Принцип работы и конструкция гидрокомпенсаторов клапанов

Детали газораспределения двигателя во время работы подвергаются большим нагрузкам и высоким температурам. Они неравномерно расширяются при нагревании, потому что сделаны из разных сплавов. Для формирования нормальной работы клапанов, в конструкции должен быть предусмотрен специальный тепловой зазор между ними и кулачками распределительного вала, который закрывается при работающем двигателе.

Зазор всегда должен находиться в установленных пределах, поэтому клапаны необходимо периодически регулировать, то есть подбирать толкатели или шайбы подходящего размера. Избавиться от необходимости регулировать тепловой зазор и снизить шум при холодном двигателе позволяют гидрокомпенсаторы.

Конструкция гидрокомпенсатора

Гидравлические компенсаторы автоматически корректируют изменение теплового зазора. Приставка «гидро» обозначает действие некоторой жидкости в работе изделия. Эта жидкость представляет собой масло, подаваемое под давлением к компенсаторам. Сложная и точная пружинная система внутри регулирует зазор.

Использование гидрокомпенсаторов имеет следующие преимущества:

• нет необходимости в периодической регулировке клапанов;
• правильная работа ГРМ;
• снижение шума при работе двигателя;
• увеличение ресурса узлов газораспределительного механизма.

Основными узлами гидрокомпенсатора являются:

• корпус;
• плунжер или плунжерная пара;
• втулка плунжера;
• пружина плунжера;
• плунжерный клапан (шаровой).

Как работают гидрокомпенсаторы

Работу устройства можно описать в несколько этапов:

• Кулачок распредвала не оказывает давления на компенсатор и обращен к нему тыльной стороной, с небольшим зазором между ними. Плунжерная пружина внутри компенсатора выталкивает плунжер из втулки. В этот момент под плунжером создается полость, которая заполняется маслом под давлением через совмещенный канал и отверстие в корпусе. Объем масла наполняется до необходимого уровня и шариковый клапан закрывается пружиной. Толкатель упирается в кулачок, движение плунжера прекращается и масляный канал закрывается. В этом случае зазор исчезает.
• Когда кулачок начинает проворачиваться, он нажимает на гидрокомпенсатор и перемещает его вниз. Из-за скопившегося объема масла плунжерная пара становится жесткой и передает усилие на клапан. Клапан под давлением открывается и топливовоздушная смесь поступает в камеру сгорания.
• При движении вниз некоторое количество масла вытекает из полости под плунжером. После того как кулачок прошел активную фазу воздействия, рабочий цикл повторяется снова.

Гидравлический компенсатор также регулирует зазор, возникающий в результате естественного износа деталей ГРМ. Это простой, но в тоже время сложный по изготовлению механизм с точной подгонкой деталей.

Правильная работа гидрокомпенсаторов во многом зависит от давления масла в системе и его вязкости. Очень вязкое и холодное масло не сможет в необходимом количестве попасть в тело толкателя. Низкое давление и утечки также снижают эффективность механизма.

Виды гидравлических компенсаторов

В зависимости от комплектации ГРМ, существуют четыре основных типа гидрокомпенсаторов:

• гидротолкатели;
• роликовые гидравлические толкатели;
• гидроопоры;
• гидравлические опоры, которые устанавливаются под коромысла или рычаги.

Все типы имеют немного разную конструкцию, но имеют одинаковый принцип действия. Наиболее распространены в современных автомобилях обычные гидравлические толкатели с плоской опорой под кулачок распредвала. Эти механизмы устанавливаются непосредственно на стержень клапана. Кулачок распределительного вала воздействует непосредственно на гидротолкатель.

Когда распредвал находится в нижнем положении, под рычаги и коромысла устанавливаются гидравлические опоры. В этом расположении кулачок толкает механизм снизу, а усилие передается на клапан с помощью рычага или коромысла.

Роликовые гидроопоры работают по тому же принципу. Для уменьшения трения используются ролики, контактирующие с кулачками. Роликовые гидроопоры в основном используются на японских двигателях.

Плюсы и минусы

Гидравлические компенсаторы предотвращают многие технические проблемы при работе двигателя. Нет необходимости регулировать тепловой зазор, например, шайбами. Гидротолкатели также снижают шумовые и ударные нагрузки. Плавная и правильная работа снижает износ деталей газораспределительного механизма.

Среди достоинств есть и недостатки. Двигатели с гидравлическими компенсаторами имеют свои особенности. Самая очевидная из них — неровная работа холодного двигателя при запуске. Присутствуют характерные стуки, которые исчезают при достижении температуры и давления. Это связано с недостаточным давлением масла при запуске. Оно не поступает в компенсаторы, поэтому возникает стук.

Еще один минус — стоимость запчастей и услуг. При необходимости замены ее стоит доверить специалисту. Гидрокомпенсаторы требовательны также к качеству масла и работе всей системы смазки. Если вы используете масло низкого качества, то это может напрямую повлиять на их работу.

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.