Виды, устройство и принцип работы гидрокомпенсаторов клапанов
Детали газораспределительного механизма двигателя в процессе работы испытывают большие нагрузки и высокую температуру. От нагрева они расширяются неравномерно, так как сделаны из разных сплавов. Для обеспечения нормальной работы клапанов в конструкции должен быть предусмотрен специальный тепловой зазор между ними и кулачками распредвала, который закрывается в процессе работы мотора.
Зазор должен всегда оставаться в предусмотренных пределах, поэтому клапана нуждаются в периодической регулировке, то есть в подборе толкателей или шайб нужного размера. Избавиться от необходимости регулировки теплового зазора, и уменьшить шум на непрогретом двигателе позволяют гидрокомпенсаторы, иногда их называют просто «гидрики» или гидротолкатели.
Устройство гидрокомпенсатора
Гидрокомпенсаторы автоматически регулируют меняющийся тепловой зазор. Приставка «гидро» подразумевает действие какой-то жидкости в работе детали. Этой жидкостью выступает масло, которое подается в гидрокомпенсаторы под давлением. Сложная и точная система пружин внутри регулирует зазор.
Применение гидрокомпенсаторов предполагает наличие следующих преимуществ:
Основными компонентами гидрокомпенсатора являются:
Устройство гидрокомпенсатора
Принцип работы
Работу детали можно описать несколькими этапами:
Гидрокомпенсатор также регулирует зазор, возникающий вследствие естественного износа деталей ГРМ. Это простой, но в то же время сложный по исполнению механизм с точной подгонкой деталей.
Правильная работа гидравлических компенсаторов во многом зависит от давления масла в системе и от степени его вязкости. Слишком вязкое и холодное масло не сможет в нужном количестве поступить через каналы в тело толкателя. Слабое давление и протечки также снижают работоспособность механизма.
Виды гидрокомпенсаторов
В зависимости от компоновки ГРМ и места установки различают четыре основных вида гидрокомпенсаторов:
Все виды несколько отличаются по конструкции, но имеют один и тот же принцип действия. Наибольшее распространение в современных автомобилях получили обычные гидротолкатели с плоской опорой под кулачок распредвала. Данные механизмы устанавливаются непосредственно на стержне клапана. Кулачок распредвала воздействует на гидротолкатель напрямую.
При нижнем расположении распредвала устанавливаются гидроопоры под рычаги и коромысла. В таком положении кулачок толкает механизм уже снизу, а усилие на клапан передается через рычаг или коромысло.
По такому же принципу работают и роликовые гидроопоры. Для меньшего воздействия трения применяются ролики, которые контактируют с кулачками. Роликовые гидроопоры применяются в основном на двигателях японского производства.
Преимущества и недостатки
Гидравлические компенсаторы позволяют избежать множества технических проблем при эксплуатации двигателя. Отпадает необходимость регулировки теплового зазора, например, с помощью шайб. Также гидротолкатели уменьшают уровень шума и ударные нагрузки. Плавная и правильная работа снижает износ деталей ГРМ.
Среди преимуществ есть и свои недостатки. Двигатели, в которых используются гидрокомпенсаторы, имеют свои особенности эксплуатации. Самый явный из них – неровная работа холодного двигателя на момент запуска. Появляются характерные стуки, которые при достижении температуры и давления исчезают. Это происходит из-за того, что при запуске давление масла недостаточное. Оно не поступает в компенсаторы, поэтому появляется стук.
Еще одним недостатком можно назвать стоимость деталей и обслуживание. Если потребуется замена, то это стоит доверить мастеру. Также гидрокомпенсаторы требовательны к качеству масла и работе всей системы смазки. Если залить некачественное масло, то это может напрямую сказаться на их работе.
Основные неисправности, возможные причины и замена
Появившийся стук говорит о неисправностях в газораспределительном механизме. Если стоят гидрокомпенсаторы, то причина может быть в них:
Определить неисправный компенсатор зазора обычному автолюбителю бывает достаточно трудно. Для этого, например, можно воспользоваться автомобильным стетоскопом. Достаточно прослушать каждый гидрокомпенсатор, чтобы определить неисправный по характерному стуку.
Также работоспособность гидрокомпенсаторов можно проверить, если удастся снять их с двигателя. В заполненном состоянии они не должны сжиматься. Некоторые виды можно разобрать и определить степень износа внутренних деталей.
Некачественное масло приводит к засорению масляных каналов. Исправить это можно путем замены самого масла, масляного фильтра и промывки гидрокомпенсаторов. Промыть можно специальными жидкостями, ацетоном или высокооктановым бензином. Если дело в масле, то это должно помочь устранить стук.
Специалисты рекомендуют менять не отдельные компенсаторы, а сразу все. Делать это нужно после 150-200 тысяч километров пробега. На такой дистанции они подвергаются естественному износу.
При замене гидравлических компенсаторов зазора нужно соблюдать некоторые нюансы:
Чтобы гидрокомпенсаторы доставляли как можно меньше проблем при эксплуатации, нужно использовать качественное моторное масло, которое рекомендуется в руководстве по эксплуатации автомобиля. Также необходимо соблюдать регламент замены масла и фильтра. Соблюдая эти правила, гидравлические компенсаторы прослужат долго.
Что такое гидрокомпенсаторы в двигателе и почему они стучат
Владельцы старых автомобилей, еще советского периода, хорошо помнят довольно-таки частые процедуры по регулировке клапанов ГРМ. Клапаны газораспределительного механизма мотора, это важнейшие для работы собственно двигателя, устройства. От их герметичности, зависит стабильность работы силовой установки, равно как и другие ее характеристики и показатели. Регулировка клапанов – задача довольно-таки непростая и в гараже ее не сделать.
Дело в том, что при нагреве двигателя и конечно же клапанов, возникает их расширение, а потому, при регулировке клапана нужно оставить необходимый для плотного закрытия клапана, зазор. Если же зазор отрегулирован неправильно, возникают различные нарушения работы мотора, посторонние стуки, а так же ускоряется износ различных частей двигателя. Вот собственно поэтому, каждые десять – двадцать тысяч километров пробега, сознательные владельцы автомобилей ехали на регулировку клапанов.
Но инженерная мысль не стоит на месте и сейчас в автомобильных двигателях появились, так называемые, гидрокомпенсаторы, которые избавляют нас от необходимости регулировки клапанов. В этой статье мы расскажем о том, что такое гидрокомпенсаторы в двигателе автомобиля, как они работают и почему в некоторых ситуациях они могут стучать.
Как работают гидрокомпенсаторы
Внутреннее устройство гидрокомпенсатора: 1 – кулачек распределительного вала; 2 – выемка в теле гидрокомпенсатора; 3 – втулка плунжера; 4 – плунжер; 5 – пружина клапана плунжера; 6 – пружина клапана газораспределительного механизма; 7 – зазор между кулачком распределительного вала и рабочей поверхности гидрокомпенсатора; 8 — шарик (клапан плунжера); 9 – масляный канал в теле гидрокомпенсатора; 10 – масляный канал в головке блока цилиндров; 11 – пружина плунжирной пары; 12 – клапан газораспределительного механизма.
Собственно гидрокомпенсатор, это устройство, которое предназначено для того, чтобы автоматически устранять проблемы с закрытием клапанов газораспределительного механизма. Благодаря наличию гидрокомпенсаторов в современных моторах, автомобилисты больше не нуждаются в регулярной процедуре регулировки клапанов. Гидрокомпенсатор позволяет эффективно закрывать клапаны без какого-либо обслуживания и вмешательства со стороны человека. Суть работы гидрокомпенсатора заключается в том, что при изменении теплового зазора, компенсатор, как бы дожимает клапан до нужного положения.
Гидрокомпенсатор включает в себя плунжерную пару, а так же шариковый клапан, через который в гидрокомпенсатор поступает масло. Вообще, в работе гидрокомпенсатора, масло выступает, чуть ли не главным компонентом. Благодаря очень низкому коэффициенту сжатия масла, его давление и усилие плунжерной пружины, выступают основными рабочими силами в гидрокомпенсаторе.
Почему стучат гидрокомпенсаторы
Как выглядит гидрокомпенсатор
Конечно же включение в конструкцию двигателя гидрокомпенсаторов повысило его надежность, стабильность работы, да и сама работа мотора стала мягче и ровнее.Тем не менее, и с этими устройствами возникают проблемы. Характерным признаком неполадок в гидрокомпенсаторах, является их стук. Ну и уже потом появляются характерные для неотрегулированых клапанов, проблемы. В чем же слабое место гидрокомпенсатора?
Стук гидрокомпенсатора говорит о том, что по каким-то причинам устройство не успевает выбрать нужный зазор клапана. Другими словами, компенсатор частично или полностью перестал выполнять свои функции. Причин такого саботажа может быть четыре:
Если причиной отказа гидрокомпенсатора стал износ в плунжерной паре или же шариковый клапан выработал свой ресурс, устройство придется менять. Если клапан просто забился из-за масла низкого качества, его можно попытаться промыть. Ну а что касается низкого давления масла в системе, это вообще не проблема гидрокомпенсатора. Соответственно и устранять ее нужно не здесь. Если же устройство заклинило, скорее всего, гидрокомпенсатор так же придется менять.
Читайте также: Регулировка клапанов — для чего она нужна и что дает.
Как продлить срок службы гидрокомпенсаторов
В принципе срок службы гидрокомпенсаторов автомобильного двигателя, мало зависит от правильности действий водителя или каких-то других, скажем так, субъективных факторов. Но есть одно условие, которое может серьезно продлить срок службы гидрокомпенсаторов и других частей мотора. Использование качественного масла, а так же своевременная его замена, существенно повышают шансы вашего мотора проехать без серьезного ремонта сто – двести – триста и больше тысяч километров.
Судите сами, клапан гидрокомпенсатора забивается маслом низкого качества. Износ в плунжерной паре происходит либо из-за недостатка масла, либо опять-таки из-за его неудовлетворительного качества. В итоге, пусть не все, но многое зависит от моторного масла, его качества и чистоты. Поэтому, меняйте масло чаще, не экономьте на использовании дешевых продуктов, поскольку ремонт обойдется, гораздо дороже.
Читайте также: Почему троит двигатель — основные причины.
Гидрокомпенсаторы
Двигатель во время работы нагревается, что приводит к естественному расширению металлических деталей. Конструкторы учитывают данную особенность и поэтому оставляют специальные тепловые зазоры. Однако, еще одной особенностью двигателя является постепенный износ деталей, соответственно зазоры расширяются и мы наблюдаем такие негативные моменты, как уменьшение мощности, снижение компрессии, повышенный расход масла и топлива, постепенное разрушение деталей двигателя.
Важным элементом любого бензинового двигателя внутреннего сгорания является газо-распределительный механизм.
Его основные элементы:
Мы перечислили только основные элементы, в действительности же их больше. Сама суть работы ГРМ сводится к тому, чтобы распредвал вращался синхронно с коленчатым валом, кулачки попеременно давили на толкатели (или коромысла), а те в свою очередь приводили в движение клапаны.
Со временем между рабочими поверхностями распредвала, толкателями (или коромыслами в V-образных двигателях) образуются зазоры. Чтобы их компенсировать, раньше применяли простой режим регулировки с помощью специальных меток и гаечных ключей. Регулировать зазоры приходилось буквально каждые 10-15 тысяч км.
На сегодняшний день такая проблема практически отпала благодаря изобретению и широкому применению гидрокомпенсаторов.
Устройство и принцип действия гидрокомпенсатора
Есть несколько базовых видов гидрокомпенсаторов, предназначенных для работы с разными типами ГРМ (с толкателями, коромыслами или нижней установкой распредвала). Но само устройство и принцип действия в основном одинаковые.
Основные элементы гидрокомпенсатора:
Компенсатор устанавливается в головку блока цилиндров в специально отведенное место. Есть также возможность установить их и на более старые типы двигателей, в которых их установка не предусматривалась.
Принцип работы достаточно простой. Кулачок распредвала имеет неправильную форму. Когда он не давит на толкатель, зазор между ними увеличивается. В этот момент плунжерная пружина давит на клапан плунжера и внутрь компенсатора поступает масло из системы смазки, рабочая часть компенсатора немного приподнимается, приводит в движение толкатель и зазор между кулачком и толкателем исчезает.
Когда же распредвал делает оборот и кулачок начинает производить нагрузку на толкатель, рабочая часть гидрокомпенсатора начинает опускаться до тех пор, пока не перекроется канал поступления масла. Соответственно давление внутри компенсатора увеличивается и передается на шток клапана двигателя.
Таким образом благодаря компенсаторам обеспечивается отсутствие зазоров. Если еще представить, что все это происходит на огромной скорости — до 6 тысяч оборотов в минуту — то невольно возникает восхищение, что такое простое изобретение смогло раз и навсегда положить конец проблеме зазоров в клапанном механизме.
Именно благодаря внедрению гидрокомпенсаторов удалось достичь таких преимуществ новых двигателей перед старыми:
Небольшим недостатком от применения гидрокомпенсаторов является характерный стук, который можно услышать в первые секунды запуска неразогретого двигателя. Это происходит из-за того, что давление масла в системе недостаточное, а нужные показатели давления достигаются тогда, когда масло разогревается до определенной температуры и расширяется, заполняя внутренние полости компенсаторов.
Основные проблемы гидрокомпенсаторов
Стоит отметить, что плунжерная пара компенсатора — это весьма точное устройство. Зазор между втулкой и плунжером составляет несколько микрон. К тому же и масловыводящий канал тоже очень небольшого диаметра. Поэтому данные механизмы очень чувствительны к качеству масла. Они начинают стучать и выходить из строя, если заливать в двигатель некачественное масло, или если в нем очень много шлака, грязи, песка и так далее.
Если в системе смазки двигателя есть недочеты, то масло не сможет поступать в компенсаторы, а от этого они будут перегреваться и быстрее выходить из строя.
Специалисты автомобильного портала vodi.su обращает ваше внимание на то, что если в двигателе установлены гидрокомпенсаторы, то заливать в него масла высокой вязкости, например минеральное 15W40, не рекомендуется.
При установке или замене компенсаторов позаботьтесь, чтобы они были заполнены маслом. Обычно они поставляются уже заполненными. Если же внутри будет воздух, то могут возникнуть воздушные пробки и механизм не сможет выполнять поставленные задачи.
Если автомобиль долго стоял без работы, может происходить утечка масла из компенсаторов. В таком случае нужно их прокачать: дать поработать двигателю на постоянных оборотах, затем на переменных, а после этого на холостых — масло поступит в компенсаторы.
На этом видео специалист расскажет об устройстве и принципах работы гидрокомпенсаторов.
Устройство и принцип работы гидрокомпенсаторов
Гидрокомпенсаторы достаточно давно заняли твердую позицию среди основных деталей в двигателе современного автомобиля. В конце прошлого века, автоинженеры стремились к разработке технологичных и экономичных моторов автомобилей, обладающих хорошими тяговыми характеристиками на средних оборотах. И гидрокомпенсаторы при технологичных инженерных изысканиях того времени пришлись очень кстати. Принцип работы гидрокомпенсаторов достаточно прост — при помощи плунжерной пары, пружины и давления масла регулируется зазор между профилем распределительного вала и клапаном ГРМ. Соответственно, находясь между клапаном и распредвалом, гидрокомпенсатор меняет свою высоту и воздействует на степень открытия/закрытия клапана в зависимости от условий работы мотора.
Исторический экскурс
Гидрокомпенсаторы, они же — гидротолкатели или в простонародье «гидрики» появились достаточно давно. Разберем, зачем нужны компенсаторы и как они появились в моторах многих автомобилей.
Их появлением в конструкции газораспределительных механизмов автомобилей, водители во многом обязаны японским автоинженерам, так как именно они стали массово применять «гидрики» в конструкции системы ГРМ моторов. В то время, при проектировке ДВС, большое внимание уделялось не только его основным узлам (коленчатый вал, поршни, шатуны), но и деталям газораспределительного механизма. Инженеры постепенно «доводили» прежние поколения своих силовых агрегатов до совершенства. Так, на смену привычным механическим толкателям и пришли гидротолкатели.
Конструкция механических толкателей, распространенная в то время, постепенно начала выходить из обихода. Обусловлено это следующими моментами:
— стандартный механический толкатель требует постоянного внимания и регулировки;
— механизм ГРМ с механическими толкателями производит больше шума, по сравнению с гидротолкателями.
Пришедшие на смену стандартным толкателям гидрокомпенсаторы, намного лучше подошли для использования в двигателях утилитарных автомобилей. Как известно, при повседневной эксплуатации машины в типовых задачах, «рабочие» обороты редко превышают отметку в 3500 оборотов на тахометре. Поэтому для подобных режимов работы (и даже вплоть до 5000), использование «гидриков» в механизме ГРМ полностью оправдывает себя ввиду тихой работы
и отсутствия необходимости в обслуживании.
Однако не всё так гладко: про «крутибельность» силового агрегата на оборотах выше 6000 лучше позабыть. Гидроопоры попросту не успевают справляться со своей основной задачей при работе на высоких оборотах, из-за чего они быстро выходят из строя и начинают стучать.
Как работают гидрокомпенсаторы
Устройство гидрокомпенсатора (гидроопоры) представляет собой металлическую конструкцию цилиндрической формы. С внешней стороны компенсаторы не имеют каких-либо характерных элементов (за исключением компенсаторов роликового типа).
Весь механизм данной детали как раз кроется внутри: там находится подпружиненный плунжер и его клапан (шарик), отдельная пружина этого узла (плунжерной пары), а для работоспособности компенсатора в нем присутствует специальный канал, по которому подводится масло из ГБЦ. Также во внутренней части имеется специальная компенсационная емкость, где скапливается масло в момент нажатия кулачком распредвала на компенсатор. Данная компенсационная емкость выступает в роли своеобразного накопителя и работает как демпфер.
В ситуациях, когда кулачок распредительного вала не давит на гидрокомпенсатор, соприкосновение компенсатора с распредвалом осуществляется за счёт работы пружины и плунжерной пары. Демпфер наполнен маслом, но этого количества недостаточно для работы плунжерной пары. Масляный канал в компенсаторе закрыт, а давление внутри не превышает такую отметку, чтобы произошло давление на клапан ГРМ.
Внешняя же часть компенсатора соприкасается с профилем (кулачком) распределительного вала и постоянно перемещается, таким образом определяется момент и время на которое клапан будет открыт. В момент работы, кулачок распредвала давит на тело компенсатора, тем самым преодолевая усилие от пружины и плунжерной пары, и, открывая масляный канал, необходимый для работы плунжерной пары. Таким образом, при надавливании кулачка распредвала на компенсатор, происходит поступление масла в компенсатор, повышение давления в нём и его работа — открытие клапана ГРМ в нужный момент. Плунжерная пара же выступает регулятором и сразу же после прохождения кулачком вала определенной точки — начинает «стравливать» лишнее масло обратно в систему. В итоге за счёт работы плунжерной пары, разницы давления и теплового расширения металлов, обеспечивается подбор необходимого зазора и прижим компенсатора к распределительному валу.
Разновидности гидрокомпенсаторов
По принципу работы все типы компенсаторов одинаковы, но по конструкции они различаются. Самые распространенные в данный момент — гидротолкатели с плоским внешним подпятником под кулачок распредвала. Чуть менее распространенные — роликовые толкатели, встречаются они в основном на силовых агрегатов японского производства.
К более архаичным вариантам можно отнести гидроопоры в разном исполнении:
— под стандартное верхнеклапанное исполнение;
— под установку в рычаги/коромысла.
Неисправности
Нередко водители современных автомобилей, оснащенных моторами с гидротолкателями, сталкиваются с проблемами стучащих компенсаторов. Обычно подобные неисправности появляются на пробегах свыше 40 000км или больше. Почему стучат гидрокомпенсаторы? Причин для появления злополучного цокота может быть много, разберем их по порядку.
При заливке в мотор дешевых и некачественных масел, детали гидрокомпенсаторы подвергаются преждевременному износу: засоряются масляные каналы и клапан компенсатора (шарик), из-за чего компенсатор не полностью закрывается. Кроме того, при низкокачественном масле и неправильной работе плунжерной пары, часто происходят утечки масла и неправильный выбор зазора.
Редкая смена моторного масла также является одной из причин стука компенсаторов. Масло потерявшее свои рабочие свойства склонно к пригоранию и закоксовыванию, из-за чего отложения на стенках каналов мешают нормальному проходу и оттоку масла от компенсаторов.
Автовладельцам не стоит забывать, что необходимо постоянно следить за уровнем масла в двигателе посредством щупа, причем делать это рекомендуется при каждом открытии капота, благо эта процедура по времени не занимает больше двух минут. Поэтому при появлении цокота из под клапанной крышки в первую очередь следует проверить уровень масла.
Разные модели силовых агрегатов имеют свои типичные «болячки», одна из таковых — утечки масла. И если подобные конструктивные недостатки в современных моделях двигателей можно встретить крайне редко, то проблемы с расходниками встречаются гораздо чаще.
Использование неоригинальных или некачественных сальников и прокладок способно спровоцировать течи масла и понижение общего давления масла. Поэтому не стоит удивляться, если при «запотевшей» крышке ГБЦ или при подтеках на блоке цилиндров, начнут стучать компенсаторы.
Кроме текущих сальников и прокладок проблемным местом также может быть неисправный масляный фильтр, из-за которого падает давление в системе и масло плохо поступает в колодцы для компенсаторов.
Выход из строя компенсаторов на иностранных автомобилях — явление не частое, но при эксплуатации в условиях стран РФ и СНГ всё-таки случается. Основных причин здесь две:
— некачественные ГСМ (поддельное или дешевое масло, низкооктановый бензин со вредными присадками и т.д);
— дешевый (ненадежный) производитель самих компенсаторов.
Использование низкокачественных ГСМ ведет к тому, что элементы гидротолкателей со временем попросту выходят из строя:
— заклинивает плунжерная пара;
— выходит из строя пружина плунжера.
При большом пробеге гидротолкателей (свыше 60 000 — 70 000 км) внутренние части компенсатора изнашиваются, в следствие чего появляются утечки масла из внутренней полости детали. Также на таких пробегах не редки случаи с подклиниванием плунжерной пары из-за чего часто возникает паразитный цокот.
Преимущества и недостатки
Конструкция механизма газораспределения с применением гидротолкателей имеет свои неоспоримые преимущества, такие как:
— длительный ресурс работы;
— отсутствие необходимости в обслуживании;
— тишина при работе (по сравнению с толкателями).
Недостатки гидрокомпенсаторов:
— высокая стоимость деталей (по сравнению с классическими толкателями);
— сложная конструкция и как следствие — меньшая надежность;
— требуют использования качественного масла.
О холодном пуске замолвите слово
Использование масла с высокой вязкостью при отрицательных температурах ведет к тому, что коленчатому валу, намного сложнее проворачивать мотор. Вторичный вал и привод дополнительных агрегатов страдают этой же проблемой, поэтому вязкое масло при запуске двигателя достаточно долго разжижается и доходит до компенсаторов.
В случае, если парковать автомобиль в теплом гараже нет возможности, то следует использовать предпусковые обогреватели двигателей и заливать масло с низкой степенью вязкости. Также не лишним будет потратить чуть больше времени на прогрев мотора, а после начала движения — избегать сильных нагрузок до тех пор, пока ДВС не выйдет на свою «рабочую» температуру.
Понравилась статья? Поделитесь в соц. сетях:
