- Мотоциклы
- Обзоры/Тесты
- Jawa
- ИЖ
- Минск
- Урал/Днепр
- Восход
- Скутеры
Календарь
Друзья сайта
Гидрокомпенсаторы зазоров — устройство и принцип работы
Практически все современные двигатели имеют гидрокомпенсаторы, автоматически устраняющие зазоры в газораспределительном механизме.
Общие сведения
Газораспределительный механизм (ГРМ) двигателя внутреннего сгорания обеспечивает распределение топливо-воздушной смеси (или воздуха в дизелях) по цилиндрам и выпуск отработавших газов.
ГРМ состоит из следующих основных элементов (рис. 1): распределительного вала, толкателей, штанг, одно- или двуплечих рычагов (коромысел), клапанов и их пружин. Распределительный вал имеет кулачки — выступы определенного профиля, задающие порядок и время открытия и закрытия клапанов. Он может быть расположен в нижней части блока цилиндров (нижнее расположение) или в его головке (верхнее расположение) и приводится во вращение от коленчатого вала.
Рис. 1. Газораспределительные механизмы: а — с нижним расположением распредвала; б и в — с верхним расположением распредвала; 1 — кулачок; 2 — толкатель; 3 — штанга; 4 — коромысло; 5 — одноплечий рычаг.
При нижнем расположении распредвала усилие, необходимое для открытия клапанов, передается к ним от кулачков через толкатели, штанги и коромысла.
В ГРМ с верхним расположением распределительного вала привод клапанов осуществляется кулачком либо непосредственно через толкатели, либо через рычаги или коромысла.
В процессе прогрева двигателя (от температуры окружающего воздуха до рабочей температуры) детали ГРМ нагреваются, что вызывает увеличение их размеров. Это может привести к тому, что клапан перестанет плотно закрываться. Чтобы избежать такого эффекта, в клапанном механизме предусмотрен тепловой зазор (для впускных клапанов — от 0,15 до 0,25 мм, для выпускных — от 0,20 до 0,35 мм и более).
При эксплуатации двигателя происходит износ деталей ГРМ, приводящий к увеличению теплового зазора. Поэтому периодически возникает необходимость в его регулировке, операции довольно трудоемкой и ответственной. Неправильно установленный тепловой зазор приводит к неплотному закрыванию клапанов или характерному металлическому стуку, вызывающему повышенный износ деталей ГРМ.
Гидравлические компенсаторы зазоров в ГРМ обеспечивают его безударную работу и полное закрытие клапанов.
Принцип действия гидрокомпенсатора
Заключается в автоматическом изменении длины гидрокомпенсатора на величину равную зазору в ГРМ. Это достигается перемещением его деталей под действием пружины и подачей масла из системы смазки двигателя.
Основными деталями гидрокомпенсатора являются: корпус, плунжерная пара, пружина плунжера и обратный клапан (рис. 2).
Рис. 2. Расположение Рис. 2. Расположение гидрокомпенсаторов: а — в толкателе с верхним распредвалом; б — в толкателе с нижним распредвалом; в — в коромысле; г — в опоре рычага привода клапана ГРМ; 1 — кулачок; 2 — плунжер; 3 — втулка плунжера; 4 — полость под плунжером; 5 — пружина плунжера; 6 — пружина шарикового клапана; 7 — стопорное кольцо; 8 — рычаг привода клапана; 9 — дренажное отверстие.
Корпусом может служить (в зависимости от конструкции привода клапанов) цилиндрический толкатель, коромысло или часть головки блока цилиндров.
Плунжерная пара состоит из:
втулки, обеспечивающей движение плунжера в строго заданном направлении. Зазор между ними составляет 5 — 8 мкм для обеспечения герметичности;
плунжера — стального цилиндра, в нижней части которого имеется отверстие, соединяющее полости внутри плунжера и под ним. В некоторых конструкциях с одноплечим рычагом используется плунжер без внутренней полости, а верхняя часть его имеет вид сферической головки и служит опорой.
Пружина плунжера расположена между ним и втулкой (в полости под плунжером).
Обратный клапан в большинстве случаев представляет собой стальной подпружиненный шарик.
Схема работы гидрокомпенсатора, корпусом которого является толкатель, представлена на рис. 3.
Рис. 3. Схема работы гидрокомпенсатора: h — зазор.
Кулачок распредвала, повернутый к толкателю тыльной стороной, не передает на него усилие и плунжерная пружина выдвигает плунжер из втулки, выбирая зазор. В увеличившийся объем полости под плунжером через шариковый клапан поступает масло из системы смазки. После ее заполнения шариковый клапан закрывается под действием своей пружины.
Поворачиваясь выпуклой стороной к толкателю, кулачок начинает перемещать его вниз. В этот момент гидрокомпенсатор передает усилие на клапан ГРМ как «жесткий» элемент, так как шариковый клапан закрыт, а масло в замкнутой полости под плунжером практически не сжимается.
При перемещении толкателя и, соответственно, плунжерной пары вниз небольшая часть масла выдавливается через зазоры из полости под плунжером. Длина гидрокомпенсатора незначительно уменьшается и образуется зазор (упомянутый выше) между кулачком и толкателем. Утечки компенсируются дополнительной порцией масла из системы смазки двигателя.
Расширение деталей при нагреве приводит к изменению объема «пополняющей» порции масла и длины гидрокомпенсатора, то есть он автоматически «выбирает» зазор как от теплового расширения, так и от износа деталей ГРМ.
Основные неисправности
Использование низкокачественного моторного масла и (или) его загрязненность (например, при несвоевременной замене фильтра системы смазки и масла) могут привести к следующим последствиям:
увеличению зазора в плунжерной паре, что вызывает повышенные утечки масла из полости под плунжером. Гидрокомпенсатор не успевает выбирать зазоры в ГРМ, появляются характерные стуки;
износу или засорению шарикового клапана, вызывающему неплотное его закрытие и, соответственно, увеличение утечек масла из полости под плунжером;
заклиниванию плунжерной пары, которое полностью выводит гидрокомпенсатор из строя. В ГРМ возникают ударные нагрузки, приводящие к повышенному износу деталей и преждевременному выходу их из строя.
Засорение клапана в некоторых случаях может быть устранено промывкой двигателя специальным маслом. Все остальные неисправности, как правило, требуют замены гидрокомпенсаторов.
«Мал, да удал» — это выражение как нельзя лучше подходит нашему герою статьи. Эти небольшие устройства, гидрокомпенсаторы, находятся в самом сердце автомобильного двигателя, в системе газораспределения. Они помогают компенсировать негативные последствия теплового расширения и исключают регулировку зазоров клапанов. Что случается, и почему стучат гидрокомпенсаторы?
Гидрокомпенсаторы что это?
Для начала подробно разберёмся с проблемами, которые помогают решать гидрокомпенсаторы клапанов в современном моторостроении.
Обратимся к отечественной классике – машинам ВАЗ. Опытные автовладельцы наверняка помнят, как после определённого километража старые модели этой марки начинали работать со звуком дизельного мотора, хотя дизельными они никогда не были.
Такое случалось, если забыли вовремя отрегулировать клапаны или же отрегулировали их неправильно, а выполнять данную процедуру было необходимо.
Причина – большие нагрузки на механизмы ГРМ, постоянные и резкие тепловые расширения (тепловые зазоры). Одним словом, работа в адских условиях, что вызывает износ деталей, точность настройки которых должна составлять доли градусов и миллиметров.
Клокочущий звук работы двигателя это лишь вершина айсберга всех проблем.
Неотрегулированные зазоры между кулачками распредвала и толкателей и, как следствие, не вовремя открывающиеся и закрывающиеся клапаны цилиндров, вызывают повышенный расход топлива, снижение мощности силового агрегата и прочие неприятности.
Конечно же, процедура по регулярной юстировке механизма ГРМ требует специальных навыков и оборудования, поэтому инженеры задумались о том, как бы автоматизировать данный процесс. И придумали, создав гидрокомпенсаторы.
Они, благодаря своей хитрой конструкции, позволяют автоматически поддерживать одинаковые тепловые зазоры и компенсировать естественный износ металлических деталей.
Устанавливаются гидрокомпенсаторы между клапанами и распределительным валом, являя собою эдакое промежуточное звено. Как же устроены эти механизмы?
Гидрокомпенсаторы — секреты конструкции
Углубимся в техническую часть и рассмотрим, каким образом эти устройства автоматически поддерживают одинаковый зазор. Его основными конструктивными элементами являются:
- корпус;
- плунжерная пара;
- пружина плунжера;
- обратный клапан.
Смысл работы гидрокомпенсаторов клапанов заключается в том, чтобы автоматически компенсировать меняющиеся под действием разных факторов зазоры в газораспределительном механизме двигателя, что достигается изменением их длины при помощи пружин и давления масла.
Как мы уже упоминали выше, гидрокомпенсаторы располагаются между распредвалом (его кулачками) и клапанами.
Когда кулачок вала повёрнут тыльной стороной, в компенсатор из рампы поступает порция масла, которая заполняет его полость, и он как бы раздвигается вверх и вниз пока не компенсирует зазор между своим корпусом и окружающими его элементами системы ГРМ.
Когда кулачок вала поворачивается выпуклой стороной к гидрокомпенсатору и давит на него, наш сегодняшний герой запирается, и масло, благодаря своей несжимаемости, превращает его в жёсткий элемент, который давит на клапан, открывая его.
При перемещении компенсатора часть масла из его плунжерной пары выходит через имеющиеся внутренние зазоры, и при возврате в исходное положение из рампы в гидрокомпенсатор поступает свежая порция, заполняющая его внутренности, и вновь зазоры скомпенсированы.
Почему стучат гидрокомпенсаторы?
Могут ли возникать какие-либо проблемы с гидравлическими компенсаторами? К сожалению, могут.
Нужно сказать, что не всегда это говорит о неисправности самих устройств, собака может быть зарыта и в другом. Итак, возможные неисправности:
- низкое давление в маслосистеме, из-за чего в компенсаторы не поступает достаточно масла, чтобы компенсировать зазоры;
- износ самой плунжерной пары;
- клин шарикового клапана компенсатора;
- заклинивание плунжерной пары;
- недостаточно масла, и такое бывает;
- засорены каналы в головке блока, по причине нагара или длительная езда на старом масле.
Как проверить гидрокомпенсаторы?
Как проверить гидрокомпенсаторы на работоспособность?
Справедливости ради отметим, что последние три проблемы из списка могут возникать по вине некачественного масла, заливаемого в систему, так как наличие в нём грязи и прочей гадости засоряет прецизионный механизм гидрокомпенсатора и преждевременно выводит его из строя.
Стук гидрокомпенсаторов. Как проверить гидрокомпенсаторы? — Слушаем!
- Прерывистый шум в верхней части двигателя на холостых оборотах. Неисправность: клапан гидрокомпенсатора закрывается негерметично, поэтому не создается должного давления для компенсации теплового зазора;
- При прогретом моторе возникает непрерывный отличительный шум, но при повышении оборотов шум стихает. Шум может исходить от нескольких клапанов. Неисправность: Износ — увеличение зазора между плунжером и и плунжерной втулкой, через который уходит масло, не успевая создавать компенсационное давление в гидрокомпенсаторе;
В целом же нормой считается минимум 100-120 тысяч километров пробега двигателя, прежде чем герои нашей статьи умрут естественной смертью, если же это произошло раньше, то причина, как правило, в некачественном масле.
Самая действенная мера по устранению стука, замена на новые.
А чтобы не сталкиваться с этой проблемой, заливайте качественную синтетику и тогда вы вряд ли услышите, как стучат гидрокомпенсаторы.
Коллеги-автолюбители, надеюсь, мы прояснили ситуацию по поводу того гидрокомпенсаторы что это такое и зачем они нужны в моторах машин.
Спасибо за внимание и до новых встреч на страницах моего уютного блога!
Современные автомобили становятся более совершенными и умными. Это касается и газораспределительного механизма. Очень важно чтобы клапан всегда открывался и закрывался в нужный момент, чтобы в идеале, не было зазоров между распределительным валом и самим клапаном. Это дает много преимуществ, например увеличение мощности и уменьшение расхода топлива. Раньше клапана регулировались вручную, потом появились механические «широкие» толкатели (которые, кстати, используются и по сей день на многих авто), но вершиной эволюции стали гидравлические компенсаторы или попросту «гидрокомпенсаторы». Они имеют много положительных моментов, но и отрицательных хватает, в частности они могут стучать. Сегодня я постараюсь простым и понятным языком рассказать об устройстве, а также о некоторых поломках, будет и видео версия в конце …
СОДЕРЖАНИЕ СТАТЬИ
- Немного истории
- Какие бывают типы гидрокомпенсаторов
- Принцип работы гидрокомпенсатора
- Плюсы и минусы гидравлического компенсатора
- Почему гидрокомпенсаторы стучат
- ВИДЕО ВЕРСИЯ
Для начала определение:
Гидрокомпенсаторы – это устройства использующие давление масла для автоматической регулировки зазоров между клапанами и распределительными валами (или валом). Таким образом, улучшая динамические характеристики, уменьшая расход топлива. Стоит отметить, что улучшается и акустический комфорт, банально двигатель работает тише.
НО до появления гидрокомпенсаторов, на автомобили устанавливались механические регуляторы клапанов …
Немного истории
Гидравлические компенсаторы пришли на смену менее эффективным механическим регуляторам газораспределительных механизмов. Как правило, обычный клапан двигателя, скажем на классическом двигателе ВАЗ 2105 — 2107, не имеет гидрокомпенсатора поэтому его часто приходилось регулировать, в среднем через 10 000 километров. Регулировка клапана на, ВАЗ 2105 – 2107, производилась вручную, то есть приходилось снимать клапанную крышку и выставлять зазоры, при помощи специального щупа, которые различались по толщине, а значит вы могли подобрать для вашего пробега.
Если регулировку не производить, то двигатель автомобиля, начинал шуметь, динамические характеристики снижались, а расход топлива возрастал. Через 40 – 50000 километров, клапана вообще следовало менять. То есть механическая регулировка клапана, «мягко» скажем — изжила себя, нужно было, что-то делать, так сказать усовершенствовать конструкцию.
Так на двигателях переднеприводных ВАЗ, начали устанавливать механические толкатели перед клапаном. Если утрировать, то на клапан сверху просто одевалась большая «шляпка», у нее большой диаметр (чем у старой конструкции), а поэтому износ намного уменьшился, ведь износить больший диаметр гораздо сложнее, чем малый. Но регулировка все равно осталась, конечно не каждые 10 000 километров, намного реже, но ее все равно рекомендуется делать. Обычно это происходило путем подкладывания ремонтных «шайб», увеличенной высоты. Стоит отметить, что «такие» механические регулировки достаточно эффективны и используются некоторыми производителями до сих пор, регулировка шайбами рекомендуется не ранее 40 – 50 000 километров (если говорить о наших ВАЗ) на некоторых иномарках толкатели ходят еще дольше. Большими плюсами является простота конструкции, неприхотливость (можно лить полусинтетические масла), а также относительная дешевизна конструкции. Минусами можно отметить то, что при выработке «шайб» сверху двигатель начинал работать шумнее, падали динамические характеристики и увеличивался расход. Нужна была конструкция, которая автоматически регулировала зазор.
И вот на смену механической регулировке клапана, пришла совершенно новая технология. Тут все просто — теперь вам не нужно регулировать клапана вручную, за вас все сделают гидрокомпенсаторы. Они сами выставят нужный зазор клапана двигателя, благодаря чему увеличивается ресурс двигателя, увеличивается мощность, снижается расход топлива, да и механизм ходит довольно долго 120 – 150 000 километров (при должном обслуживании). В общем, шаг вперед.
Какие бывают типы гидрокомпенсаторов
Эти устройства широко применяются именно в системах ГРМ. Однако их аналоги применяются и в натяжениях цепей, так называемый «натяжитель цепи ГРМ». На данный промежуток времени применяются всего 4 конструкции.
- Гидротолкатель. Часто применяется на современных авто для регулировки зазора между клапаном и распределительным валом
- Гидроопора
- Гидроопора для установки в рычаги и коромысла. В основном применялись на старых механизмах ГРМ
- Роликовый гидротолкатель
Все 4 типа имеют места быть на различных конструкциях, хотя «гидроопоры» часто применялись раньше в двигателях. Сейчас все больше производителей уходят к «гидротолкателям». С типами немного понятно, теперь подробнее как они работают.
Принцип работы гидрокомпенсатора
Для начала я хочу разобрать составляющие гидротолкателя:
- Кулачек распредвала
- Проточка в теле гидрокомпенсатора
- Втулка плунжера
- Плунжер
- Пружина клапана плунжера
- Пружина ГРМ
- Зазор между гидрокомпенсатором и кулачком распределительного вала
- Шарик (клапан)
- Масляный канал в теле гидрокомпенсатора
- Масленный канал в головке блока цилиндров
- Пружина плунжера
- Клапан ГРМ
Гидрокомпенсатор это как бы промежуточное звено между клапаном и распределительным валом газораспределительного механизма. Когда кулачек вала (1) не давит на гидравлический компенсатор то клапан (12) находится в закрытом состоянии, по воздействием пружины (6).
Пружина плунжера (11) давит на плунжерную пару (3 и 4) за счет этого корпус гидрокомпенсатора перемещается к валу, пока не упрется в него, тем самым деля зазор минимальным.
Давление внутри плунжера производится при помощи давления масла, от двигателя оно движется по каналу (10) и затем в канал самого компенсатора (9). Далее через канавку (2) заходит внутрь, где отгибает клапан (8) и проходит создавая давление.
Затем кулачок распределительного вала идет вниз, создавая давление на гидравлический компенсатор. Масло которое зашло внутрь плужерной пары создает давление на клапан (8) фактически запаковывая его. Как мы с вами знаем, масло практически не сжимается, поэтому после запирания компенсатор выступает как жесткий элемент, который давит на клапан ГРМ, открывая его.
Стоит отметить что это высокоэффективное устройство, масло из плунжерной пары немного выдавливается прежде чем шарикообразный клапан (8) его запрет внутри. Таким образом, может образоваться небольшой зазор, который уберется при следующей накачки масла через каналы (9 и 10) и гидрокомпенсатор станет опять жестким.
Таким образом, не смотря на температуру двигателя, тепловое расширение, всегда будет устанавливаться максимально возможный зазор. Этот механизм не нужно регулировать весь срок службы, даже не смотря на выработку, ведь он всегда эффективно «поджат» к распределительному валу.
Плюсы и минусы гидравлического компенсатора
Положительных сторон у такого механизма много:
- Он полностью не обслуживаемый, работает автоматически
- Увеличенный ресурс системы ГРМ
- Максимальный прижим, что дает хорошую тягу
- Минимальный расход топлива
- Двигатель работает всегда тихо
Что же не смотря на всю передовую конструкцию, есть и достаточно большое количество минусов.
- Так как вся работа строится на давлении масла, нужно заливать только качественные смазки. Желательна синтетика
- Нужно чаще менять масло
- Конструкция более сложная
- Дорогостоящий ремонт
- Со временем могут забиваться, что ухудшает работу двигателя (расход и тяга), а также ГРМ начинает шуметь
Самые большие минусы, это то что конструкция дорогая и сложная, и ОЧЕНЬ сильно требовательна к качеству масла. Если лить «не пойми что» очень быстро выйдут из строя и потребуют замены. Например, обычные механические толкатели, намного проще и менее требовательны к качеству смазки.
Почему гидрокомпенсаторы стучат
Для начала хочется отметить если компенсаторы стучат, это говорит о не правильной их работе, скорее всего они вышли из строя, либо что-то не так со смазкой двигателя.
Собственно основная причина кроется в качестве и уровне масла, хотя есть куча механических неисправностей.
- Недостаточно масла. Такое тоже бывает, оно не эффективно закачивается в каналы и поэтому не закачивается внутрь плунжерной пары, то есть не создается нужного давления внутри
- Забиты каналы в головке блока или самом гидрокомпенсаторе. Происходит это из-за несвоевременной замены масла, оно пригорает и на стенках образуются нагары, которые закупоривают каналы, масло не может эффективно проходить в компенсатор.
- Вышла из строя плунжерная пара, зачастую ее просто клинит
- Вышел из строя шариковый клапан плунжера
- Нагар на корпусе плунжера снаружи. Он физически не дает ему подниматься и компенсировать зазоры
Конечно бывает стучат из-за того что в системе есть нагар, тогда нужно просто их снять и промыть, работоспособность может восстановится. НО при больших пробегах, они разбиваются (проявляется выработка), требуют замены.
Я еще раз хочу повторить — нужно понимать, что работа гидрокомпенсатора зависит от качества масла и его своевременной замены. Нужно лить только качественную синтетику и мой вам совет – меняйте смазку немного чаще положенного срока, например положено через 15 000 км, меняйте через 10 – 12 000 км. Прослужат дольше.
Сейчас небольшое подробное видео, смотрим.
НА этом заканчиваю, искренне ваш АВТОБЛОГГЕР.
(28 голосов, средний: 4,61 из 5)
Похожие новости
Обкатка нового автомобиля — нужна ли? Или можно сразу «жар.
Как работает и устроен масляный фильтр. Разберем обычный автомоб.
Присадки в масло двигателя, в рулевую рейку и коробку передач. Ч.