Нужно ли регулировать клапана с гидрокомпенсаторами

Для чего нужны гидрокомпенсаторы в двигателе

Прогрев бензинового или дизельного двигателя и последующий выход мотора на рабочие температуры приводит к параллельному нагреву всех механизмов силовой установки. Сильный нагрев теплонагруженных узлов означает закономерное тепловое расширение деталей, в результате чего происходит изменение зазоров между элементами конструкции.

Что касается ГРМ, точные зазоры предельно важны для нормального функционирования механизма газораспределения, так как от четкости работы впускных и выпускных клапанов напрямую зависит эффективность ДВС. Конструкция клапанного механизма на разных моторах может предполагать как ручную регулировку указанного теплового зазора, так и автоматическую подстройку при помощи гидрокомпенсаторов.

Необходимость регулировки теплового зазора клапанов

Работа клапанного механизма происходит в крайне тяжелых условиях. К таковым относят постоянные ударные нагрузки и большую теплонагруженность. Также стоит отметить, что нагрев деталей ГРМ отличается значительной неравномерностью, а сам клапанный механизм постоянно страдает от естественного износа.

Нормальное открытие и закрытие клапанов в условиях высоких температур обеспечивается благодаря наличию обязательного термического зазора. Такие зазоры для впускных и выпускных клапанов отличаются, так как выпускные клапаны нагреваются намного сильнее впускных от контакта с раскаленными отработавшими газами. На большинстве легковых авто зачастую показатель величины зазора на впускных клапанах находится на приблизительной отметке 0,15-0,25 мм. Для выпускных клапанов данный показатель составляет в среднем 0,2-0,35 мм и более.

Зазоры, отличные от допустимой нормы в большую или меньшую сторону, вызывают ускоренный износ ГРМ. Появляется стук клапанов, наблюдается падение мощности агрегата и перерасход топлива. Токсичность выхлопа сильно увеличивается, из строя быстро выходят катализаторы и сажевые фильтры.

Увеличенный и уменьшенный зазор: последствия

Недостаточный зазор впускного клапана (клапана зажаты) не позволяет осуществить полное закрытие. Перетянутые впускные клапана в бензиновом двигателе приведут к тому, что топливно-воздушная смесь будет частично гореть во впуске. Запуск двигателя в этом случае осложняется, агрегат не развивает мощность, потребляет много горючего и т.д.

Для выпускных клапанов последствия неправильной регулировки намного серьезнее. Горячие газы из камеры сгорания будут прорываться через неплотности, вызывая прогар тарелки клапана и разрушение седла клапана. Недостаточное прилегание клапанов в дизеле может привести к значительному падению компрессии, что не позволит далее нормально эксплуатировать дизельный мотор.

Большой зазор вызывает сильные ударные нагрузки, в результате чего будет слышен резкий и частый металлический стук в области клапанной крышки, который нарастает с увеличением оборотов. В этом случае ускоряется износ механизма клапанов, распредвала и других элементов ГРМ. Если клапана не открываются полностью, тогда проходное сечение уменьшается. Это означает, что цилиндры хуже наполняются топливной смесью (воздухом в дизельном ДВС) и плохо вентилируются. Мощность двигателя при этом сильно снижается, содержание вредных веществ в отработавших газах растет.

Вполне очевидно, что от правильно отрегулированных клапанов будут зависеть не только важнейшие эксплуатационные показатели силового агрегата, но и его общий моторесурс. Ручная регулировка теплового зазора клапанов является плановой процедурой, реализуется при помощи щупа, регулировочных шайб и рычагов, а также требует определенных навыков. Осуществляется такая подстройка каждые 10-15 тыс. километров. Дополнительной сложностью ручной регулировки является то, что для достижения «мягкой» работы ГРМ клапана необходимо регулировать с учетом различных температурных колебаний, а не по среднему значению. Во многих автосервисах этого не делают.

Благодаря этому решению необходимость настраивать клапана вручную полностью исключена. Гидрокомпенсаторы теплового зазора клапанов представляют собой деталь ГРМ, которая способна самостоятельно изменять свою длину на такую величину, равную тепловому зазору.

Преимущества и недостатки использования гидрокомпенсаторов

Использование компенсаторов в устройстве клапанного механизма позволило значительно смягчить его работу, минимизировать ударные нагрузки и убрать лишний шум. Уменьшился износ деталей ГРМ, фазы газораспределения стали более точными, что увеличило ресурс двигателя, его мощность и крутящий момент. К недостаткам внедрения гидрокомпенсаторов относят появление особых требований к эксплуатации ДВС, а также определенные нюансы в момент холодного пуска.

Конструктивно рабочей жидкостью для компенсаторов выступает моторное масло. В первые секунды после запуска мотора давление в системе смазки практически отсутствует, а работа компенсаторов в этот момент сопровождается характерным стуком. Гидрокомпенсаторы стучат «на холодную» особенно сильно, с прогревом шум пропадает.

Для нормальной работы ГРМ с гидрокомпенсаторами необходимо с особым вниманием относиться к вопросу подбора и замены моторного масла. Плунжерная пара компенсаторов имеет минимальные зазоры, которые могут с легкостью засориться при несвоевременной замене масла и масляного фильтра, в результате использования не подходящей по допускам смазки, масел низкого качества и т.д.

Для ГРМ с гидрокомпенсаторами оптимально использовать маловязкие полусинтетические и синтетические масла SAE 0W30, 5W30, 10W30 и т.д. Использование масел с повышенной вязкостью SAE 15W40 и других в моторах с компенсаторами не рекомендовано.

Стук гидрокомпенсаторов: основные причины появления посторнних звуков на холодном двигателе или прогретом моторе. Как найти стучащий ГК без разбора ДВС.

Назначение гидрокомпенсатора. Виды, устройство гидрокомпенсаторов, принципы работы и основные неисправности.

Причины шумов и стуков при работе бензинового двигателя на разных режимах. Детонация, стук гидрокомпенсаторов, неисправности зажигания и другие причины.

Клапана стучат на холодном двигателе или после прогрева мотора: возможные причины стука клапанного механизма. Диагностика неисправности, полезные советы.

Появление стуков на разных режимах работы дизеля. Диагностика неисправностей. Характер стуков кривошипно-шатунного механизма, ГРМ, топливной аппаратуры.

Назначение рокера в конструкции механизма газораспределения. Устройство и особенности коромысла клапана, основные неисправности рокера.

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

Как выглядит гидрокомпенсатор.

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

Как устроен гидрокомпенсатор: 1 – кулачек распределительного вала; 2 – выемка в теле гидрокомпенсатора; 3 – втулка плунжера; 4 – плунжер; 5 – пружина клапана плунжера; 6 – пружина клапана газораспределительного механизма; 7 – зазор между кулачком распределительного вала и рабочей поверхности гидрокомпенсатора; 8 — шарик (клапан плунжера); 9 – масляный канал в теле гидрокомпенсатора; 10 – масляный канал в головке блока цилиндров; 11 – пружина плунжирной пары; 12 – клапан газораспределительного механизма.

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.

Читайте также: Регулировка клапанов — для чего она нужна и что дает.

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.

Читайте также: Почему троит двигатель — основные причины.

Видео на темух

Что лучше — толкатели или гидрокомпенсаторы

Автомобильные двигатели далеки от совершенства, несмотря на их развитие уже на протяжении нескольких десятилетий. Одной из проблем, с которой до сих пор борются инженеры при проектировании моторов, является тепловой зазор, образуемый между клапаном двигателя и кулачком распределительного вала. В идеальном двигателе данный зазор должен полностью отсутствовать, что позволит ему работать с максимальным КПД.

Но из-за расширения металлов при нагреве полностью избавиться от данного зазора нельзя. Если прижать клапан двигателя к кулачку максимально, то в процессе работы двигателя металлы расширятся из-за нагрева, соответственно, это приводит к их контакту друг с другом и заклиниванию. Поэтому между поверхностями создается зазор, который довольно большой на холодном двигателе, но сводится практически к минимуму при горячем моторе из-за расширения металлов.

Рассмотренная выше ситуация актуальна, когда на автомобиле установлен толкатель. Для решения проблемы инженерами был изготовлен гидрокомпенсатор. В рамках данной статьи рассмотрим, что лучше – толкатель или гидрокомпенсатор.

Зачем прижимать максимально клапан к кулачку

Автомобильный двигатель — достаточно сложная конструкция, которая имеет массу нюансов. Тепловой зазор между кулачком распределительного вала и толкателем как раз и является одним из таких нюансов. Если он значительный (а речь в данном случае идет о десятых долях миллиметра), это уже может вести к понижению КПД двигателя.

При большом зазоре снижается скорость наполнения цилиндра рабочей топливовоздушной смеси. Соответственно, это ведет к снижению мощности двигателя и менее качественному отводу продуктов отработки. Чтобы повысить мощность двигателя водителю приходится больше давить на педаль газа, из-за чего значительно увеличивается расход топлива.

Если в двигателе используется толкатель, при нагреве такого мотора, то есть в процессе стандартной работы, металлы расширяются сводя тепловой зазор к минимуму, тогда как на холодном двигателе он максимален. Соответственно, мотор работает “на холодную” менее эффективно, чем после прогрева.

Обратите внимание: Производители автомобилей, которые выпускают двигатели с толкателями, устанавливают конкретные рамки, в которых необходимо регулировать клапан, чтобы зазор минимально понижал КПД двигателя.

Плюсы и минусы толкателей

Рассмотрим преимущества и недостатки такого механизма как толкатели. Они представляют собой круглые цельнометаллические или разборные элементы. В разборном варианте у толкателей имеются шайбы сверху.

Обратите внимание: Старые варианты толкателей имеют конструкции с коромыслами.

Цель толкателя — снизить износ верхней точки штока клапана и кулачка распределительного вала. Достигается данная цель крайне просто, путем увеличения диаметра, поскольку шток чаще всего имеет диаметр до 8 мм, а диаметр толкателя от 25 до 40 мм. Получается, что износ в разы меньше. Регулировка на автомобилях с толкателями должна выполняться не реже, чем 1 раз в 120 тысяч километров пробега.

Конструкция толкателя крайне простая, отсюда вытекают плюсы подобных компонентов:

• Редко требуется производить регулировка — раз в 100-120 тысяч километров пробега;
• У моделей с регулировочными шайбами не требуется выполнять замену самого толкателя, достаточно установить шайбу требуемой высоты;
• Простота, как самого толкателя, так и головки блока под него. Соответственно, меньше вероятность поломки устройства;
• Низкая стоимость. Из-за простой конструкции стоимость толкателя невелика, в сравнении с гидрокомпенсаторами;
• Работа толкателей не сильно зависит от качества масла;
• Способны работать даже в двигателях, которые давно не чистились, то есть имеющих элементы с нагаром.

Само собой, есть у толкателей и отрицательные стороны:

• Регулировка теплового зазора должна производиться в ручном режиме. Если пренебрегать данной задачей, зазор будет увеличиваться или уменьшаться, что скажется на работе мотора;
• Если не регулировать толкатели, они начнут сильно стучать при работе двигателя;
• Регулировка толкателя выполняется достаточно сложно, поскольку требует снятия клапанной крышки. Соответственно, обращаться за выполнением подобной задачи придется в сервисный центр.

Как можно видеть, простота толкателей играет подобным устройствам, как в плюс, так и в минус.

Плюсы и минусы гидрокомпенсаторов

В современных двигателях гидрокомпенсаторы сильно похожи на толкатели, но в них имеется одно важное отличие — автоматически регулируемая центральная часть. В зависимости от текущих условий работы двигателя, она выдвигается или сжимается. Соответственно, такие устройства позволяют избежать необходимости частой регулировки клапанов, поскольку конструктивная особенность гидрокомпенсаторов позволяет всегда держать прижатым кулачок распределительного вала к гидравлическому толкателю.

Рассмотрим плюс гидрокомпенсаторов перед толкателями:

• Удается свести к минимуму тепловой зазор, соответственно, КПД максимальный, поскольку клапан двигателя максимально плотно прижат к кулачку распредвала;
• Если рассматривать продолжительное использование двигателя с гидрокомпенсаторами и сравнивать с аналогичным мотором, в котором используются толкатели, можно сделать вывод, что у первого варианта эффективнее расходуется топливо;
• Корректировка гидрокомпенсаторов выполняется в автоматическом режиме. То есть водителю не придется самостоятельно снимать клапанную крышку или обращаться в сервисный центр;
• Практически бесшумная (на фоне остальных компонентов двигателя) работа.

Есть у гидрокомпенсаторов и минусы:

• Сама конструкция гидрокомпенсатора (и головки блока) значительно сложнее, чем конструкция толкателя;
• Из более сложной конструкции вытекает и второй минус — более высокая стоимость. Если сравнивать по цене толкатель и гидрокомпенсатор, то толкатель окажется в несколько раз дешевле. При этом нужно помнить, что также дороже и головка блока, а кроме того требуется более качественный (и дорогой) масляный насос;
• Гидрокомпенсаторы привередливы к качеству используемого масла. Для их грамотной работы замену масла нужно выполнять как можно чаще (не реже, чем каждые 10 тысяч километров пробега);
• При поломке гидрокомпенсатора речи о ремонте не идет, потребуется замена;
• При выходе гидрокомпенсатора из строя он начинает сильно шуметь.

Гидрокомпенсаторы, которые не имели дефекта при производстве, обычно работают на протяжении всего срока жизни мотора. Но это только в том случае, если использовать нормальное топливо, своевременно менять масло и не допускать образования нагара.