Зачем в чугунном двигателе нужны гидрокомпенсаторы?

Гидрокомпенсаторы

Двигатель во время работы нагревается, что приводит к естественному расширению металлических деталей. Конструкторы учитывают данную особенность и поэтому оставляют специальные тепловые зазоры. Однако, еще одной особенностью двигателя является постепенный износ деталей, соответственно зазоры расширяются и мы наблюдаем такие негативные моменты, как уменьшение мощности, снижение компрессии, повышенный расход масла и топлива, постепенное разрушение деталей двигателя.

Важным элементом любого бензинового двигателя внутреннего сгорания является газо-распределительный механизм.

Его основные элементы:

• распределительный вал с проточенными на нем кулачками;
• впускные и выпускные клапаны;
• толкатели клапанов;
• шкив распредвала (приводит вал во вращение благодаря ремню ГРМ).

Мы перечислили только основные элементы, в действительности же их больше. Сама суть работы ГРМ сводится к тому, чтобы распредвал вращался синхронно с коленчатым валом, кулачки попеременно давили на толкатели (или коромысла), а те в свою очередь приводили в движение клапаны.

Со временем между рабочими поверхностями распредвала, толкателями (или коромыслами в V-образных двигателях) образуются зазоры. Чтобы их компенсировать, раньше применяли простой режим регулировки с помощью специальных меток и гаечных ключей. Регулировать зазоры приходилось буквально каждые 10-15 тысяч км.

На сегодняшний день такая проблема практически отпала благодаря изобретению и широкому применению гидрокомпенсаторов.

Устройство и принцип действия гидрокомпенсатора

Есть несколько базовых видов гидрокомпенсаторов, предназначенных для работы с разными типами ГРМ (с толкателями, коромыслами или нижней установкой распредвала). Но само устройство и принцип действия в основном одинаковые.

Основные элементы гидрокомпенсатора:

• плунжерная пара (шарик, пружина, втулка плунжера);
• канал для поступления масла внутрь компенсатора;
• корпус.

Компенсатор устанавливается в головку блока цилиндров в специально отведенное место. Есть также возможность установить их и на более старые типы двигателей, в которых их установка не предусматривалась.

Принцип работы достаточно простой. Кулачок распредвала имеет неправильную форму. Когда он не давит на толкатель, зазор между ними увеличивается. В этот момент плунжерная пружина давит на клапан плунжера и внутрь компенсатора поступает масло из системы смазки, рабочая часть компенсатора немного приподнимается, приводит в движение толкатель и зазор между кулачком и толкателем исчезает.

Когда же распредвал делает оборот и кулачок начинает производить нагрузку на толкатель, рабочая часть гидрокомпенсатора начинает опускаться до тех пор, пока не перекроется канал поступления масла. Соответственно давление внутри компенсатора увеличивается и передается на шток клапана двигателя.

Таким образом благодаря компенсаторам обеспечивается отсутствие зазоров. Если еще представить, что все это происходит на огромной скорости — до 6 тысяч оборотов в минуту — то невольно возникает восхищение, что такое простое изобретение смогло раз и навсегда положить конец проблеме зазоров в клапанном механизме.

Именно благодаря внедрению гидрокомпенсаторов удалось достичь таких преимуществ новых двигателей перед старыми:

• отпала необходимость постоянно регулировать зазоры клапанов;
• работа двигателя стала более мягкой и тихой;
• уменьшилось количество ударных нагрузок на клапаны и распредвал.

Небольшим недостатком от применения гидрокомпенсаторов является характерный стук, который можно услышать в первые секунды запуска неразогретого двигателя. Это происходит из-за того, что давление масла в системе недостаточное, а нужные показатели давления достигаются тогда, когда масло разогревается до определенной температуры и расширяется, заполняя внутренние полости компенсаторов.

Основные проблемы гидрокомпенсаторов

Стоит отметить, что плунжерная пара компенсатора — это весьма точное устройство. Зазор между втулкой и плунжером составляет несколько микрон. К тому же и масловыводящий канал тоже очень небольшого диаметра. Поэтому данные механизмы очень чувствительны к качеству масла. Они начинают стучать и выходить из строя, если заливать в двигатель некачественное масло, или если в нем очень много шлака, грязи, песка и так далее.

Если в системе смазки двигателя есть недочеты, то масло не сможет поступать в компенсаторы, а от этого они будут перегреваться и быстрее выходить из строя.

Специалисты автомобильного портала vodi.su обращает ваше внимание на то, что если в двигателе установлены гидрокомпенсаторы, то заливать в него масла высокой вязкости, например минеральное 15W40, не рекомендуется.

При установке или замене компенсаторов позаботьтесь, чтобы они были заполнены маслом. Обычно они поставляются уже заполненными. Если же внутри будет воздух, то могут возникнуть воздушные пробки и механизм не сможет выполнять поставленные задачи.

Если автомобиль долго стоял без работы, может происходить утечка масла из компенсаторов. В таком случае нужно их прокачать: дать поработать двигателю на постоянных оборотах, затем на переменных, а после этого на холостых — масло поступит в компенсаторы.

На этом видео специалист расскажет об устройстве и принципах работы гидрокомпенсаторов.

Стучат гидрокомпенсаторы: причины и что делать. Самый простой способ устранить стук гидрокомпенсаторов.

Самая распространенная неисправность современных двигателей – стук гидрокомпенсаторов. Причин множество, в своём большинстве они связаны с качеством масла. Что делать при данной неисправности и как с ней бороться расскажет данный материал.

Что такое гидрокомпенсатор и как работает гидрокомпенсатор

Гидрокомпенсатор – простое устройство для автоматической регулировки зазора в приводе клапанов, устраняющее необходимость разбирать двигатель при его техническом обслуживании. Гидрокомпенсатор, в просторечии «гидрик» представляет собой миниатюрный гидроцилиндр, меняющий свою длину при нагнетании вовнутрь моторного масла.

Объем масла компенсирует зазор между штоком клапана и кулачком распределительного вала. Масло в полость гидрокомпенсатора попадает через клапан с очень небольшим отверстием, а выходит наружу через естественные зазоры клапанной пары. Насколько хорошо работает «гидрик» зависит от поступления масла и от состояния плунжерной пары, отсутствия износа или заклинивания.

Как понять, что стучит именно гидрокомпенсатор

Неисправный гидрокомпенсатор издает резкий стук, стрекот, с частотой вдвое меньше частоты оборотов двигателя.

Неисправным считается гидрокомпенсатор, который стучит более пары минут после запуска двигателя или стучит после полного прогрева двигателя. Стук прослушивается сверху двигателя и может быть неслышен из салона автомобиля.

Почему стучит гидрокомпенсатор

Причины стука гидрокомпенсатора «на холодную» (при непрогретом моторе):

1. Слишком густое масло, на непрогретом двигателе, плохо заходит в полость гидрокомпенсатора. Нужно время, чтобы полость заполнилась маслом
2. Забита загрязнениями масляная магистраль или клапан гидрокомпенсатора. Загрязнения появляются при низком качестве или при затянутых сроках смены моторного масла, а также могут являться продуктами износа некоторых деталей двигателя.
3. Износ или заклинивание плунжера гидрокомпенсатора. Бывает от естественного износа или от попадания абразивных загрязнений в моторное масло.

Причины стука гидрокомпенсатора «на горячую» (на прогретом моторе):

1. Заклинивание плунжерной пары гидрокомпенсатора из-за естественного износа или загрязнения. Задиры на плунжере блокируют его движение и гидрокомпенсатор полностью теряет работоспособность. Зазор не выбирается и гидрокомпенсатор стучит.
2. Слишком малая вязкость прогретого масла, масло вытекает через зазоры плунжерной пары быстрее, чем подается насосом. Некачественное масло или слишком жидкое для данного двигателя масло сильно разжижается при прогреве и легко вытекает через технологические зазоры.

3. Повышенный уровень масла в двигателе, вспенивание масла из-за перемешивания коленчатым валом или из-за попадания воды в двигатель. Следует проверить уровень масла в двигателе, а также использовать только высококачественные моторные масла.

Самый простой способ устранить стук гидрокомпенсаторов

Самый простой и действенный способ, помогающий в большинстве случаев, добавка в масло специальной присадки Liqui Moly Hydro-Stossel-Additiv. Присадка промывает масляные каналы, удаляет загрязнения и восстанавливает подачу масла в гидрокомпенсаторы. Кроме того, присадка немного загущает масло, компенсируя тем самым их естественный износ. Присадка добавляется в прогретое моторное масло, полное действие наступает после примерно 500 км пробега.

Как еще можно устранить стук гидрокомпенсаторов

1. Замена гидрокомпенсаторов Достоинства: гарантированный результат. Недостатки: дорого и долго). Нужно учитывать, что на некоторые иномарки, сначала нужно заказать детали, дождаться, пока они придут, и записаться на ремонт в сервисе. На большинстве двигателей, при замене гидрокомпенсаторов потребуются дополнительные затраты на одноразовые детали, например, прокладки или герметик.
2. Тщательная промывка масляной системы специальными промывками, например: Liqui Moly Oil-Schlamm-Spulung. Достоинства: сравнительно недорого. Недостатки: результат не гарантируется.

3. Возможно, в запущенных случаях, потребуется замена масляного насоса или очистка масляных магистралей двигателя с его частичной или полной разборкой.

Что будет, если не устранить стук гидрокомпенсаторов

Если не заниматься устранением стука гидрокомпенсаторов, то можно проездить довольно долго без особых проблем, но, со временем, двигатель будет работать громче, с вибрациями, упадет мощность и увеличится расход топлива, а далее произойдет износ всего клапанного механизма, в частность распределительного вала двигателя. Его замена – очень дорогое мероприятие.

Итог

Если стук гидрокомпенсаторов неоднократно возникает, то нет смысла дожидаться ухудшения ситуации. Добавка присадки Hydro-Stossel-Additiv решит проблему и предотвратит развитие износа на длительное время.

ВИДЕО

;

Беды и победы гидравлической компенсации. Зачем нужны гидротолкатели, каков ресурс, что их губит

Тепловое расширение вследствие нагрева штука коварная. Например, если клапан механизма газораспределения по причине температурного расширения металла удлинится настолько, что торцом своего стержня упрется в соседнюю деталь в кинематической схеме ГРМ, тарелка клапана не сможет плотно садиться в седло и обеспечивать герметичность камеры сгорания.

В результате теряется компрессия, двигатель не развивает мощность, а тарелка клапана, лишившись возможности во время посадки в седле отдавать тепло головке цилиндров и охлаждаться, перегревается и может прогореть, что для устранения неисправности потребует дорогостоящего ремонта силового агрегата.

Чтобы избежать негативных последствий теплового расширения клапанов, между клапанами и их толкателями необходимо предусмотреть зазоры. Называются они тепловыми, что недвусмысленно указывает на назначение зазоров – обезопасить мотор от проблем, связанных с изменением размеров за счет различного расширения по-разному нагретых деталей.

Однако износ, которому в процессе эксплуатации помимо седел клапанов в головке цилиндров, уплотнительных фасок на тарелках и упорных торцов стержней клапанов подвергаются также другие трущиеся детали привода, не менее коварен, чем тепловое расширение.

По мере износа зазор, установленный при конвейерной сборке двигателя на случай температурного расширения, увеличивается. Это ведет, во-первых, к сокращению периода, когда клапан открыт. Клапан открывается позже и закрывается раньше, что в зависимости от того, с впускным или выпускным клапаном подобное происходит, отрицательно сказывается на наполнении цилиндров свежим зарядом и их очистке от отработавших газов. Такое искажение фаз газораспределения вызывает снижение мощности двигателя и рост расхода топлива.

Во-вторых, из-за того, что с увеличением зазора кулачок распредвала преждевременно отрывается от толкателя, тарелка клапана начинает возвращаться в седло не плавно, как должна, а с ударом. И кулачок распредвала, вместо того чтобы плавно нажимать на толкатель, тоже начинает бить по нему. Ударная работа убыстряет износ и может способствовать появлению микротрещин на контактных поверхностях, дальнейшим развитием которых, по всей видимости, объясняются многие известные случаи высыпания седел клапанов из головки цилиндров. Свидетельствует о том, что детали ГРМ испытывают ударные нагрузки, появление шума.

Это означает, что одного наличия теплового зазора мало. Надо также предусмотреть возможность его регулировки в процессе эксплуатации двигателя и прописать эту процедуру в качестве обязательной при техническом обслуживании.

Но есть другой выход. Чтобы избавиться от неприятностей, связанных с температурным расширением и износом, было разработано специальное устройство, которое автоматически выбирает тепловой зазор в клапанах и компенсирует последствия механического износа.

Для пользователей самое очевидное достоинство применения гидравлических компенсаторов в механизме газораспределения – отсутствие необходимости периодически проверять и регулировать зазоры в клапанах.

Однако сказанное выше иллюстрирует, что куда важнее то, что благодаря работе гидрокомпенсаторов остаются практически неизменными оптимальные фазы газораспределения и с ними – динамические и экономические характеристики двигателя, а также компонентный состав отработавших газов. Кроме того, применение гидрокомпенсаторов уменьшает уровень шума от двигателя, а поскольку это свидетельствует о снижении динамических нагрузок, то можно говорить об увеличении долговечности деталей ГРМ.

Другое название гидрокомпенсаторов теплового зазора – гидротолкатели, но по-настоящему справедливо оно только для узлов, расположенных непосредственно перед клапанами. Однако в зависимости от кинематической схемы привода клапанов и конструктивных соображений гидрокомпенсаторы могут размещаться в других точках привода.

В частности, при наличии в приводе клапанов коромысел, представляющих собой двуплечий рычаг, гидрокомпенсатор нередко выполняют в виде опоры для плеча, противоположного плечу, которое воздействует на клапан.

Такие нюансы делают гидрокомпенсаторы визуально непохожими друг на друга, но их конструктивная сущность от этого не меняется.

Состоит гидрокомпенсатор из корпуса, поршня, размещенной между ними пружины и запорного клапана. Пружина разжимает корпус и поршень в разные стороны, в результате чего выбирается клапанный зазор. В полость, образованную во внутреннем объеме над поршнем, из системы смазки двигателя под давлением поступает масло и создает подпор, обеспечивающий беззазорную кинематическую связь между клапаном и деталями его привода во время работы мотора.

В моменты надавливания на гидрокомпенсатор кулачком или коромыслом клапан запирает масляную полость над поршнем изнутри. Это предотвращает обратный выход масла из полости через входное отверстие. Потери масла через зазор между корпусом и поршнем восполняются в период “покоя”, когда кулачок или коромысло перестают давить на гидрокомпенсатор.

У всего есть срок службы, и у гидрокомпенсатора он тоже имеется. Гидрокомпенсатор нормально работает, пока за время “покоя” успевают восполниться утечки масла из полости над поршнем. Но когда баланс нарушается в сторону утечек, привод начинает работать с ударами, которые заявят о себе характерными стуками.

Масло может слишком быстро выдавливаться из гидрокомпенсатора по двум причинам. Во-первых, зазор между поршнем и внутренней поверхностью корпуса чрезмерно увеличился в связи с естественным износом, который сопровождает перемещения любых трущихся друг о друга деталей.

Вторая причина – неисправность клапана, запирающего внутреннюю полость гидрокомпенсатора. Для клапана критичен не только износ, но и отложения продуктов старения масла.

Помимо проблем, связанных с утечкой масла, существует еще одна неприятность, которая может произойти с гидрокомпенсатором, – заклинивание поршня в корпусе. Как указывают производители, это основная причина возврата гидрокомпенсаторов в период действия гарантии. Однако и по ее истечении инородные частицы, попавшие в гидрокомпенсатор вместе с маслом и проникшие в зазор между плунжером и гильзой, тоже могут вызывать заклинивание.

В любом случае определяет срок службы гидрокомпенсаторов качество смазки. Отсюда требовательность к характеристикам моторного масла и неукоснительному соблюдению периодичности замены масла и масляного фильтра.

Но каков все-таки ресурс гидрокомпенсаторов? Если проштудировать информацию производителей этих устройств, выяснится, что рассчитывать на беспроблемную эксплуатацию можно лишь до пробега 120 тыс. км. Далее – как карты лягут.

Несомненно, озвученная цифра подольет масла в огонь споров, что лучше – гидрокомпенсаторы или их отсутствие и регулировка тепловых зазоров вручную, ведь, как показывает практика, она тоже может понадобиться лишь к указанному пробегу. А может и не понадобиться – такое практика эксплуатации тоже знает. Если учесть все достоинства и недостатки использования гидрокомпенсаторов, истина, по всей видимости, как обычно, где-то посередине.