Гидрокомпенсаторы устройство и принцип работы

Когда двигатель внутреннего сгорания нагревается, размеры деталей увеличиваются. Таким образом, чтобы избежать поломок, на этапе проектирования между некоторыми деталями создаются тепловые зазоры. При разогреве двигателя эти зазоры «выбираются». Однако, со временем, из-за износа деталей их нагрев может оказаться недостаточным для поглощения зазоров, что влияет на параметры двигателя.

Произведено сильное парафразирование

Последствия нагрева деталей двигателя внутреннего сгорания

Под действием нагрева размеры деталей двигателя изменяются. Но, поскольку эти детали изготовлены из различных материалов, имеющих разные коэффициенты теплового расширения, их изменение происходит в разной степени. Чтобы решить эту проблему, частично применяют гидрокомпенсаторы.

Влияние теплового зазора в механизм привода клапанов

Начиная с начала прошлого века, когда детали клапанного механизма износились, для настройки зазора использовались обычные гаечные ключи, увеличивая расходы и затраты времени на техобслуживание. Гидрокомпенсаторы позволяют избежать этих проблем. Они должны способствовать полному поглощению зазора между рабочими поверхностями распределительного и коромысел, клапанов, штанг — независимо от температурного режима и степени износа. Зазор в клапанном механизме может варьироваться зависимо от конструкции ГРМ и используемых материалов.

Специально предназначенные для всех типов ГРМ (с коромыслами, рычагами, штангами) и при различном расположении распредвала гидрокомпенсаторы могут быть установлены в четыре базовых вида: гидротолкатели, гидроопоры, гидроопоры для установки в рычаги/коромысла и роликовые гидротолкатели.

Гидрокомпенсатор в Толкателе с Верхним Распредвалом

При работе данной системы с верхним распредвалом, кулачок после поворота не передаёт никаких усилий. В результате, плунжерная пружина может свободно извлекать плунжер из втулки. Это создает необходимый зазор. Следом масло поступает в плунжер, через шариковый клапан. Как только полость заполнится, действие пружины заставляет клапан закрыть полость.

Перефразированный текст

При вращении кулачок давит на толкатель, проталкивая его вниз. Усилие, передаваемое на клапан от гидравлического толкателя, является «солидным», так как обратный клапан закрыт, и масло в замкнутой полости не сжимается. Во время движения вниз пары толкатель — плунжер небольшое количество масла выдавливается из полости под плунжером. При этом длина гидрокомпенсатора несколько уменьшается, создавая тепловой зазор между кулачком и толкателем. Выдавленное масло пополняется из системы смазки двигателя.

Автоматическое Восстановление Зазора

Тепловое расширение деталей клапанного механизма приводит к изменению объема масла и длины гидрокомпенсатора, обеспечивая его автоматическое восстановление зазора из-за изменений материала, а также из-за истечения износа деталей газораспределительного механизма. Гидравлические толкатели работают безотказно, когда используется масло высокого качества с приблизительно постоянной вязкостью при изменении температуры.

Расстановка Гидрокомпенсаторов

В различных местах автомобиля возникает необходимость использования гидрокомпенсаторов: в коромысле, в толкателе с нижним распределительным валом и в подвеске рычага привода клапана ГРМ. Конструкция этих устройств состоит из следующих элементов: кулачок, плунжер, втулка плунжера, полость под плунжером, плунжерная пружина, пружина обратного клапана, фиксирующее кольцо, рычаг привода клапана и сливное отверстие.

Гидрокомпенсатор: Пример гидротолкателя

Рассмотрим гидротолкатель, установленный в головке блока цилиндров, как пример устройства и принципа работы гидрокомпенсатора. Остальные модели имеют различную конструкцию, но принцип работы тот же. Гидротолкатель состоит из корпуса с размещённой внутри подвижной плунжерной пары с шариковым клапаном. Корпус привязан к направляющему седлу в головке блока цилиндров. В случае монтажа гидрокомпенсатора на рычаги привода клапанов (в рокеры или коромысла) движущейся частью является лишь плунжер с шаровой опорой или опорным башмаком.

Replacing the Text

Основа ГК — плунжерная пара с минимальными параметрами зазора, не более 5–8 мкм, что гарантирует прочность и герметичность соединения, а также сохраняет подвижность деталей. В нижней части плунжера расположено отверстие для поступления масла, которое закрывается с помощью пружинного шарикового клапана. В между втулкой и плунжером установлена достаточно изношенная пружина.

Принцип Действия Гидрокомпенсаторов

Когда кулачок распредвала размещен задней стороной к корпусу толкателя, наружная нагрузка отсутствует и между корпусом и кулачком холодного двигателя имеется зазор. Возвратная пружина движет плунжер, пока зазор не сократится практически до нуля. Также масло из системы смазки двигателя, проходя через шариковый клапан и перепускной канал, поступает в внутреннюю полость плунжера и заполняет ее.

Результат

Когда вал поворачивается, кулачок начинает действовать на корпус толкателя, перекрывая масляные каналы. Шариковый клапан в это же время закрывается, приводя к повышению давления масла под плунжером. Так как жидкость не растягивается, плунжер начинает передавать силу кулачка на шток двигателя.

Несмотря на небольшой зазор в плунжерной паре, немного масла все же проскакивает через технологическое расстояние между плунжером и втулкой. В результате толкатель «спускается» на 10–50 мкм. Величина «опускания» зависит от оборотов двигателя. Увеличение оборотов приводит к снижению утечек масла.

Преимущества.

Внедрение ГК позволило избежать регулирования зазора клапанного механизма и сделать его работу «мягче»; снизить ударные нагрузки, т. е. уменьшить износ деталей двигателя и устранить повышенный шум двигателя; более точно соблюдать продолжительность фаз газораспределения, что положительно сказывается на сохранности двигателя, его мощности и расходе топлива.

Плохая работа на холодном двигателе

Одна из проблем базовых гидрокомпенсаторов заключается в том, что они плохо работают при первом запуске холодного двигателя, когда давление масла либо минимально, либо вообще отсутствует. Причиной плохой работы является попадание грязи в масляные каналы двигателя, а также износ прецизионного обратного клапана и комплекта плунжеров. Неправильно подобранное масло, несвоевременная замена масла или неисправный масляный фильтр, пропускающий грязное масло через перепускной клапан,— все это приводит к загрязнению.

Увеличение посадочного зазора приводит к утечке нефти

При увеличении посадочного зазора между плунжерной парой из камеры высокого давления вытекает больше масла. Это ослабляет гидрокомпенсатор, снижая эффективность передачи усилия кулачка на шток ГРМ. Аналогичная проблема может возникнуть и при износе обратного клапана камеры высокого давления. Проблемы в системе смазки двигателя могут привести к уменьшению количества масла, поступающего в ГРМ, что затрудняет регулировку зазоров ГРМ.

Заполнение внутреннего объема ГХ

Очень важно заполнить внутренний объем ГЦ маслом. В противном случае гидрокомпенсатор не сможет выполнить свою основную функцию — избавиться от расхождений в ГРМ. Это приведет к возникновению ударных нагрузок, которые будут слышны как стук. В результате детали ГРМ будут подвергаться ускоренному износу, что также приведет к снижению мощности двигателя. Кроме того, частицы изношенных деталей могут попасть в ГРМ вместе с маслом, что приведет к заклиниванию узла.

Избежать повреждения двигателя

Чтобы избежать повреждения двигателя, необходимо выполнить несколько действий:

1. Следить за чистотой двигателя — менять масло и масляные фильтры в соответствии с рекомендациями производителя с понижающим коэффициентом 0,6–0,9 в зависимости от условий эксплуатации машины.

2. Перед очередной заменой масла промыть двигатель, используя медленно действующие промывки «на пробег». В случае загрязнения поверхностей двигателя (обнаруженного, например, при снятии крышки ГРМ) не следует применять быстродействующие промывочные средства — отделившиеся частички грязи с потоком масла могут попасть во внутренние полости компенсаторов, что приведет к их негодности.

Диагностика и замена гидрокомпенсаторов

При выходе из строя одного или нескольких ГК слышен стук, похожий на звук работы клапана. Этот звук хорошо проходит через металл, поэтому для поиска неисправного гидрокомпенсатора используется фонендоскоп. Самодельный вариант этого устройства можно изготовить, используя стальной стержень длиной около 700 мм и диаметром 5–6 мм. К одному его концу следует прикрепить пивную банку с отрезанным верхом, а посередине — деревянную ручку. Приложите ухо к банке и поднесите свободный конец «фонендоскопа» к головке блока двигателя в районе каждого компенсатора. Неисправный можно определить по усиливающемуся стуку. «Подозрительный» ГК следует вынуть и осмотреть.

Извлечение ГК из седла

Извлечение с помощью магнита — это первый вариант извлечения ГК из седла. Но если ГК заклинило, то необходимо использовать съемник с прикрепленным к нему стержнем и крюком.

Некоторые гидрокомпенсаторы могут быть разобраны, что позволяет оценить износ внутренних компонентов. Во избежание повреждения поверхностей соединительных элементов разборку следует проводить с особой осторожностью.

Демонтаж гидравлических опор

После снятия стопорного кольца гидравлические опоры готовы к разборке. Для извлечения внутренних частей необходимо аккуратно постучать гидравлическим толкателем по металлической поверхности.

Загрязненный компенсатор необходимо очистить ацетоном или другим растворителем. Визуальный осмотр позволяет выявить внешние повреждения торцевой поверхности гидрокомпенсатора, подвергающейся нагрузкам (выбоины, царапины, задиры). Со временем на ней может образоваться впадина.

Простая и полезная методика проверки надежности разобранного ГЦ

Для проверки надежности разобранного ГК достаточно заполнить его маслом и сжать рукой. Правильно работающий ГК должен оказывать сопротивление и сокращать свою длину только через 20–30 секунд после сжатия. Необходимо заменить любой ГК, не отвечающий этим критериям.

Установка гидрокомпенсаторов

Для правильной работы ремня ГРМ после замены гидрокомпенсаторов необходимо выполнить определенные действия:

1. Свежие ГК, поставляемые с завода, предварительно заполнены защитной масляной смесью, которую не нужно удалять при установке. При запуске двигателя эта смесь смешается со смазочным маслом двигателя без каких-либо негативных последствий.

Избегайте пустых гидрокомпенсаторов

Не стоит устанавливать гидрокомпенсаторы с «воздушностью», образовавшейся после разборки и промывки, предварительно не заполнив их маслом. Несоблюдение этого правила может привести к значительным ударным нагрузкам, особенно при запуске двигателя (во время «прокачки» системы смазки).

После установки

После установки ГЦ на двигатель рекомендуется провернуть коленчатый вал трещоткой 5–7 раз с помощью ключа и подождать 10–15 минут до первого запуска двигателя. Это необходимо для того, чтобы под давлением кулачков распределительного вала плунжерные пары нагруженных компенсаторов заняли рабочее положение.

Техническое обслуживание бензинового двигателя

При проведении ремонтных работ и замене бензинового двигателя (БД) необходимо промыть масляную систему, заменить масляный фильтр и залить новое масло в двигатель. Прокручивая коленчатый вал, можно наблюдать за движением масла по масляным каналам к опорам (при снятых гидрокомпенсаторах).

Замена гидрокомпенсаторов.

Для двигателя автомобиля с пробегом более 150–200 тыс. км целесообразно заменить гидрокомпенсаторы клапанных зазоров. Как правило, при таком пробеге они выходят из строя. Использование низкосортных масел и несоблюдение сроков их замены может сократить срок службы ГК вдвое.

Перефразированный текст:

При определенных условиях (длительное время без эксплуатации, износ плунжерных пар ГК), когда обнаруживается наличие одного или нескольких неисправных гидрокомпенсаторов, рекомендуется заменить весь их комплект. В противном случае вскоре придется повторно сдавать двигатель в ремонт.

Когда двигатель уже прогрет, масло из гидрокомпенсаторов может начать вытекать (высыхать), о чем свидетельствует стук.

Удаление воздуха из компенсаторов

Для удаления воздуха из компенсаторов следует начать с того, что дать двигателю поработать несколько минут на постоянных оборотах 2–2,5 тыс. Затем следует изменить обороты до 2–3 тыс. и оставить на холостом ходу на 30–50 секунд. Если шум не исчезает, то следует повторить ту же процедуру несколько раз. Если шум не исчезает, то необходимо искать неисправный ГЦ и его причину.