Когда нужна замена гидрокомпенсаторов. Беды и победы гидравлической компенсации

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.

Детали газораспределительного механизма двигателя в процессе работы испытывают большие нагрузки и высокую температуру. От нагрева они расширяются неравномерно, так как сделаны из разных сплавов. Для обеспечения нормальной работы клапанов в конструкции должен быть предусмотрен специальный тепловой зазор между ними и кулачками распредвала, который закрывается в процессе работы мотора.

Зазор должен всегда оставаться в предусмотренных пределах, поэтому клапана нуждаются в периодической регулировке, то есть в подборе толкателей или шайб нужного размера. Избавиться от необходимости регулировки теплового зазора, и уменьшить шум на непрогретом двигателе позволяют гидрокомпенсаторы, иногда их называют просто «гидрики» или гидротолкатели.

Устройство гидрокомпенсатора

Гидрокомпенсаторы автоматически регулируют меняющийся тепловой зазор. Приставка «гидро» подразумевает действие какой-то жидкости в работе детали. Этой жидкостью выступает масло, которое подается в гидрокомпенсаторы под давлением. Сложная и точная система пружин внутри регулирует зазор.

Различные виды гидрокомпенсаторов

Применение гидрокомпенсаторов предполагает наличие следующих преимуществ:

• отсутствие необходимости периодической регулировки клапанов;
• правильная ;
• уменьшения шума при работе мотора;
• увеличение ресурса деталей газораспределительного механизма.

Основными компонентами гидрокомпенсатора являются:

Принцип работы

Работу детали можно описать несколькими этапами:

1. Кулачок распредвала не оказывает давления на компенсатор и повернут к нему тыльной стороной, при этом между ними присутствует небольшой зазор. Плунжерная пружина внутри гидрокомпенсатора толкает плунжер из втулки. В это время под плунжером образовывается полость, которая заполняется маслом под давлением через совмещенный канал и отверстие в корпусе. Объем масла набирается до нужного уровня и шариковый клапан закрывается под действием пружины. Толкатель упирается в кулачок, движение плунжера прекращается, и масляный канал перекрывается. При этом зазор исчезает.
2. Когда кулачок начинает поворачиваться, он нажимает на гидрокомпенсатор, перемещая его вниз. За счет набранного объема масла плунжерная пара становится жесткой и передает усилие далее на клапан. Клапан под давлением открывается и в камеру сгорания поступает топливовоздушная смесь.
3. Во время движения вниз немного масла вытекает из полости под плунжером. После того как кулачок пройдет активную фазу воздействия цикл работы повторяется вновь.

Гидрокомпенсатор также регулирует зазор, возникающий вследствие естественного износа деталей ГРМ. Это простой, но в то же время сложный по исполнению механизм с точной подгонкой деталей.

Правильная работа гидравлических компенсаторов во многом зависит от давления масла в системе и от степени его вязкости. Слишком вязкое и холодное масло не сможет в нужном количестве поступить через каналы в тело толкателя. Слабое давление и протечки также снижают работоспособность механизма.

Виды гидрокомпенсаторов

В зависимости от компоновки ГРМ и места установки различают четыре основных вида гидрокомпенсаторов:

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

Все виды несколько отличаются по конструкции, но имеют один и тот же принцип действия. Наибольшее распространение в современных автомобилях получили обычные гидротолкатели с плоской опорой под кулачок распредвала. Данные механизмы устанавливаются непосредственно на стержне клапана. Кулачок распредвала воздействует на гидротолкатель напрямую.

При нижнем расположении распредвала устанавливаются гидроопоры под рычаги и коромысла. В таком положении кулачок толкает механизм уже снизу, а усилие на клапан передается через рычаг или коромысло.

По такому же принципу работают и роликовые гидроопоры. Для меньшего воздействия трения применяются ролики, которые контактируют с кулачками. Роликовые гидроопоры применяются в основном на двигателях японского производства.

Преимущества и недостатки

Гидравлические компенсаторы позволяют избежать множества технических проблем при эксплуатации двигателя. Отпадает необходимость регулировки теплового зазора, например, с помощью шайб. Также гидротолкатели уменьшают уровень шума и ударные нагрузки. Плавная и правильная работа снижает износ деталей ГРМ.

Среди преимуществ есть и свои недостатки. Двигатели, в которых используются гидрокомпенсаторы, имеют свои особенности эксплуатации. Самый явный из них – неровная работа холодного двигателя на момент запуска. Появляются характерные стуки, которые при достижении температуры и давления исчезают. Это происходит из-за того, что при запуске давление масла недостаточное. Оно не поступает в компенсаторы, поэтому появляется стук.

Еще одним недостатком можно назвать стоимость деталей и обслуживание. Если потребуется замена, то это стоит доверить мастеру. Также гидрокомпенсаторы требовательны к качеству масла и работе всей системы смазки. Если залить некачественное масло, то это может напрямую сказаться на их работе.

Основные неисправности, возможные причины и замена

Появившийся стук говорит о неисправностях в газораспределительном механизме. Если стоят гидрокомпенсаторы, то причина может быть в них:

• Неисправность самих гидротолкателей: выход из строя плунжерной пары или заклинивание плунжеров, заклинивание шарикового клапана, естественный износ.
• Низкое давление масла в системе.
• Засорение масляных каналов в головке блока цилиндров;
• Попадание воздуха в .

Определить неисправный компенсатор зазора обычному автолюбителю бывает достаточно трудно. Для этого, например, можно воспользоваться автомобильным стетоскопом. Достаточно прослушать каждый гидрокомпенсатор, чтобы определить неисправный по характерному стуку.

Также работоспособность гидрокомпенсаторов можно проверить, если удастся снять их с двигателя. В заполненном состоянии они не должны сжиматься. Некоторые виды можно разобрать и определить степень износа внутренних деталей.

Некачественное масло приводит к засорению масляных каналов. Исправить это можно путем замены самого масла, масляного фильтра и промывки гидрокомпенсаторов. Промыть можно специальными жидкостями, ацетоном или высокооктановым бензином. Если дело в масле, то это должно помочь устранить стук.

При замене гидравлических компенсаторов зазора нужно соблюдать некоторые нюансы:

• Новые гидротолкатели уже заполнены масляным составом. Удалять это масло не нужно. Масло смешивается в системе смазки, и воздух не попадет в систему.
• Нельзя ставить «пустые» компенсаторы (без масла) после промывки или разборки. Так в систему попадает воздух.
• После установки новых гидрокомпенсаторов рекомендуется несколько раз провернуть коленчатый вал. Это делается для того, чтобы плунжерные пары пришли в рабочее состояние, и повысилось давление.
• После замены гидротолкателей рекомендуется поменять масло и фильтр.

Чтобы гидрокомпенсаторы доставляли как можно меньше проблем при эксплуатации, нужно использовать качественное моторное масло, которое рекомендуется в руководстве по эксплуатации автомобиля. Также необходимо соблюдать регламент замены масла и фильтра. Соблюдая эти правила, гидравлические компенсаторы прослужат долго.

Современные автомобили становятся более совершенными и умными. Это касается и газораспределительного механизма. Очень важно чтобы клапан всегда открывался и закрывался в нужный момент, чтобы в идеале, не было зазоров между распределительным валом и самим клапаном. Это дает много преимуществ, например увеличение мощности и уменьшение расхода топлива. Раньше клапана регулировались вручную, потом появились механические «широкие» толкатели (которые, кстати, используются и по сей день на многих авто), но вершиной эволюции стали гидравлические компенсаторы или попросту «гидрокомпенсаторы». Они имеют много положительных моментов, но и отрицательных хватает, в частности они могут стучать. Сегодня я постараюсь простым и понятным языком рассказать об устройстве, а также о некоторых поломках, будет и видео версия в конце …

Для начала определение:

Гидрокомпенсаторы – это устройства использующие давление масла для автоматической регулировки зазоров между клапанами и распределительными валами (или валом). Таким образом, улучшая динамические характеристики, уменьшая расход топлива. Стоит отметить, что улучшается и акустический комфорт, банально двигатель работает тише.

НО до появления гидрокомпенсаторов, на автомобили устанавливались механические регуляторы клапанов …

Немного истории

Гидравлические компенсаторы пришли на смену менее эффективным механическим регуляторам газораспределительных механизмов. Как правило, обычный клапан двигателя, скажем на классическом двигателе ВАЗ 2105 - 2107, не имеет гидрокомпенсатора поэтому его часто приходилось регулировать, в среднем через 10 000 километров. Регулировка клапана на, ВАЗ 2105 – 2107, производилась вручную, то есть приходилось снимать клапанную крышку и выставлять зазоры, при помощи специального щупа, которые различались по толщине, а значит вы могли подобрать для вашего пробега.

Если регулировку не производить, то двигатель автомобиля, начинал шуметь, динамические характеристики снижались, а расход топлива возрастал. Через 40 – 50000 километров, клапана вообще следовало менять. То есть механическая регулировка клапана, «мягко» скажем — изжила себя, нужно было, что-то делать, так сказать усовершенствовать конструкцию.

Так на двигателях переднеприводных ВАЗ, начали устанавливать механические толкатели перед клапаном. Если утрировать, то на клапан сверху просто одевалась большая «шляпка», у нее большой диаметр (чем у старой конструкции), а поэтому износ намного уменьшился, ведь износить больший диаметр гораздо сложнее, чем малый. Но регулировка все равно осталась, конечно не каждые 10 000 километров, намного реже, но ее все равно рекомендуется делать. Обычно это происходило путем подкладывания ремонтных «шайб», увеличенной высоты. Стоит отметить, что «такие» механические регулировки достаточно эффективны и используются некоторыми производителями до сих пор, регулировка шайбами рекомендуется не ранее 40 – 50 000 километров (если говорить о наших ВАЗ) на некоторых иномарках толкатели ходят еще дольше. Большими плюсами является простота конструкции, неприхотливость (можно лить полусинтетические масла), а также относительная дешевизна конструкции. Минусами можно отметить то, что при выработке «шайб» сверху двигатель начинал работать шумнее, падали динамические характеристики и увеличивался расход. Нужна была конструкция, которая автоматически регулировала зазор.

И вот на смену механической регулировке клапана, пришла совершенно новая технология. Тут все просто - теперь вам не нужно регулировать клапана вручную, за вас все сделают гидрокомпенсаторы. Они сами выставят нужный зазор клапана двигателя, благодаря чему увеличивается ресурс двигателя, увеличивается мощность, снижается расход топлива, да и механизм ходит довольно долго 120 – 150 000 километров (при должном обслуживании). В общем, шаг вперед.

Какие бывают типы гидрокомпенсаторов

Эти устройства широко применяются именно в системах ГРМ. Однако их аналоги применяются и в натяжениях цепей, так называемый «натяжитель цепи ГРМ ». На данный промежуток времени применяются всего 4 конструкции.

• Гидротолкатель. Часто применяется на современных авто для регулировки зазора между клапаном и распределительным валом
• Гидроопора
• Гидроопора для установки в рычаги и коромысла. В основном применялись на старых механизмах ГРМ
• Роликовый гидротолкатель

Все 4 типа имеют места быть на различных конструкциях, хотя «гидроопоры» часто применялись раньше в двигателях. Сейчас все больше производителей уходят к «гидротолкателям». С типами немного понятно, теперь подробнее как они работают.

Принцип работы гидрокомпенсатора

Для начала я хочу разобрать составляющие гидротолкателя:

1. Кулачек распредвала
2. Проточка в теле гидрокомпенсатора
3. Втулка плунжера
4. Плунжер
5. Пружина клапана плунжера
6. Пружина ГРМ
7. Зазор между гидрокомпенсатором и кулачком распределительного вала
8. Шарик (клапан)
9. Масляный канал в теле гидрокомпенсатора
10. Масленный канал в головке блока цилиндров
11. Пружина плунжера
12. Клапан ГРМ

Гидрокомпенсатор это как бы промежуточное звено между клапаном и распределительным валом газораспределительного механизма. Когда кулачек вала (1) не давит на гидравлический компенсатор то клапан (12) находится в закрытом состоянии, по воздействием пружины (6).

Пружина плунжера (11) давит на плунжерную пару (3 и 4) за счет этого корпус гидрокомпенсатора перемещается к валу, пока не упрется в него, тем самым деля зазор минимальным.

Давление внутри плунжера производится при помощи давления масла, от двигателя оно движется по каналу (10) и затем в канал самого компенсатора (9). Далее через канавку (2) заходит внутрь, где отгибает клапан (8) и проходит создавая давление.

Затем кулачок распределительного вала идет вниз, создавая давление на гидравлический компенсатор. Масло которое зашло внутрь плужерной пары создает давление на клапан (8) фактически запаковывая его. Как мы с вами знаем, масло практически не сжимается, поэтому после запирания компенсатор выступает как жесткий элемент, который давит на клапан ГРМ, открывая его.

Стоит отметить что это высокоэффективное устройство, масло из плунжерной пары немного выдавливается прежде чем шарикообразный клапан (8) его запрет внутри. Таким образом, может образоваться небольшой зазор, который уберется при следующей накачки масла через каналы (9 и 10) и гидрокомпенсатор станет опять жестким.

Таким образом, не смотря на температуру двигателя, тепловое расширение, всегда будет устанавливаться максимально возможный зазор. Этот механизм не нужно регулировать весь срок службы, даже не смотря на выработку, ведь он всегда эффективно «поджат» к распределительному валу.

Плюсы и минусы гидравлического компенсатора

Положительных сторон у такого механизма много:

• Он полностью не обслуживаемый, работает автоматически
• Увеличенный ресурс системы ГРМ
• Максимальный прижим, что дает хорошую тягу
• Минимальный расход топлива
• Двигатель работает всегда тихо

Что же не смотря на всю передовую конструкцию, есть и достаточно большое количество минусов.

• Так как вся работа строится на давлении масла, нужно заливать только качественные смазки. Желательна синтетика
• Нужно чаще менять масло
• Конструкция более сложная
• Дорогостоящий ремонт
• Со временем могут забиваться, что ухудшает работу двигателя (расход и тяга), а также ГРМ начинает шуметь

Самые большие минусы, это то что конструкция дорогая и сложная, и ОЧЕНЬ сильно требовательна к качеству масла. Если лить «не пойми что» очень быстро выйдут из строя и потребуют замены. Например, обычные механические толкатели, намного проще и менее требовательны к качеству смазки.

Почему гидрокомпенсаторы стучат

Для начала хочется отметить если компенсаторы стучат, это говорит о не правильной их работе, скорее всего они вышли из строя, либо что-то не так со смазкой двигателя.

Собственно основная причина кроется в качестве и уровне масла, хотя есть куча механических неисправностей.

• Недостаточно масла. Такое тоже бывает, оно не эффективно закачивается в каналы и поэтому не закачивается внутрь плунжерной пары, то есть не создается нужного давления внутри

• Забиты каналы в головке блока или самом гидрокомпенсаторе. Происходит это из-за несвоевременной замены масла, оно пригорает и на стенках образуются нагары, которые закупоривают каналы, масло не может эффективно проходить в компенсатор.

• Вышла из строя плунжерная пара, зачастую ее просто клинит
• Вышел из строя шариковый клапан плунжера
• Нагар на корпусе плунжера снаружи. Он физически не дает ему подниматься и компенсировать зазоры

Конечно бывает стучат из-за того что в системе есть нагар, тогда нужно просто их снять и промыть, работоспособность может восстановится. НО при больших пробегах, они разбиваются (проявляется выработка), требуют замены.

Размеры деталей работающего двигателя внутреннего сгорания вследствие нагрева увеличиваются. Чтобы это не привело к поломкам, ускоренному износу, ухудшению характеристик силовых агрегатов, между некоторыми деталями на этапе конструирования создают тепловые зазоры. При разогреве мотора за счет расширения деталей они «выбираются» (поглощаются). Тем не менее по мере износа деталей их нагрева оказывается недостаточно для поглощения зазоров, что отрицательно сказывается на характеристиках двигателя.

Тепловой зазор в механизме привода клапанов напрямую влияет на работоспособность силового агрегата. Так как из-за износа деталей клапанные зазоры постоянно изменяются, еще в начале прошлого века в двигатель внедрили механизм их регулирования с помощью обычных гаечных ключей. Делать это следовало регулярно, а значит, повышалась трудоемкость техобслуживания и увеличивалась его стоимость. Гидрокомпенсаторы (ГК) позволяют избежать этих проблем. Они должны полностью поглощать зазоры между рабочими поверхностями распредвала и рокерами коромыслами, клапанами, штангами - независимо от температурного режима и степени износа деталей.

Гидрокомпенсаторы можно устанавливать на все типы газораспределительных механизмов (ГРМ) - с коромыслами, рычагами, штангами - и при любом расположении распредвала (верхнем или нижнем, рис. 1).

В зависимости от конструкции ГРМ различают четыре базовых типа гидрокомпенсаторов (см. фото ниже): гидротолкатели; гидроопоры; гидроопоры, предназначенные для установки в рычаги или коромысла; роликовые гидротолкатели.

Конструкция гидрокомпенсаторов

Устройство и принцип работы гидрокомпенсатора рассмотрим на примере гидротолкателя, установленного в головке блока цилиндров. Остальные типы гидрокомпенсаторов хотя и отличаются по конструкции, но работают по тому же принципу. Гидротолкатель представляет собой корпус, внутри которого установлена подвижная плунжерная пара с шариковым клапаном. Корпус подвижен относительно направляющего седла, сделанного в головке блока цилиндров. Если ГК вмонтирован в рычаги привода клапанов (в рокеры или коромысла), его подвижной частью является только плунжер, выступающая часть которого выполнена в виде шаровой опоры или опорного башмака.

Основная часть ГК - плунжерная пара. Зазор между втулкой и плунжером составляет всего 5-8 мкм, что обеспечивает высокую герметичность соединения, при этом подвижность деталей сохраняется. В нижней части плунжера сделано отверстие для поступления масла, которое закрывается подпружиненным обратным шариковым клапаном. Между втулкой и плунжером установлена достаточно жесткая возвратная пружина.

Принцип действия гидрокомпенсаторов

Когда кулачок распредвала расположен тыльной стороной к корпусу толкателя (рис. 2а), внешней сжимающей нагрузки нет и между корпусом и кулачком холодного двигателя имеется зазор (Н). Возвратная пружина выталкивает плунжер до тех пор, пока этот зазор не будет «выбран» - уменьшен практически до нуля. Одновременно масло из системы смазки двигателя через шариковый клапан и перепускной канал поступает во внутреннюю полость плунжера и заполняет ее.

По мере того, как вал поворачивается, кулачок начинает давить на корпус толкателя и перемещает его вниз, перекрывая масляные каналы - системы смазки двигателя и перепускной канал (рис. 2б). Шариковый клапан при этом закрывается, и давление масла под плунжером увеличивается. Так как жидкость несжимаема, плунжерная пара начинает работать как жесткая опора, передавая усилие кулачка на шток клапана двигателя.

Хотя зазор в плунжерной паре очень мал, немного масла все же продавливается обратно через технологический зазор между плунжером и втулкой, поэтому толкатель опускается («проседает») на 10-50 мкм. Величина «просадки» зависит от оборотов вращения коленвала двигателя. Если они увеличиваются, за счет уменьшения времени нажатия на корпус гидротолкателя снижаются утечки масла из-под плунжера.

Образование зазора при сходе кулачка с толкателя исключается благодаря действию возвратной пружины плунжера и давлению масла в системе смазки двигателя. Таким образом, гидрокомпенсатор обеспечивает отсутствие зазоров - за счет постоянной жесткой связи между элементами ГРМ. Из-за нагревания двигателя длина деталей самого гидрокомпенсатора несколько меняется, но он автоматически компенсирует и эти изменения.

«Плюсы» и «минусы» использования гидрокомпенсаторов в двигателях

Внедрение ГК позволило избежать регулировки зазоров клапанного механизма и сделать его работу более «мягкой»; уменьшить ударные нагрузки, то есть снизить износ деталей ГРМ и исключить повышенную шумность двигателя; более точно соблюдать длительность фаз газораспределения, что положительно сказывается на сохранности двигателя, его мощности и расходе топлива.

При всех своих преимуществах гидрокомпенсаторы обладают и недостатками, а двигатели, оборудованные ими, - некоторыми особенностями эксплуатации. Один из конструкционных недостатков простых гидрокомпенсаторов проявляется в некачественной работе холодного двигателя в первые секунды пуска, когда давление масла в системе смазки отсутствует или оно минимально. Об особенностях эксплуатации, ремонта и обслуживания двигателей с ГК читайте в следующих номерах «АЦ».

Обратная сторона… опоры

Основные причины выхода из строя гидрокомпенсатора (ГК) - загрязнение масляных каналов двигателя и износ рабочих поверхностей обратного клапана и плунжерной пары, изготовленных с высокой степенью точности. К загрязнению приводит использование несоответствующего масла, несоблюдение сроков его замены или неисправность масляного фильтра, пропускающего грязное масло через перепускной клапан.

При увеличении посадочного зазора в плунжерной паре повышается утечка масла из камеры высокого давления. Гидрокомпенсатор теряет «жесткость», поэтому эффективность передачи усилия кулачка на стержень клапана ГРМ снижается. То же самое происходит при износе обратного клапана камеры высокого давления. Неисправности системы смазки двигателя замедляют наполнение ГК маслом и не позволяют поглощать зазоры в ГРМ.

Внутренний объем ГК должен быть заполнен маслом. Пустой или частично заполненный («завоздушенный») гидрокомпенсатор не выполняет своего основного назначения - устранения зазоров в деталях ГРМ. В результате возникают ударные нагрузки, которые проявляются характерным стуком. Это приводит к ускоренному износу деталей ГРМ и ухудшению работы мотора. Поломкам способствует и попадание в ГК с маслом частиц изношенных деталей: узел может заклинить. В зависимости от того, в каком положении это произошло, в ГРМ либо появятся большие зазоры, либо клапаны окажутся «зажатыми» (возрастает нагрузка на распредвал, падает мощность и т.д.).

Чтобы избежать этого, необходимо:

• контролировать и поддерживать внутреннюю чистоту двигателя - проводить смену масла и масляного фильтра в сроки, рекомендованные автопроизводителем, с понижающим коэффициентом 0,6 - 0,9, учитывающим условия эксплуатации машины;
• промывать двигатель перед очередной сменой масла, используя медленно действующие промывки «на пробег». При загрязнении внутренних поверхностей двигателя (что обнаруживается, например, при снятии кожуха ГРМ) быстродействующие средства промывки применять не рекомендуется, так как отслоившиеся куски грязи с потоком масла могут попасть во внутренние полости компенсаторов и вывести их из строя.

Необходимо знать, что малые зазоры между подвижными элементами гидрокомпенсатора обуславливают применение в двигателе маловязких масел высокого качества - синтетических или полусинтетических (SAE 0W40, 5W40, 10W30 и др.). Использовать минеральные масла (например, SAE 15W40) из-за их повышенной вязкости и склонности к смолистым отложениям не рекомендуется.

Диагностика и замена гидрокомпенсаторов

При выходе из строя одного или нескольких ГК появляется стук, похожий на клапанный. Этот звук хорошо распространяется в металле, поэтому для определения неисправного гидрокомпенсатора применяют фонендоскоп. Аналог этого прибора можно изготовить и самостоятельно из стального стержня длиной около 700 мм и диаметром 5-6 мм. На один торец стержня крепится жестяная банка из-под пива с обрезанным верхом, а на его середину - деревянная ручка. Приложив ухо к банке и поочередно приставляя свободный торец «фонендоскопа» к головке блока в зоне каждого компенсатора, на слух определяют неисправный по усиленному стуку. «Подозрительный» ГК следует демонтировать и проверить.

Извлечь ГК из седла можно с помощью магнита. Если это не удается (ГК «прикипел» или заклинил), его извлекают съемником, предварительно приварив к нему тягу с крюком. Некоторые гидрокомпенсаторы поддаются разборке, что позволяет определить степень износа внутренних деталей. Разборку следует производить с особой аккуратностью, чтобы не повредить поверхности сопряженных элементов.

Гидроопоры разбираются после снятия стопорного кольца; внутренние детали гидротолкателя «вытряхивают», аккуратно постукивая его корпусом о металлическую поверхность. Загрязненный компенсатор промывают в ацетоне или в другом растворителе.

Визуальный осмотр позволяет обнаружить внешние повреждения торцевой поверхности гидрокомпенсатора, подвергающейся нагрузкам (выбоины, царапины или задиры). В процессе эксплуатации на ней может образоваться даже углубление.

Существует еще один простой и действенный способ контроля состояния демонтированного ГК: после заполнения маслом он не должен сжиматься при прикладывании усилия рук. В противном случае он неисправен и подлежит замене. Работоспособный ГК, сжатый в струбцине, оказывает значительное сопротивление и незначительно уменьшает длину только через 20-30 сек.

Секреты установки гидрокомпенсаторов

Для нормального функционирования ГРМ с гидрокомпенсаторами (после их замены) следует соблюдать определенные правила:

• новые ГК на заводе-изготовителе заполняются консервирующим масляным составом, который при установке удалять не нужно. После запуска мотора этот состав без каких-либо последствий смешивается с маслом из системы смазки двигателя;
• не следует устанавливать в ГРМ пустые гидрокомпенсаторы, «завоздушенность» которых образовалась вследствие разборки и промывки. Сначала их нужно заполнить маслом. Несоблюдение этого правила может привести к появлению значительных ударных нагрузок, особенно при первом пуске двигателя (пока «прокачается» система смазки);
• после установки ГК на двигатель рекомендуется 5-7 раз провернуть коленвал за храповик ключом и перед первым пуском мотора выждать 10-15 мин. Это необходимо для того, чтобы под давлением кулачков распредвала плунжерные пары нагруженных компенсаторов заняли рабочее положение;
• при ремонте и замене ГК нужно промыть масляную систему, заменить масляный фильтр, залить в двигатель свежее масло. Вращая коленвал, можно визуально проверить поступление масла через масляные каналы к установочным седлам (при извлеченных гидрокомпенсаторах);
• в ходе ремонта двигателя автомобиля с пробегом свыше 150-200 тыс. км гидрокомпенсаторы зазоров клапанов желательно заменить (при таком пробеге, как правило, они выходят из строя). Использование некачественных масел и несоблюдение сроков их замены может вдвое уменьшить срок службы ГК;
• при наличии одного или нескольких неисправных гидрокомпенсаторов менять желательно весь комплект, иначе скоро придется повторно вскрывать ГРМ для ремонта.

Прокачка гидрокомпенсаторов

При определенных условиях эксплуатации автомобиля (длительные перерывы в работе, износ плунжерных пар ГК) может произойти частичное вытекание масла из гидрокомпенсаторов (завоздушивание). Это проявляется стуками в приводе ГРМ прогретого двигателя.

Удалить воздух из компенсаторов можно следующим образом: сначала следует дать двигателю поработать 2-3 мин. при постоянных оборотах (2-2,5 тыс. об/мин), затем при переменных (2-3 тыс. об/мин), а после этого 30-50 сек на холостых. Шумы в ГРМ должны исчезнуть, но если они сохраняются, весь цикл повторяется, иногда - несколько раз. Если это не поможет, следует искать неисправные ГК и причину их выхода из строя.

Расценки

Замена компенсаторов - удовольствие не из дешевых. Стоимость одного нового ГК в зависимости от его типа - 27-109 грн. Работа по замене комплекта гидрокомпенсаторов на СТО обойдется владельцу еще в 150-170 грн. Если клапаны «застучали» (из-за износа плунжерной пары), можно на время отодвинуть ремонт, заменив масло в двигателе более вязким. Допускается замена синтетического масла полусинтетическим, а в подержаных иномарках - даже минеральным. Хотя в последнем случае, как мы ранее упоминали, возможно появление других отрицательных явлений.

Стук гидрокомпенсатора – вероятные причины и их решение.

Есть две причины стука гидрокомпенсатора – в его внутреннюю полость не поступает масло (или поступает, но мало), изношены рабочие поверхности, из-за чего масло из наполненного компенсатора выдавливается наружу. Масло может не поступать в гидрокомпенсатор из-за попадания металлической стружки (остатки производства) в очень тонкий канал или из-за его закоксовывания при использовании некачественной смазки. Проблемы из-за стружки обычно возникают на этапе обкатки или после нее. Если же стук в приводе клапанов начал появляться после 20 тыс. км, вероятнее всего, закоксовались тонкие масляные каналы.

В последнем случае проблему может решить промывка двигателя с использованием соответствующей добавки к маслу. Если после пробега, указанного в инструкции к промывке, стук на прогретом и на холодном двигателе не исчез, придется демонтировать гидрокомпенсатор и промыть его (если он разборный), или заменить на новый. Канал в головке блока можно почистить с помощью ершика для чистки зубов. В двигателях ЗМЗ-406, которые устанавливали на модификации «Газели», встречаются как разборные, так и неразборные гидрокомпенсаторы.

Если стук исчез после промывки двигателя, желательно сменить масло. И не экономьте, а залейте в мотор хорошее масло – тот тип и сорт, который указан в руководстве по эксплуатации машины.

Владимир Корницкий
Фото Юрия Нестерова

Видео- проверка гидрокомпенсаторов:

{/source}