камеры представляют собой «лабиринты», образованные ребрами на роторе и на делительных пластинах. Момент передается от ротора к корпусу за счет «внутреннего трения» в силиконовом масле. Биметаллическая пружина, установленная с внешней стороны корпуса муфты, перемещает пластину, открывая и закрывая впускные каналы и регулируя перетекание масла в зависимости от температуры воздуха.

Работа вискомуфты вентилятора

1. Холодный воздух. При вращении ротора его зубья через возвратные каналы «откачивают» в передний резервуар масло из обоих камер и заднего резервуара. В результате его количество в камерах падает, передача усилия через жидкость уменьшается и частота вращения вентилятора становится значительно ниже частоты вращения ведущего ротора.

2. Теплый воздух. Под действием центробежной силы масло из переднего резервуара вытесняется в переднюю камеру через открывшийся впускной канал A. «Вязкое трение» между ротором и передней пластиной возрастает, а разница в частоте вращения уменьшается.

3. Горячий воздух. Открываются оба впускных канала, после чего масло поступает в обе рабочих камеры. Объем жидкости в них и «трение» максимальны, так что максимальна и передача вращения через муфту.

Поскольку управление оборотами происходит за счет изменения объема силиконового масла в полостях муфты, то его утечка неизбежно ведет к снижению скорости вращения вентилятора и возможному перегреву двигателя.

Часть муфт ранней конструкции не имела заднего резервуара. Поскольку после остановки двигателя масло стекает в нижнюю часть муфты, то здесь его уровень в камерах значительно увеличивался и сразу после запуска двигателя, когда «трение» между ротором и пластинами достаточно велико, частота вращения вентилятора нарастала слишком сильно. При наличии заднего резервуара уровень жидкости в камерах на заглушенном двигателе оказывается ниже, а после запуска падает быстрее — в результате снижается уровень шума от вентилятора.

Электромагнитная муфта вентилятора

Электромагнитная муфта — самая простая по конструкции и имеет возможность полностью выключать вентилятор (размыкать вал). Минусом электромагнитной муфты является невозможность плавного включения (наличие лишь двух состояний, включено-выключено).

Муфта состоит из электромагнита, который установлен на ступице вентилятора. Ступица соединена пластинчатой пружиной с якорем, который свободно вращается вместе с ней на подшипнике. Тепловое реле срабатывает при достижении температуры охлаждающей жидкости в верхнем бачке радиатора, значения 85-90° С. Контакты реле замыкаются, в катушку поступает электрический ток, под действием которого она притягивает к себе якорь, и ступица вместе с вентилятором начинает вращаться. Если температура охлаждающей жидкости понижается до 80-85° С, то контакты теплового реле размыкаются и вентилятор отключается.