«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.
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!
Зачем в чугунном двигателе нужны гидрокомпенсаторы?
Принцип работы гидрокомпенсаторов, применение которых позволяет исключить стук клапанов двигателя, мы уже рассматривали. Если говорить вкратце, суть сводится к тому, что установленный на толкатель клапана гидрокомпенсатор меняет свою длину, чтобы скомпенсировать зазор между толкателем и кулачком распредвала. В то же время, если бы расстояние между осью распределительного вала и пяткой толкателя клапана, находящегося в закрытом состоянии, не увеличивалось бы из-за теплового расширения деталей, ничего компенсировать бы не пришлось. Под словом «детали» здесь в большей степени подразумевается единственный элемент – головка блока цилиндров. Если эта деталь от тепла не расширяется, то и наличие гидрокомпенсаторов в конструкции привода ГРМ становится лишним.
Для чугуна коэффициент теплового расширения можно считать равным нулю. Поэтому, даже сейчас нет ни одной фирмы, которая оснащала бы гидрокомпенсаторами свои чугунные моторы (из чугуна должна быть выполнена деталь под названием «ГБЦ»). Проиллюстрируем эту закономерность примерами.
Содержание
- 1 Где используют гидрокомпенсаторы фирмы «Рено» и «Тойота»
- 2 Эволюция двигателей: всё меньше чугунных деталей
- 3 Видео: Ремонт стандартного гидрокомпенсатора
Где используют гидрокомпенсаторы фирмы «Рено» и «Тойота»
Собственно, если говорить о двигателях с алюминиевой ГБЦ, то начиная с 80-х годов очень трудно найти серийный ДВС, в котором гидравлические компенсаторы не применяются. К «дизелям» это правило относится в той же степени, что и к бензиновым моторам.
Но ещё раз заметим, что здесь мы говорили об «алюминиевых» двигателях. Если же материалом для изготовления ГБЦ служит чугун, то с теоретической точки зрения зазоры между клапанами и кулачками распредвала компенсировать не нужно.
Просто, величина этих зазоров может оставаться пренебрежимо малой, так как чугун от нагрева почти не расширяется.
Эту теорию на практике доказывает компания «Тойота», в арсенале которой есть достаточно современный бензиновый мотор с чугунной головкой блока цилиндров.
Мы говорим о 16-клапанном двигателе 3SZ-VE, все цилиндры которого расположены в один ряд, а их число насчитывает 4. Конечно, это не FSI, но 100 с лишним «лошадей» для рабочего объема 1495 куб. см – такие значения выглядят неплохо даже по сегодняшним меркам.
Поясним, что здесь мы приводим характеристики мотора 3SZ-VE, который компания Toyota производила несколько лет назад.
Фирма «Рено», в свою очередь, продолжает контрактный выпуск своих 8-клапанных двигателей K7M, ставших основой недорогой комплектации автомобилей Largus.
Проверенный временем 8-клапанный мотор, как известно, лишён гидравлических компенсаторов, хотя важная составляющая его конструкции (ГБЦ) выполнена из алюминиевого сплава.
Сформулируем общее правило: там, где применяется только чугун, гидрокомпенсаторы не нужны, либо, их могут не устанавливать, когда хотят сэкономить.
Эволюция двигателей: всё меньше чугунных деталей
От начала и до завершения выпуска легендарного семейства автомобилей Ford Sierra основу их конструкции составлял карбюраторный двигатель, оснащённый одним распредвалом и выполненный из чугуна. К 89-му году был разработан новый вариант двигателя, в котором чугунная ГБЦ уступила место алюминиевой.
Вместе с переходом к новой ГБЦ инженеры дополнили конструкцию и гидравлическими компенсаторами, которые соприкасались уже с двумя распределительными валами. Подобной щедростью отличались не все компании – множество ДВС с чугунным блоком цилиндров и алюминиевой ГБЦ были лишены гидрокомпенсаторов на протяжении всего периода серийного выпуска.
Одним из примеров, подтверждающих это высказывание, является бензиновый мотор BMW M10, который был актуален в течение 30-ти лет подряд.
В общем-то, можно заметить, что прогресс в области конструирования ДВС прошёл следующие этапы:
Таким образом, можно сделать вывод, что использование гидрокомпенсаторов является вынужденной мерой, которая сопутствует повсеместному использованию более лёгких и дешёвых материалов (алюминия и его сплавов).
Обычно рассуждают так: если гидравлические компенсаторы есть, значит, двигатель обладает достаточным уровнем качества и является современным, и наоборот.
Но теперь мы видим, что подобные рассуждения являются уделом дилетантов.
Выбирая автомобиль для начинающего водителя, лучше отдать предпочтение транспортному средству, максимально неприхотливому в эксплуатации. Сразу можно исключить такие варианты оснащения, как вариатор или РКПП, а двигатель может обладать минимально доступным рабочим объёмом.
Основное внимание лучше сконцентрировать на дополнительных опциях, например, таких: парктроник, климатическая система, круиз-контроль. В то же время, интересоваться наличием гидрокомпенсаторов особого смысла нет.
Современный «алюминиевый» мотор в своей конструкции их содержит практически в любом случае, если только речь не идёт о самых бюджетных комплектациях или моделях. Удачного выбора.
Видео: Ремонт стандартного гидрокомпенсатора
Источник
Для чего нужны гидрокомпенсаторы в двигателе
Прогрев бензинового или дизельного двигателя и последующий выход мотора на рабочие температуры приводит к параллельному нагреву всех механизмов силовой установки. Сильный нагрев теплонагруженных узлов означает закономерное тепловое расширение деталей, в результате чего происходит изменение зазоров между элементами конструкции.
Что касается ГРМ, точные зазоры предельно важны для нормального функционирования механизма газораспределения, так как от четкости работы впускных и выпускных клапанов напрямую зависит эффективность ДВС. Конструкция клапанного механизма на разных моторах может предполагать как ручную регулировку указанного теплового зазора, так и автоматическую подстройку при помощи гидрокомпенсаторов.
Рекомендуем также прочитать статью об устройстве гидрокомпенсатора. Из этой статьи вы узнаете о конструктивных особенностях и принципах работы указанной детали ГРМ.
Необходимость регулировки теплового зазора клапанов
Работа клапанного механизма происходит в крайне тяжелых условиях. К таковым относят постоянные ударные нагрузки и большую теплонагруженность. Также стоит отметить, что нагрев деталей ГРМ отличается значительной неравномерностью, а сам клапанный механизм постоянно страдает от естественного износа.
Нормальное открытие и закрытие клапанов в условиях высоких температур обеспечивается благодаря наличию обязательного термического зазора.
Такие зазоры для впускных и выпускных клапанов отличаются, так как выпускные клапаны нагреваются намного сильнее впускных от контакта с раскаленными отработавшими газами.
На большинстве легковых авто зачастую показатель величины зазора на впускных клапанах находится на приблизительной отметке 0,15-0,25 мм. Для выпускных клапанов данный показатель составляет в среднем 0,2-0,35 мм и более.
Выставленные зазоры клапанов могут постепенно сбиваться в результате естественного износа механизма, после проведения ремонта ДВС и т.д.
Зазоры, отличные от допустимой нормы в большую или меньшую сторону, вызывают ускоренный износ ГРМ. Появляется стук клапанов, наблюдается падение мощности агрегата и перерасход топлива. Токсичность выхлопа сильно увеличивается, из строя быстро выходят катализаторы и сажевые фильтры.
Увеличенный и уменьшенный зазор: последствия
Недостаточный зазор впускного клапана (клапана зажаты) не позволяет осуществить полное закрытие. Перетянутые впускные клапана в бензиновом двигателе приведут к тому, что топливно-воздушная смесь будет частично гореть во впуске. Запуск двигателя в этом случае осложняется, агрегат не развивает мощность, потребляет много горючего и т.д.
Для выпускных клапанов последствия неправильной регулировки намного серьезнее. Горячие газы из камеры сгорания будут прорываться через неплотности, вызывая прогар тарелки клапана и разрушение седла клапана. Недостаточное прилегание клапанов в дизеле может привести к значительному падению компрессии, что не позволит далее нормально эксплуатировать дизельный мотор.
Большой зазор вызывает сильные ударные нагрузки, в результате чего будет слышен резкий и частый металлический стук в области клапанной крышки, который нарастает с увеличением оборотов. В этом случае ускоряется износ механизма клапанов, распредвала и других элементов ГРМ.
Если клапана не открываются полностью, тогда проходное сечение уменьшается. Это означает, что цилиндры хуже наполняются топливной смесью (воздухом в дизельном ДВС) и плохо вентилируются.
Мощность двигателя при этом сильно снижается, содержание вредных веществ в отработавших газах растет.
Вполне очевидно, что от правильно отрегулированных клапанов будут зависеть не только важнейшие эксплуатационные показатели силового агрегата, но и его общий моторесурс.
Ручная регулировка теплового зазора клапанов является плановой процедурой, реализуется при помощи щупа, регулировочных шайб и рычагов, а также требует определенных навыков. Осуществляется такая подстройка каждые 10-15 тыс. километров.
Дополнительной сложностью ручной регулировки является то, что для достижения «мягкой» работы ГРМ клапана необходимо регулировать с учетом различных температурных колебаний, а не по среднему значению. Во многих автосервисах этого не делают.
С учетом указанных сложностей в конструкции ГРМ стали применяться так называемые гидрокомпенсаторы, которые выбирают необходимый зазор автоматически.
Благодаря этому решению необходимость настраивать клапана вручную полностью исключена. Гидрокомпенсаторы теплового зазора клапанов представляют собой деталь ГРМ, которая способна самостоятельно изменять свою длину на такую величину, равную тепловому зазору.
Преимущества и недостатки использования гидрокомпенсаторов
Использование компенсаторов в устройстве клапанного механизма позволило значительно смягчить его работу, минимизировать ударные нагрузки и убрать лишний шум.
Уменьшился износ деталей ГРМ, фазы газораспределения стали более точными, что увеличило ресурс двигателя, его мощность и крутящий момент.
К недостаткам внедрения гидрокомпенсаторов относят появление особых требований к эксплуатации ДВС, а также определенные нюансы в момент холодного пуска.
Конструктивно рабочей жидкостью для компенсаторов выступает моторное масло. В первые секунды после запуска мотора давление в системе смазки практически отсутствует, а работа компенсаторов в этот момент сопровождается характерным стуком. Гидрокомпенсаторы стучат «на холодную» особенно сильно, с прогревом шум пропадает.
Зависимость общего срока службы компенсаторов от давления в системе смазки и качества моторного масла определяет их повышенную чувствительность к смазочному материалу.
Для нормальной работы ГРМ с гидрокомпенсаторами необходимо с особым вниманием относиться к вопросу подбора и замены моторного масла. Плунжерная пара компенсаторов имеет минимальные зазоры, которые могут с легкостью засориться при несвоевременной замене масла и масляного фильтра, в результате использования не подходящей по допускам смазки, масел низкого качества и т.д.
Для ГРМ с гидрокомпенсаторами оптимально использовать маловязкие полусинтетические и синтетические масла SAE 0W30, 5W30, 10W30 и т.д. Использование масел с повышенной вязкостью SAE 15W40 и других в моторах с компенсаторами не рекомендовано.
Зачем нужны гидрокомпенсаторы
В результате износа деталей автомобильного двигателя зазоры на клапанах газораспределительного механизма неизбежно увеличиваются, поэтому время от времени приходится их регулировать. Занятие это не слишком сложное, но трудоемкое, требующее определенной квалификации и внимательности.
Избежать частой регулировки клапанного механизма и сделать его работу более мягкой помогают гидрокомпенсаторы. Статья рассказывает о том, как они устроены и каких сюрпризов ждать, если вы воспользуетесь нашим советом и установите гидрокомпенсаторы на свой автомобиль.
Одна из основных систем двигателя внутреннего сгорания — газораспределительный механизм (ГРМ). Он отвечает за распределение по цилиндрам бензино-воздушной смеси в бензиновых двигателях (или воздуха — в дизельных) и за выпуск выхлопных газов.
В состав ГРМ входят распределительный вал с кулачками (один или несколько), клапаны и многочисленные детали, закрывающие клапаны и передающие на них усилия от кулачков распределительного вала: пружины, толкатели, штанги, рычаги коромысел и сами коромысла.
Порядок расположения и форма кулачков на распределительном валу задают последовательность и продолжительность открытия и закрытия клапанов.
Распределительный вал может находиться в блоке цилиндров (такое расположение называют нижним) или в головке блока цилиндров (верхнее расположение).
Если вал «нижний», то усилие с кулачков на клапаны передают специальные толкатели, штанги и коромысла, если же вал «верхний», то удается обойтись без штанг.
В этом случае усилие могут передавать рычаги или толкатели (или и те и другие вместе), находящиеся в непосредственном контакте с распределительным валом.
Клапанный механизм действует в чрезвычайно жестких условиях. Его детали испытывают высокие ударные и инерционные нагрузки, а также термические напряжения (клапаны работают при очень высокой температуре, причем нагрев их весьма неравномерен).
Кромки тарелок клапанов и седла подвергаются эрозии, а распределительные валы, толкатели и направляющие втулки — действию трения.
При этом все детали механизма должны действовать четко и слаженно, ведь от правильности их работы зависят все характеристики двигателя, начиная с мощности и кончая составом выхлопных газов.
Во время прогрева двигателя детали газораспределительного механизма нагреваются и их размеры увеличиваются. Чтобы при высокой температуре клапаны плотно закрывались, между элементами ГРМ необходимо оставлять небольшие тепловые (термические) зазоры.
Заметим, что впускные и выпускные клапаны нагреваются до разной температуры (выпускные существенно горячее впускных), поэтому и зазоры на них могут быть разными.
В двигателях большинства легковых автомобилей величина зазора на впускных клапанах составляет 0,15-0,25 мм, а на выпускных — 0,2-0,35 мм и даже больше.
Если тепловой зазор отрегулирован неправильно, в зависимости от того, «в какую сторону» сделана ошибка, могут возникнуть разные технические неисправности.
Когда зазор отсутствует или, как говорят, клапаны перетянуты, они полностью не закрываются.
Если в бензиновом моторе не закрываются впускные клапаны, то смесь может вспыхивать во впускном коллекторе — вследствие этого двигатель не развивает полную мощность и плохо запускается.
Неплотность выпускных клапанов приводит к прогару их тарелок и седел. Неплотность клапанов дизеля делает его и вовсе неработоспособным.
Если же зазоры в клапанном механизме велики, то возникают значительные ударные нагрузки на детали и в двигателе появляется резкий частый стук. Распределительный вал да и все остальные детали механизма быстро изнашиваются.
От этого клапаны открываются не полностью, а значит, уменьшается их проходное сечение.
Наполняемость и вентиляция цилиндров ухудшаются, вследствие чего падает мощность двигателя и повышается содержание токсичных примесей в выхлопных газах.
Величина зазоров на клапанах ГРМ должна устанавливаться в зависимости от температуры деталей двигателя. Между тем большинство регулировщиков клапанов пользуются одним и тем же обычным плоским щупом, независимо от того, контролируют ли они зазоры при температуре воздуха ниже нуля или при +30оС. А разница есть: например, для двигателя «ВАЗ-2106» она составляет почти 0,05 мм.
Чтобы смягчить работу клапанов и избежать частой регулировки клапанного механизма, конструкторы автомобилей предлагали разные устройства. Однако на двигателях внутренне го сгорания прижились только так называемые гидрокомпенсаторы теплового зазора клапанов.
Суть их работы заключается в автоматическом изменении длины компенсатора на величину, равную тепловому зазору.
Детали компенсатора перемещаются одна относительно другой, во-первых, под действием встроенной в него пружины и, во-вторых, за счет подачи масла под давлением из системы смазки двигателя.
Обычный гидрокомпенсатор представляет собой корпус, внутри которого установлена подвижная плунжерная пара, состоящая в свою очередь из втулки и подпружиненного плунжера с шариковым клапаном (см. рисунок).
Корпусом может служить цилиндрический толкатель (такая конструкция применяется в гидрокомпенсаторах для двигателей «ВАЗ-2108»), часть головки блока цилиндров («ВАЗ-2101»-«ВАЗ-2106»). На двигатели УМЗ 331.
10 («Москвич-2141» и «Иж-2126 Ода») иногда ставят гидрокомпенсаторы, корпусом которых служат элементы рычагов привода клапанов.
Плунжерная пара — самая ответственная часть гидрокомпенсатора. Зазор между втулкой и плунжером составляет всего 5-8 микрон.
Благодаря этому, с одной стороны, детали более или менее свободно перемещаются относительно друг друга, с другой — сохраняется герметичность соединения.
В нижней части плунжера есть отверстие, которое закрывается обратным шариковым клапаном. Между втулкой и плунжером установлена достаточно жесткая пружина.
Когда кулачок распределительного вала располагается тыльной стороной к толкателю, между корпусом и распределительным валом остается тепловой зазор. Масло поступает в плунжер через масляный канал из системы смазки (а).
Одновременно с этим плунжер под действием пружины поднимается и компенсирует зазор, а в полость под плунжером через шариковый клапан из системы смазки двигателя также попадает масло. По мере того как вал поворачивается, кулачок начинает давить на толкатель и перемещает его вниз (б).
Обратный шариковый клапан в этот момент закрывается, и плунжерная пара начинает работать как жесткий элемент (масло можно считать несжимаемой жидкостью), передавая усилие на клапан (в). Небольшая часть масла все же выдавливается из-под плунжера через зазор между ним и втулкой. Утечка компенсируется поступлением масла из системы смазки.
Из-за нагревания деталей во время работы двигателя происходит некоторое изменение длины гидрокомпенсатора, но система сама автоматически компенсирует зазор, изменяя объем дополнительной порции масла.
Гидрокомпенсаторы существенно упрощают обслуживание двигателя, но с ними надо более внимательно подходить к выбору масла и масляного фильтра. Дело в том, что больше всего гидрокомпенсаторы «боятся» увеличения зазоров в плунжерной паре.
Когда зазор увеличивается, происходит утечка масла из-под плунжера, пара становится «не жесткой» и компенсатор просто не успевает срабатывать. Эта неисправность выдает себя резким стуком во время работы двигателя.
Примерно то же самое происходит и при неисправности клапана, только масло вытекает не через зазор между плунжером и втулкой, а через клапан.
Иногда плунжерную пару заклинивает.
В зависимости от того, в каком положении заклинило детали, либо в клапанном механизме образуется слишком большой зазор (возникают ударные нагрузки, сопровождающиеся резким стуком и повышенным износом деталей), либо клапаны оказываются «зажатыми» (возрастает нагрузка на распределительный вал, повышается износ деталей, резко падает мощность, появляются хлопки в системе впуска и «стрельба» в выхлопном тракте).
Вопреки распространенному мнению, что даже самое простое дополнительное устройство неизбежно снижает надежность любого прибора, гидрокомпенсаторы гарантируют более стабильную работу газораспределительного механизма.
Так что владельцам «Жигулей», «Москвичей» и других отечественных автомобилей стоит подумать об их приобретении. Гидрокомпенсаторы есть в каждом автомагазине, а с их установкой справятся на любой станции техобслуживания.
По силам эта работа и тем, кто берется сам ремонтировать свою машину.
Детальное описание иллюстрации
Гидрокомпенсаторы: что это такое и почему они стучат
Двигатель внутреннего сгорания – самый сложный агрегат в машине, эффективность которого зависит от тонких настроек каждого механизма, связанного с ним. Примером тому служит конструкция газораспределительного механизма. Он обеспечивает открывание впускных и выпускных клапанов в тот момент, когда поршень, движущийся в цилиндре, выполняет соответствующий такт.
Всем известно, что в процессе работы ДВС все его детали нагреваются. Металлические изделия при этом расширяются. А когда работает мотор, многие процессы в нем выполняются за считанные доли секунды. При этом играет роль каждый микрон зазоров. Если клапан откроется чуточку раньше или позже, это в значительной степени повлияет на КПД силового агрегата.
С этой целью в старых моторах выставляли зазоры между толкателем клапана и кулачком вала грм. В современных моторах этот процесс максимально упрощен. Если сказать точно, то необходимость в этом отпала, так как инженерами была разработана такая деталь, как гидрокомпенсатор.
Что может гидрокомпенсатор
Гидравлический компенсатор устанавливается между толкателем клапана и кулачком распределительного вала. Эта деталь самостоятельно регулирует величину теплового зазора. Как видно из названия, автоматическая регулировка происходит за счет гидравлического действия масла на элементы компенсатора.
Если раньше эту функцию выполняли механические устройства, которые постоянно нуждались в регулировке или замене, данные элементы выполняют работу в автоматическом режиме, облегчая жизнь автовладельцу.
Немного истории
В старых двигателях, например, советской классики, не было ни гидравлических, ни механических компенсаторов теплового зазора. По этой причине в плановое техническое обслуживание автомобиля входила обязательная регулировка этого параметра. Часто производители устанавливали интервал в 10 тысяч километров.
Когда выполнялась данная процедура, снималась клапанная крышка и специальным щупом и ключом корректировалась величина теплового зазора. Не каждый владелец мог самостоятельно выполнять данную процедуру, а если этого не делать, двигатель начинал шумно работать и терять динамические свойства.
В таких моторах через каждые 40-50 тысяч пробега клапаны приходилось менять, что добавляло головной боли владельцам таких автомобилей. Конструкция нуждалась в доработке, поэтому между толкателем и кулачком начали устанавливать шайбу определенной толщины. Теперь изнашивался не сам шток клапана, а эта деталь.
Несмотря на это регулировка все равно должна была производиться, а ремонтные работы сводились к простой замене шайбы. Некоторые производители до сих пор используют подобные детали в моторах своих автомобилей.
Несмотря на значительное улучшение схемы работы газораспределительного механизма, техническое обслуживание агрегата все равно должно было проводиться достаточно часто.
На смену механическим компенсаторам пришел оригинальный механизм, который корректировал зазоры в автоматическом режиме. Система гидравлических компенсаторов увеличила интервал работ по обслуживанию ДВС почти в три раза, и теперь под клапанную крышку нужно заглядывать намного реже – не чаще чем через 120 тысяч километров.
Принцип работы гидрокомпенсатора
Гидрокомпенсатор имеет следующее устройство:
- Корпус из металла, в котором установлены все элементы механизма;
- Плунжерная пара (подробней о принципе работы данного элемента читайте на примере плунжерной пары топливного насоса высокого давления), которая работает от давления масла;
- Шарик – выполняет функцию обратного клапана;
- Пружина – позволяет клапану плунжера перемещаться на свое место, когда деталь находится в спокойствии.
Работа гидравлического компенсатора заключается в следующих двух режимах:
- Кулачок распределительного вала повернут в сторону от рабочей поверхности компенсатора. На пружину плунжера не оказывается давления, поэтому она поднимает его так, чтобы он прижимался к кулачку. Место, где находился плунжер, заполнено маслом. Давление жидкости равно давлению в системе смазки мотора;
- Когда кулачок поворачивается в сторону клапана, он приводит в движение плунжер, опуская его к штоку клапана. Жесткость пружины подбирается с учетом того, чтобы при минимальных усилиях клапан, установленный в головке блока цилиндров, открывался в соответствии с положением кулачка. Чтобы усилить давление на шток клапана, используется объем масла, находящийся в подплунжерном пространстве.
Таким образом, гидрокомпенсатор «подстраивается» не только под тепловое расширение деталей ГРМ, но и к износу кулачков и штоков клапанов. Такое оригинальное решение исключает частую подстройку механизма под эти изменения.
Коротко о работе гидрокомпенсатора рассказывается в данном видео:
Гидрокомпенсаторы. Принцип работы гидрокомпенсаторов и почему они стучат?
Какие бывают типы и виды гидрокомпенсаторов
Выше был описан принцип работы одного из видов компенсаторов. Инженеры каждой отдельной компании по производству автомобилей могут использовать и другие виды гидрокомпенсаторов:
- Гидротолкатель, который описан выше. Он устанавливается между кулачком распредвала и штоком клапана;
- Гидроопора;
- В старых моторах использовалась гидроопора, которая устанавливалась в коромысла или в рычаги толкателей клапанов;
- Гидротолкатели роликовые.
Большинство автопроизводителей стараются уходить от гидроопор, так как устройство гидротолкателей максимально простое. Хотя устройство типа газораспределительного механизма может и не позволить использовать такой тип компенсаторов. На фото ниже показано, какое расположение гидрокомпенсатора может быть в зависимости от типа ГРМ мотора.
Плюсы и минусы гидравлического компенсатора
У гидрокомпенсаторов много достоинств. К ним относятся:
- Низкий шум работы мотора;
- Отсутствие необходимости в настройке зазоров тепловых и вызванных естественным износом клапанов;
- Не нуждается в обслуживании;
- Обеспечивает постоянный прижим штока клапана к кулачку распределительного вала, что обеспечивает высокий КПД даже сильно изношенного газораспределительного механизма;
- Стабильные динамические характеристики старого мотора.
Однако, несмотря на обилие плюсов, передовая технология имеет и несколько крупных недостатков:
- Гидрокомпенсаторы используют давление масла, а отверстия в них настолько маленькие, что густая смазка внутрь просто физически не попадет, особенно если система еще не успела прогреться. По этой причине в мотор нужно заливать качественное масло – чаще всего синтетику. Но мотор с большим пробегом наоборот нуждается в более густой смазке – уплотнительные кольца уже немного изношены, поэтому синтетика не способна создать качественный масляный клин. Из-за этого динамика мотора падает;
- Даже если используется синтетика, масло все равно необходимо менять чаще, так как со временем оно теряет свою текучесть;
- При выходе из строя потребуется покупать идеально такую же деталь, а не более дешевый аналог (расположение гидрокомпенсатора не позволяет использовать другую конструкцию, кроме той, что предусмотрел производитель);
- Так как поломка происходит на более поздних этапах, то ремонт будет стоить дороже, чем при плановом обслуживании ДВС;
- Иногда из-за плохого качества смазки плунжер может забиться, что приведет к некорректной работе механизма.
Самый большой минус – это требовательность к качеству масла. Если автомобилист игнорирует требования к данному параметру, очень скоро придется раскошелиться на покупку новых компенсаторов. В случае с моторами, выработавшими большой ресурс неплохой альтернативой будут именно механические аналоги – они предотвращают износ клапанов и вместе с тем регулируют тепловой зазор.
Как выбрать гидрокомпенсаторы
Если грм двигателя оснащен гидрокомпенсаторами, то вопрос, покупать ли новые детали или нет, не стоит – однозначно покупать. В противном случае распределение фаз в силовом агрегате будет работать некорректно – кулачок не сможет вовремя открыть клапан, и мотор потеряет свою эффективность.
Если неизвестно, какие модели установлены в моторе, то поиск гидрокомпенсаторов осуществляется по VIN-коду транспортного средства или по модели мотора в каталоге.
Стоит учесть, что некоторые продавцы любые компенсаторы называют толкателями.
Подбирая деталь, можно также указать продавцу тип механизма газораспределения (SOHC или DOHC – о разнице таких модификаций читайте здесь).
Подбирая бюджетный или оригинальный компенсатор, стоит обратить еще внимание на его технические характеристики – вес, жесткость пружины и т.п. (если они указываются в каталоге). Если клапаны имеют небольшой ход, то можно установить облегченные компенсаторы.
Какие гидрокомпенсаторы лучше
При выборе данной детали следует помнить: бюджетный аналог чаще требует замены. Но и среди так называемых оригинальных запчастей попадается подделка. Чтобы не тратить деньги на некачественную продукцию, обратите внимание на производителей, которые зарекомендовали себя на рынке автозапчастей.
Также обратите внимание, что сами автопроизводители не изготавливают гидравлические компенсаторы. Они пользуются услугами отдельных компаний, поэтому данной детали от производителя не существует – их закупают у независимых компаний и реализуют, как оригинал, но уже дороже.
Свой выбор можно остановить на таких производителях:
- Немецкий производитель INA. Гидрокомпенсаторы отменного качества и практически никогда не выходят из строя раньше положенного срока;
- Еще одна немецкая компания Febi, но качество их продукции немного ниже, чем у предыдущего представителя. На упаковке детали указывается страна изготовления – на это следует обращать внимание, так как китайские заводы не всегда изготавливают продукцию премиум класса;
- SWAG – компания, услугами которой пользуются производители группы VAG (о том, какие марки автомобилей входят в концерн, рассказывалось немного ранее). Детали данной компании находятся в бюджетной категории, но подделка встречается намного чаще;
- Ниже в рейтинге стоят гидрокомпенсаторы испанского производства AE или Ajusa. Последствия относительно низкой стоимости – небольшой рабочий ресурс (около 10 000 пробега). Еще один недостаток – высокая требовательность к качеству масла.
Диагностика и замена гидрокомпенсаторов
Неисправность гидрокомпенсаторов диагностируется их стуком. Чтобы убедиться, что характерный звук исходит именно от компенсаторов, используют фонендоскоп.
Если установлена неисправность гидрокомпенсаторов, то их демонтируют при помощи магнита, но это в случае чистого и исправного механизма ГРМ. Бывает так, что деталь прикипает в посадочном месте, из-за чего демонтаж нужно производить специальным съемником.
Проверить работоспособность гидрокомпенсатора можно несколькими способами. Во-первых, проводится внешний осмотр детали, чтобы найти дефекты. Выработка на рабочей поверхности элемента будет видна невооруженным глазом. Во-вторых, существуют разборные компенсаторы. В этом случае можно провести осмотр внутренних элементов, чтобы определить степень их износа.
Еще один диагностический способ – в демонтированный компенсатор заливается масло. Исправную деталь невозможно будет сжать пальцами. В противном случае ее следует заменить.
Почему гидрокомпенсаторы стучат
Есть несколько причин, по которым появляется стук компенсаторов. Вот некоторые из них:
| Режим работы двигателя: | Причина: | Как решить: |
| «Холодный» | Густое масло (полость подплунжерного пространства заполняется медленно);Из-за несвоевременной замены масла в полостях появились сгустки или посторонние частицы, блокирующие работу плунжера или пружины;Естественный износ | Своевременно менять масло;Придерживаться рекомендаций производителя по выбору смазки;При выходе из строя деталь меняется (чтобы реже выполнять эту процедуру, меняется весь комплект) |
| «Горячий» | Клин в плунжерной паре (чаще всего из-за износа контактных поверхностей, например образование задир);Низкое качество смазки (даже прогретое масло не теряет густоту или оно наоборот чересчур жидкое, так что проступает через технические зазоры) | Вовремя менять масло и сами гидрокомпенсаторы;Использовать только тот тип смазки, который указывает производитель |
Чтобы устранить стук недавно замененных компенсаторов, потребуется промывка тонких каналов в системе смазки. Для этого можно воспользоваться специальными средствами, например, присадкой Liqui Moly Hydro Stossel Additiv. Ее добавляют в систему смазки автомобиля после прогревания мотора. Эффект от средства наступает через 500 километров пробега.
Не следует сразу же применять подобные присадки или в качестве профилактики, так как вещество может увеличивать густоту масла, что может отрицательно сказаться на смазке всего двигателя.
Если система смазки сильно загрязнена, прежде чем устанавливать новые компенсаторы, необходимо промыть ее специальным маслом. В редких случаях потребуется разбор силового агрегата. По этой причине не стоит пренебрегать регламентом замены смазки ДВС. Подробней об этом рассказано в другом обзоре.
В завершение посмотрите видеообзор о том, как устранить стуки гидравлических компенсаторов:
ЧТО ЕСЛИ в двигателе стучат гидрокомпенсаторы. Как исправить! Knocking lifters