Гидрокомпенсаторы: устройство, принцип действия, причины и последствия поломок

Каждая деталь имеет свою важность, например, механизм привода клапанов в прямом контакте с силовым агрегатом и тепловой зазор в этом приводе крайне важен для работы всего механизма и агрегата. Как известно, клапана имеют свойство изнашиваться, а их зазоры постоянно увеличиваются, это было отмечено еще в прошлом веке, а потому клапана оснастили специальным механизмом, который позволяет регулировать зазор. Правда механизм этот был достаточно неуклюжий, требовал постоянной регулировки, а делалось это с помощью гаечных ключей, и было довольно утомительно, трудоемко и долго. Кроме того, для постоянной регулировки такой процесс был дороговат, поэтому на смену этому устройству пришли известные сегодня гидрокомпенсаторы (ГК). С их помощью работа не просто упрощается, а в корне меняется. По мере увеличения зазора ГК сами компенсируют расстояние, которое находится между клапанами, рокерами, коромыслами и распредвалом, а также между штангами, при этом ни износ, ни температура значения не имеют.

Благодаря таким широким возможностям гидрокомпенсаторы сегодня ставятся на любые механизмы, где есть узлы газораспределения. Сюда включаются (ГРМ) газораспределительные механизмы с любыми типами устройств, типа штанг или с рычагами и коромыслами, также не имеет значения, как будет установлен распредвал, вверху или внизу.

Исходя из этого, ГРМ позволяет использовать четыре основных вида гидрокомпенсаторов, которые различаются по конструкции:

• гидроопоры;
• роликовые гидротолкатели;
• гидротолкатели;
• гидроопоры, устанавливающиеся только в коромысла или рычаги.

Устройство гидрокомпенсатора

Чтобы понять как ГК работает и сам принцип его устройства, будет проще всего привести пример гидротолкателя, он расположен в головке блока цилиндров, здесь важно понять сам принцип, т.к. остальные ГК работают так же, как и гидротолкатель.

В свою очередь гидротолкатель выполнен в виде металлического корпуса, в нем установлен шариковый клапан на подвижной плунжерной паре. В головке блока цилиндров есть направляющее седло и гидротолкатель двигается относительно этого седла. Иногда ГК установлен в коромысла или рычаги привода клапанов, тогда единственной двигающей частью будет плунжер. При этом обязательно присутствует выступ, это будет или опорный башмак или шаровая опора.

Именно плунжерная пара является основной частью гидрокомпенсатора. Это очень подвижная деталь, и несмотря на то, что она такая герметичная, зазор между плунжером и втулкой минимальный всего от 5 до 9 мм. Плунжер имеет отверстие в нижней части, куда доставляется масло, а чтобы обратно оно не уходило, установлен клапан с пружиной, пожимающей шарик в обратную сторону. Сам же плунжер и втулка разделяет очень жесткая пружина.

Как работает гидрокомпенсатор

При расположении кулачка распредвала обратной стороной от корпуса толкателя, отсутствует любая нагрузка для зажима, поэтому между кулачком и корпусом, когда двигатель холодный, образуется зазор. Плунжер максимально выталкивается возвратной пружиной, пока зазор практически не исчезнет. В этот же момент в плунжер через шариковый подпружиненный клапан поступает масло, которое идет от системы двигательной смазки, в итоге пустота в плунжере полностью заполняется.

Когда вал начинает работать и вращаться, корпус толкателя под воздействием кулачка начинает двигаться вниз и вверх, в итоге все масляные каналы смазки двигателя и перепускной клапан закрываются. Также и шариковый клапан перекрывает выход масла, вследствие этого под плунжером усиливается давление масла. Масло, достигнув своего максимального порога сжатия, делает плунжерную пару жесткой опорой, а усилие кулачка полностью передается на шток клапана агрегата.

Несмотря на столь маленький зазор в плунжерной паре, под сильным давлением масло все-таки просачивается, оно попадает обратно через зазор между втулкой и плунжером, в итоге толкатель на 10-50 мкм проседает. Хотя эти цифры не постоянны, проседание зависит от количества оборотов коленвала. В случае повышения оборотистости уменьшается период нажатия на гидротолкатель, в итоге снижается утечка масла содержащегося в плунжере.

Благодаря тому, что в плунжере есть пружинный возврат и работает давление масла в системе смазки, полностью исключено появление зазора, когда кулачок сходит с толкателя.

Вот так ГК позволяет закрыть все появляющиеся зазоры, находясь в связи со всеми узлами и деталями ГРМ. Стоит сказать, что при нагревании двигателя составляющие части гидрокомпенсатора удлиняются, но сам ГК способен это постоянно компенсировать в нужную сторону.

Положительные и отрицательные стороны ГК в агрегатах

Положительный момент в том, что ГК полностью избавил от нужды регулировать вручную зазоры в клапанах, кроме того, работа механизма клапанов стала размеренной. Нагрузка на все узлы и детали ГРМ значительно снизилась, а значит и износ деталей стал меньше, это в свою очередь уменьшает шум работающего двигателя. К плюсу стоит отнести возможность идеально соблюдать газораспределительный фазы, в частности их длительность. Все эти факторы напрямую влияют на мощность и сохранность двигателя, ну и, конечно же, на расход топлива.

Теперь об отрицательных моментах, которые есть у ГК, как и положено для любого механизма. Сперва нужно сказать, что двигатели, где есть ГК, имеют ряд специфических особенностей. Тут сразу нужно отметить, что при гидрокомпенсаторе на холодную запущенный двигатель начинает некачественно и с перебоями работать, хотя это всего несколько секунд после запуска. Это происходит из-за того, что в системе еще не создалось давление масла или оно очень низкое.

Последствия в случае неполадок

В первую очередь нужно учесть, что механизм ГК требует четкой отладки, настройки и соблюдения требуемых величин. Клапана впуска и выпуска постоянно нагреваются, температура у них разная, соответственно и зазоры будут разной величины, нужно помнить, что впускные клапана должны иметь зазор 0,15:0,25 мм, а выпускные 0,20:0,35 мм.

В случае, если данные величины не соблюдать, то можно получить самые разные результаты, с вытекающими последствиями. Например:

• если клапана впуска и выпуска перетянуть, оставив маленький зазор или вообще не оставив его, то клапана не будут закрываться до конца, а значит ухудшится компрессия. Это в свою очередь отразится на мощности, в дальнейшем начнут прогорать клапанные тарелки и седла;
• топливная смесь начнет воспламеняться в выпускном или впускном коллекторах, вследствие перегрева краев клапанов появляется калильное зажигание;
• в случае приоткрытого клапана запуск двигателя заметно ухудшается, это независимо от тепла или холода;
• если зазоры будут увеличены, то на детали и узлы ГРМ возрастает ударная нагрузка, соответственно время жизни деталей резко снижаются;
• когда наполнение цилиндров свежим разрядом снижается, сразу падает крутящий момент ну и мощность, конечно же.

Причины поломок ГК

Причин для поломок достаточно, но основная - это эксплуатация некачественного масла, отсутствие своевременного ухода за узлами и деталями, необходимо менять масляные фильтры. Масляные каналы загрязняются, а также изнашиваются поверхности плунжерной пары и клапанов.

Когда в плунжерной паре увеличивается посадочный зазор, из камеры высокого давления уходит масло, в итоге у ГК пропадает жесткость и значительно падает эффективность отдачи усилия кулачка. Если изнашивается обратный клапан камеры давления, то наблюдается тот же эффект. Любые проблемы в системе отражаются на скорости заполнения маслом ГК, а значит, многие зазоры остаются открытыми или закрываются не до конца.

Очень важный момент в том, чтобы ГК внутри всегда содержал масло дополна, иначе он не работает даже на половину своих сил и не закрывает зазоры ГРМ, как итог - слишком высокие нагрузки и преждевременный износ. Иногда детали изнашиваются и крошатся, а это приводит к поломкам, нередко может заклинить целый узел, после чего в той или иной части ГРМ появятся не стандартные зазоры, а могут и клапана зажаться.

Чтобы избежать таких поломок нужно:

• следить за чистотой двигателя внутри, своевременно менять фильтры и масло;
• двигатель рекомендуется перед заменой масла промыть, медленными промывками;
• если при снятом кожухе ГРМ внутри обнаружена грязь, то не необходимо использовать быстрые присадки для очищения, иначе грязь пойдет в узлы, используйте также медленные промывки.

При наличии между деталями ГК малых зазоров необходимо применять маловязкие масла, полусинтетику и синтетику, лучше будет отказаться от минерального масла, т.к. оно слишком вязкое и обладает большим количеством смол, которые отлагаются потом на стенках.