Принцип работы гидрокомпенсаторов клапанов

Для работы двигателя одной из наиболее важных характеристик является четкость и своевременность каждого действия каждого компонента общей системы. В особенности это касается механизма газораспределения – от того, насколько слаженно работают его компоненты, зависит не только эффективность функционирования двигателя, но и его долговечность. Клапан должен всегда открываться в нужный момент и закрываться до поднятия поршня. А зазоры между элементами должны быть минимальными. Сократить такие зазоры, которые неизбежно имеются в конструкции любого двигателя, позволяют гидрокомпенсаторы. Это, пожалуй, один из важнейших элементов ГРМ, избавляющий автовладельца от множества проблем.

Для чего нужны гидрокомпесаторы клапанов

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.

Виды и устройство гидрокомпенсаторов

Данные элементы могут использоваться в ГРМ любого типа, имеющих коромысла, штанги или рычаги, как при верхнем, так и при нижнем расположении распредвала.

Однако в зависимости от типа газораспределительного механизма выбирается тот или иной вид гидрокомпенсаторов:

• гидроопоры простые;
• гидроопоры для коромысел или рычагов;
• гидротолкатели простые;
• гидротолкатели с роликовым механизмом.

В современных двигателях используются в основном гидротолкатели. Их основными элементами являются плунжерная пара с шариком, приводимым в движение пружиной, канал, по которому масло подается внутрь механизма, защитный корпус. 

Принцип работы гидрокомпенсатора

Работа гидрокомпенсатора основана на различном воздействии кулачков распредвала, имеющих неправильную форму. В верхнем положении кулачок не воздействует на его механизм, в результате чего зазор увеличивается. Пружина плунжера, не испытывая внешнего сопротивления, открывает клапан, из которого внутрь компенсатора подается смазка. Под ее давлением толкатель начинает подниматься и перекрывает имеющийся зазор.

Когда кулачок распределительного вала опускается вниз, его рабочая часть начинает давить на компенсатор, подвижная часть которого опускается вниз. Подача масла перекрывается, а внутри механизма образуется повышенное давление, которое передается клапанному штоку.

Такой нехитрый принцип действия избавил современных автомобилистов от необходимости каждые 10-15 тыс. км пробега регулировать клапана, сделал работу двигателя более тихой, а также помог снизить нагрузки на конструкцию клапанов. 

Возможные неисправности гидрокомпенсаторов

При всей своей эффективности такие механизмы отличаются повышенной чувствительностью к изменениям условий работы. Это отчасти обусловлено высокой точностью их изначальной регулировки – зазор между плунжерным механизмом и втулкой составляет всего несколько микрон. Ширина масляного канала также очень мала. Поэтому важно обеспечить высокое качество, чистоты и подходящую вязкость масла.

В частности, не рекомендуется использовать марки смазки с индексом вязкости 15W-40 и выше. В противном случае, а также при повышенном содержании в масле загрязнений оно будет хуже поступать в полость гидрокомпенсаторов, нагрузка на их механизм будет возрастать – и уже совсем скоро они «застучат» и потребуют замены.

Негативно сказывается на работе клапанных компенсаторов и попадание в систему смазки воздуха. Его пузырьки могут закупорить масляный канал, и работа механизма опять же будет происходить при чрезмерной нагрузке.

Еще один важный момент – при длительном простаивании автомобиля масло из гидрокомпенсаторов может оттечь обратно в систему смазки. В этом случае необходимо наполнить их: сначала даем двигателю поработать 2-3 минуты на постоянных оборотах в 2500 об./мин, далее на 30-0 сек. переводим авто на холостой ход. Это поможет бережно и эффективно поднять масло из системы в полости компенсирующих механизмов. Если характерный стук сохранился, то следует повторить процедуру.

Также при проблемах в работе гидрокомпенсаторов необходимо заменить масло с полной промывкой системы, установить новый масляный фильтр. При этом нужно проконтролировать, поступает ли смазка к установочным седлам компенсаторов при вращении коленчатого вала. Если они исправны, то масло вытеснит попавший в конструкцию воздух и заполнит внутреннюю полость за 3-5 минут. 

Видео на темух