Принцип работы гидрокомпенсатора

Принцип работы гидрокомпенсатора

Не нужно быть особенно опытным специалистом в области регулировки газораспределительного механизма для того, чтобы на слух отличить работу Жигулей от Самар. Если старый фиатовский мотор запущен и не обслужен, а регулировки двигателя выполняются от случая к случаю, то работу мотора классических ВАЗ можно спутать с небольшим тракторным дизелем. По крайней мере, на слух. Зазоры — это основной источник шума, а влияют они не только на акустический комфорт, но и на работу мотора в первую очередь.

Для чего нужны гидрокомпесаторы клапанов

Как выглядит гидрокомпенсатор.

В процессе работы двигателя его детали нагреваются и расширяются. Чтобы при этом они не повредились, конструкторы предусматривают специальные тепловые зазоры, которые исчезают при разогреве ДВС. Однако элементы двигателя изготовлены из различных материалов, характеризующихся разным коэффициентом температурного расширения. Следовательно, детали будут увеличиваться в разной степени, что может нарушить слаженность всей системы клапанов. Для того, чтобы сгладить эту разницу, и были разработаны гидрокомпенсаторы.

Главная задача гидрокомпесаторов клапанов – поглощение зазоров между клапанами и поверхностями кулачков распредвала. Это позволяет обеспечить точность открывания клапана, снижает уровень шума, образуемого при работе двигателя, а также положительно сказывается на расходе топлива. Кроме того, использование гидрокомпенсаторов способствует снижению ударной нагрузки на клапаны, благодаря чему увеличивается продолжительность их использования.

До изобретения гидрокомпенсаторов регулировка клапанов выполнялась вручную. Это была достаточно трудоемкая процедура, требовавшая регулярного исполнения. Необходимо было выставлять зазоры с высокой точностью: 0,15-0,25 мм для впускных клапанов и 0,2-0,35 мм для выпускных.

Если же не заботиться о регулировке клапанов, то двигатель будет работать неэффективно:

• если зазор полностью отсутствует, то клапаны просто не будут закрываться полностью. В результате возгорание рабочей смеси может происходить во впускном коллекторе, что приводит к уменьшению мощности двигателя и затрудненным запуском. Тарелки и седла клапанов постепенно прогорают и разрушаются;
• если зазор чрезмерно большой, то по клапанам регулярно бьют кулаки поршней, что сопровождается характерным металлическим звуком. Из-за таких ударов клапаны, распредвалы и прочие элементы ГРМ преждевременно изнашиваются и приходят в негодность. Диапазон открытия клапанов уменьшается, нарушается баланс поступающей в цилиндры топливно-воздушной смеси, ухудшается их вентиляция. Как результат: мощность падает, токсичность выхлопа повышается.

Для того, чтобы сделать работу клапанной системы более плавной и стабильной, в ее конструкцию добавляются такие элементы, как гидрокомпенсаторы. Это элементы с подвижной конструкцией, длина которых изменяется пропорционально изменению теплового зазора.

Принцип работы

Работу детали можно описать несколькими этапами:

1. Кулачок распредвала не оказывает давления на компенсатор и повернут к нему тыльной стороной, при этом между ними присутствует небольшой зазор. Плунжерная пружина внутри гидрокомпенсатора толкает плунжер из втулки. В это время под плунжером образовывается полость, которая заполняется маслом под давлением через совмещенный канал и отверстие в корпусе. Объем масла набирается до нужного уровня и шариковый клапан закрывается под действием пружины. Толкатель упирается в кулачок, движение плунжера прекращается, и масляный канал перекрывается. При этом зазор исчезает.
2. Когда кулачок начинает поворачиваться, он нажимает на гидрокомпенсатор, перемещая его вниз. За счет набранного объема масла плунжерная пара становится жесткой и передает усилие далее на клапан. Клапан под давлением открывается и в камеру сгорания поступает топливовоздушная смесь.
3. Во время движения вниз немного масла вытекает из полости под плунжером. После того как кулачок пройдет активную фазу воздействия цикл работы повторяется вновь.

Работа гидрокомпенсатора

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.

Зачем нужны гидрокомпенсаторы?

С прогревом двигателя до его рабочей температуры происходит параллельное нагревание других устройств силового агрегата. Детали расширяются, из-за чего между элементами конструкции уменьшаются зазоры.

Если говорить о ГРМ, точность зазоров очень важна – от этого зависит чёткость работы ДВС. Зазоры клапанных механизмов можно регулировать как вручную, так и при помощи специальных устройств. Клапаны находятся под постоянной тепловой и ударной нагрузками. Кстати, все детали ГРМ прогреваются неравномерно, и естественный износ — это основная «болезнь» клапанного механизма.

Термический зазор обеспечивает нормальную работу клапанной системы. Выпускные клапаны из-за контакта с горячими газами нагреваются намного сильнее впускных, поэтому и зазоры здесь больше. Отрегулированные зазоры постоянно меняются из-за износа механизма и по другим причинам. Их изменения ведут к преждевременному износу ГРМ. Клапаны начинают стучать, топливо расходуется стремительно, мощность мотора падает.

Выпускные клапаны страдают намного больше впускных. Горячий газ, проходя через нарушенные уплотнения, может разрушить седло клапана и его тарелку. А еще образование зазора ведет к увеличению ударных нагрузок и к потере мощности силовым агрегатом.

Регулировку зазоров можно провести вручную – но только при наличии опыта и соответствующих навыков. Подстройка должна проводиться через каждые 15 000 км. Проводить процедуру приходится с учетом температурных колебаний – среднее значение здесь в расчет не берется. С гидрокомпенсаторами, регулирующими зазор автоматически, возникает куда меньше проблем.

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.

1. Использование низкокачественного масла. и/или несвоевременная замена ГСМ.

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.

1. Несвоевременная замена ГСМ.

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.

1. Недостаточное количество масла в системе.

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.

1. Поломки 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.

1. Естественный износ.

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.

Профилактика и ремонт

Наиболее простой и надежный способ профилактики вытекает из разносторонности работы гидрокомпенсатора клапана – использование хорошего моторного масла с требуемыми показателями вязкости. Конструкция проста и надежна, ломаться при должном обслуживании нечему, поэтому этот узел рассчитан на весь срок службы ДВС.

Если поломка явилась следствием какого-либо механического дефекта – здесь поможет только замена. Для замены необходимо произвести демонтаж распредвала.

Если причина поломки засорение – можно попробовать восстановить путем чистки. Для этого компенсатор нужно разобрать.

Разборка. Самый простой способ – обмотать тряпкой и несколько раз несильно ударить о нетвердую поверхность (дерево, пластик), сориентировав его так, как он стоит в ГБЦ. При этом внутренняя подвижная часть должна выйти из своего посадочного места.

Никаких стопорных приспособлений там нет. Также можно использовать щипцы с мягкими губками и вытащить плунжерную пару, потянув за втулку. Ни в коем случае нельзя использовать пассатижи или другой металлический инструмент, так как можно поцарапать или деформировать рабочие поверхности.

Далее нужно разъединить плунжерную пару и снять пружину. После этого снять удерживающий колпачок и извлечь шарик с пружинкой.

Очистка. Ввиду отсутствия резиновых уплотнителей и других элементов, подверженных химическому воздействию, промывку можно производить любой жидкостью для очистки замасленных поверхностей.

Использовать металлические скребки или щетки нельзя, так как подгонка очень точная, и малейшие механические повреждения могут в дальнейшем вызвать поломку. После промывки тщательно высушить все элементы. Продуть сжатым воздухом.

Перед сборкой можно добавить внутрь немного масла (но не нужно наполнять полностью). Это позволит сократить время установления рабочего состояния после пуска двигателя.

Какие бывают

Различают четыре основных типа гидрокомпенсаторов для современных автомобилей:

• гидротолкатель;
• роликовый гидротолкатель (чаще всего устанавливаются на японских автомобилях);
• гидроопора;
• гидроопора под рычаг или коромысло.

Все они имеют разные конструкции и схожий принцип функционирования. Больше всего распространены обычные гидротолкатели с плоской опорой под кулачок распредвала, а также гидроопоры под рычаг или коромысло.

Чем современные гидрокомпенсаторы отличаются от механических толкателей

Появлению «гидриков» мы во многом обязаны японским конструкторам автомобилей, которые первыми в мире стали массово внедрять данный механизм в конструкцию ГРМ двигателей. Именно они стали значительную долю своего внимания уделять не только основным узлам и деталям непосредственно силового агрегата, но и его газораспределительного механизма. Что касается механических толкателей, распространенных в тот период времени, то их выход из обихода при проектировании транспортных средств был обусловлен двумя главными причинами.

Во-первых, принцип работы гидрокомпенсаторов позволяет отказаться от частой регулировки ГРМ, характерной для предыдущей версии регулирующих устройств. Во-вторых, механизмы с механикой производят гораздо больше шума по сравнению с «гидриками». Кроме того, их утилитарность, то есть практическая польза, заключается в том, что они намного лучше справляются со своей функцией. Ведь в современных двигателях, за редким исключением, коленчатые валы обычно работают с частотой до 3 500 об./мин и редко превышают планку в 5 000 об./мин. При таком режиме устройство и работа гидрокомпенсаторов полностью себя оправдывает – они прекрасно справляются со своей задачей, не нуждаются в обслуживании и отличаются тихой работой. И все бы хорошо, если бы не одно досадное «но»: как только коленвал двигателя раскручивается примерно до 6 000 об./мин, гидротолкатели попросту не поспевают за такой «крутибельностью», начинают стучать и быстро выходят из строя.

Возможные неисправности и их причины

Возникающий стук указывает на неисправность в газораспределительном механизме. Если есть гидравлические компенсаторы, причиной может быть:

• Неисправность самих гидротолкателей — выход из строя плунжерной пары или заклинивание плунжеров, заклинивание шарикового клапана, естественный износ;
• Низкое давление масла в системе;
• Масляные каналы забиты в головке блока цилиндров;
• Попадание воздуха в систему смазки.

Обычному водителю может быть довольно сложно найти неисправный компенсатор зазора. Для этого можно, например, использовать автомобильный стетоскоп. Достаточно послушать каждый гидрокомпенсатор, чтобы определить поврежденный по характерному стуку.

Кроме того, можно проверить работу компенсаторов, можно при возможности снятия их с двигателя. Они не должны сжиматься в заполненном состоянии. Некоторые типы можно разобрать и определить степень износа внутренних деталей.

Низкое качество масла приводит к засорению масляных каналов. Это можно исправить, заменив само масло, масляный фильтр и очистив сами гидрокомпенсаторы. Можно промывать специальными жидкостями, ацетоном или высокооктановым бензином. Что касается масла, если проблема в нем, то после замены это должно помочь устранить стук.

Специалисты рекомендуют заменять не отдельные компенсаторы, а все сразу. Это нужно делать через 150-200 тысяч километров пробега. На таком расстоянии они изнашиваются естественным образом.

При замене гидравлических компенсаторов следует учитывать некоторые нюансы:

• Новые гидравлические толкатели уже заполнены масляным составом. Это масло удалять не нужно. Масло смешивается в системе смазки и воздух не попадает в систему;
• После мойки или разборки нельзя ставить «пустые» компенсаторы (без масла). Так воздух может попасть в систему;
• После установки новых гидравлических компенсаторов рекомендуется несколько раз провернуть коленчатый вал. Это необходимо, что бы плунжерные пары пришли в рабочее состояние и увеличилось давление;
• После замены компенсаторов рекомендуется заменить масло и фильтр.

Чтобы гидравлические компенсаторы вызывали как можно меньше проблем во время работы, используйте высококачественное моторное масло, рекомендованное в руководстве по эксплуатации автомобиля. Также необходимо соблюдать правила замены масла и фильтров. При соблюдении этих рекомендаций гидрокомпенсаторы прослужат долго.