Гидрокомпенсаторы устройство и принцип работы

От Опубликован

≡≡≡≡≡≡≡≡≡≡≡≡≡≡≡≡≡≡≡≡≡≡≡ Размеры частей двигателя внутреннего сгорания при согревании прирастают. Чтобы избежать разрушений, прискоренного износа, ухудшения характеристик силовых агрегатов, при создании проекта между некоторыми элементами делают тепловые зазоры. При прогреве мотора за счет расширения частей они поглощаются. Но в связи с износом элементов их согревание недостаточно для устранения зазоров, и это оказывает отрицательное влияние на характеристики двигателя.

Расширение Деталей Работающего Двигателя

Двигатель внутреннего сгорания при нагреве увеличивает размеры своих деталей. Но это не страшно, так как детали изготовлены из разных материалов, которые имеют различные коэффициенты теплового расширения. Поэтому расширение каждой детали происходит по-разному. С целью частичного решения этой проблемы используются гидрокомпенсаторы.

Влияние Теплового Зазора на Двигатель

Работоспособность силовых агрегатов напрямую зависит от теплового зазора в клапанном механизме. Из-за износа деталей зазоры могут изменяться, поэтому в двигатель внедрили гаечные ключи для регулировки этого процесса. Тем самым трудоемкость техобслуживания увеличивалась и стоимость также повышалась. Но Гидрокомпенсаторы (ГК) позволяют избежать этих проблем. Они должны поглощать зазоры между деталями, независимо от температурного режима или доли износа. Зазор в клапанном механизме может изменяться в зависимости от конструкции ГРМ и используемых материалов.

Гидропневматические компенсаторы

Гидропневматические компенсаторы могут устанавливаться на все типы газораспределительных механизмов (ГРМ) — с коромыслами, рычагами, штангами — и с любым расположением распределительного вала (верхним или нижним). В зависимости от конструкции ГДМ различают четыре основных типа гидропневматических компенсаторов: гидротолкатели; гидроопоры; гидроопоры для установки в коромыслах или коромыслах; роликовые гидротолкатели.

Работа гидрокомпенсатора в толкателе с верхним распредвалом

Кулачок распредвала, прикрепленный к толкателю тыльной стороной, не дает на него какого-либо усилия. В результате плунжерная пружина выдвигает плунжер из втулки, достигая необходимого зазора. Создаваясь полость под плунжером, через шариковый клапан вбирается масло. После того, как полость заполнится маслом, шариковый клапан, под действием пружины, закрывает достигнутую полость.

При возвращении выпуклым профилем к толкателю, кулачок давит его и перемещает его вниз. В ходе этого действия гидравлический толкатель передает силу на клапан как «твердый» узел, потому что обратный клапан закрыт, и масло в замкнутой полости не сжимается. Во время нижнего перемещения толкателя и плунжерной пары, небольшая часть масла выдавливается через зазоры из полости под плунжером. Длина гидрокомпенсатора незначительно уменьшается и образуется тепловой зазор между кулачком и толкателем. Потерянное масло снова восстанавливается из системы смазки двигателя.

Изменение размера деталей клапанной конструкции вызывает изменение объема масла для восстановления зазора и длины гидрокомпенсатора. Эти параметры меняются по причине расширения материала и износа частей газораспределительного механизма. Для надежной работы толкателей необходимо использовать масло превосходного качества, которое не изменяет свои вязкостные характеристики при изменении температуры.

Размещение Гидрокомпенсаторов

Гидрокомпенсаторы расставлены в коромысле, в толкателе с нижним распредвалом и в опоре рычага привода клапана ГРМ. Здесь видно: 1 — кулачок; 2 — плунжер; 3 — втулку плунжера; 4 — полость под плунжером; 5 — плунжерную пружину; 6 — пружину обратного клапана; 7 — фиксирующее кольцо; 8 — рычаг привода клапана; 9 — сливное отверстие.

Конструкция Гидрокомпенсатора

Гидрокомпенсатор имеет следующую конструкцию: 1 — кулачок; 2 — плунжер; 3 — втулку плунжера; 4 — полость под плунжером; 5 — плунжерную пружину; 6 — пружину обратного клапана; 7 — фиксирующее кольцо; 8 — рычаг привода клапана; 9 — сливное отверстие.

Исследование структуры и функционирования гидрокомпенсатора

В качестве примера можно привести гидрокомпенсатор. Это устройство обычно находится в головке блока цилиндров. Подобные типы компенсаторов имеют различную конструкцию, но все они работают по одному принципу. В корпусе компенсатора установлена подвижная плунжерная пара и шаровой кран. Он подвижен относительно направляющего седла, установленного в головке блока цилиндров. Если гидрокомпенсатор установлен в рычагах привода клапанов (в рокерах или распределительных валах), то единственной подвижной частью является плунжер, который представлен в виде шаровой опоры или опорного кронштейна.

Плунжерная пара в ГК обеспечивает маленький зазор всего 5–8 мкм для поддержания высокой герметичности соединения в то же время сохраняя подвижность. Внизу плунжера расположено отверстие для производства масла, которое закрыто подпружиненным клапаном. Для дополнительной прочности также установлена жесткая пружина между втулкой и плунжером.

Принцип действия гидрокомпенсаторов

Когда кулачок распредвала находится позади корпуса толкателя, то на него не действует внешняя сила и между ним и корпусом существует зазор. Возвратная пружина давит на плунжер, чтобы уменьшить этот зазор до минимума. Одновременно, масло из системы смазки поступает внутрь плунжера через шариковый клапан и перепускной канал, заполняя его.

При вращении кулачка

При вращении распределительного вала толкатель начинает давить на блок цилиндров и перемещает его вниз, перекрывая масляные каналы — смазочную и перепускную системы. Одновременно закрывается шаровой клапан, и давление масла под плунжером возрастает. Поскольку жидкость не является сжимаемой, плунжерная пара начинает выполнять роль жесткой опоры, передавая усилие от толкателя на стержень клапана двигателя.

Даже при малом зазоре в плунжерной паре, немного масла удаётся протекать через маленький технологический зазор между плунжером и втулкой, вызывая опускание («просадку») толкателя на 10–50 мкм. Размер «спуска» зависит от оборотов вращения коленвала двигателя. Рост числа оборотов приводит к уменьшению протечки масла из-под плунжера за счёт короткого времени действия гидротолкателя.

Плюсы и минусы ГК

Внедрение ГК позволило уйти от регулирования зазора клапана и сделать его работу более «мягкой»; снизить ударные нагрузки, т. е. уменьшить износ деталей двигателя и исключить повышенный шум; более точно следить за продолжительностью фаз газораспределения, что положительно сказывается на сохранности двигателя, его мощности и расходе топлива.

Некачественная работа Двигателя при Пуске

Одним из недостатков простых Гидрокомпенсаторов является их недостаточная защита при пуске двигателя. В первые секунды пуска давление масла в смазочной системе отсутствует или минимально. Наибольшая угроза для ГК — загрязнение масляных каналов, износ рабочих поверхностей. Причиной может быть несоответствие смазочного масла, долгое его неиспользование или пропуск грязного масла.

При повышении расстояния между плунжерной парой, утечка масла из камеры высокого давления также повышается. В связи с этим, гидрокомпенсатор теряет свою твёрдость, что приводит к снижению эффективности передачи усилия кулачка на стержень ГРМ. Аналогично происходит при износе обратного клапана. Неисправности этой системы смазки мешают наполнению ГК маслом, а также препятствуют поглощению зазоров в ГРМ.

Необходимо заполнить внутренний объем ГХ маслом

Заполнение внутреннего объема ГЦ маслом является обязательным. Не заполненный или частично заполненный («задушенный») отсек не позволяет ему выполнять свое основное предназначение — устранять зазоры между элементами ГРМ. В результате возникают ударные нагрузки, которые слышны как характерный стук. В результате ускоряется износ деталей ГРМ и ухудшается работа двигателя. Кроме того, частицы изношенных деталей могут попадать в ГРМ вместе с маслом, создавая опасность заклинивания узла.

Предотвращение износа двигателя

Чтобы не допустить повреждения двигателя, необходимо:

Следить за чистотой двигателя — менять масло и масляный фильтр в соответствии с инструкциями производителя, использовать понижающий коэффициент от 0,6 до 0,9 в соответствии с условиями эксплуатации машины;
Перед следующей заменой масла промойте двигатель, используя медленно действующие промывочные средства. Если обнаружены загрязнения внутренних деталей двигателя (например, крышки ГРМ), не рекомендуется использовать быстродействующие промывки, так как отделяющиеся с потоком масла частицы грязи могут попасть во внутренние отсеки и вывести их из строя.

Диагностика и замена гидрокомпенсаторов

При выходе из строя одного или нескольких ГК слышен шум, похожий на работу клапана. Через металл этот звук проходит далеко, поэтому для поиска неисправного гидрокомпенсатора используется фонендоскоп. Самодельный вариант этого прибора можно изготовить, используя стальной стержень длиной 700 мм и диаметром 5–6 мм. Прикрепите один конец стержня к пивной банке со срезанным верхом и деревянной ручкой посередине. Приложите ухо к банке, а свободный конец «фонендоскопа» приложите к головке блока в районе каждого компенсатора. Неисправный будет слышен как усиленный стук. Определив «подозрительный» ГК, снимите его и проверьте.

Извлечение ГК из седла

Для извлечения GC из седла можно использовать магнит. Если он заклинил и не поддается извлечению, то следует использовать съемник. Сначала к нему следует прикрепить металлический стержень с крюком. Несколько гидрокомпенсаторов можно разобрать, чтобы определить степень износа их внутренних элементов. При разборке следует соблюдать осторожность, чтобы не повредить прилегающие детали.

После демонтажа стопорного кольца

Разборка гидравлических опор производится после снятия стопорного кольца. Для извлечения внутренних компонентов гидравлического толкателя необходимо слегка ударить его корпус о металлическую поверхность. Для очистки загрязненного компенсатора его следует смочить ацетоном или другим растворителем. При внимательном рассмотрении можно увидеть любые внешние повреждения торцевой поверхности гидрокомпенсатора, воспринимающей нагрузку (например, выбоины, царапины или задиры). В процессе эксплуатации на нем может даже образоваться впадина.

Альтернативный метод проверки состояния демонтированных ГК

В качестве альтернативного метода проверки состояния демонтированного ГК можно провести простой тест: После заполнения маслом при надавливании рукой он не должен уменьшиться в размерах. Если это происходит, значит, он неисправен и подлежит замене. Исправный ГК при зажатии будет оказывать заметное сопротивление, а его длина должна минимально уменьшиться только через 20–30 секунд.

Установка гидрокомпенсаторов

При замене гидрокомпенсаторов важно соблюдать определенные правила, чтобы ремень ГРМ работал правильно.

Не нужно удалять консервирующее масло, которое уже залито в новый ГК на заводе.

Масло в системе смазки двигателя смешается с консервационным составом после запуска двигателя, и это не вызовет никаких проблем.

Нет необходимости устанавливать пустые компенсаторы

Не обязательно устанавливать в ГРМ пустые гидрокомпенсаторы, которые были созданы в результате разборки и очистки. Сначала следует заполнить их маслом. Пренебрежение этим порядком может привести к большим ударам, особенно при первом запуске двигателя (во время работы системы смазки).

Ремонт и замена ГЦ

Для правильного ремонта и замены ГРМ необходимо промыть масляную систему, заменить масляный фильтр и залить в двигатель свежее масло. Прокручивая коленчатый вал, можно наблюдать за маслом, поступающим по масляным каналам к местам установки (после снятия гидрокомпенсаторов).

Пробег более 150–200 тыс.

При проведении ремонта двигателя с пробегом более 150–200 тыс. км рекомендуется заменить гидрокомпенсаторы клапанного зазора (при таком пробеге они обычно выходят из строя). Использование некачественных масел и пренебрежение сроками их замены может сократить срок службы ГЦ вдвое.

Проблемные гидрокомпенсаторы

При наличии одного или нескольких неисправных гидрокомпенсаторов рекомендуется заменить весь комплект, чтобы избежать необходимости ремонта в будущем.

Насосные гидрокомпенсаторы.

При длительных остановках автомобиля или сильном износе плунжерных пар ГЦ может произойти частичная утечка масла из гидрокомпенсаторов. Это можно распознать по стуку, издаваемому приводом ГРМ прогретого двигателя.

Удаление воздуха из компенсаторов

Чтобы избавиться от воздуха в компенсаторах, сначала дайте двигателю устойчиво поработать около 2–3 минут при 2–2,5 тыс. об/мин. Затем переключите обороты на 2–3 тыс. и удерживайте их в течение 30–50 секунд. Если двигатель продолжает шуметь, повторите весь цикл. Если и это не дало эффекта, ищите дефекты в ГЦ и первопричину проблемы.

Автомобили