Устройство и принцип работы гидрокомпенсаторов

«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».

Без последствий не бывает

Впускные и выпускные клапаны нагреваются до разной температуры, поэтому величины необходимых для них тепловых зазоров различны: для впускных клапанов — 0,15: 0,25 мм, а для выпускных — 0,20: 0,35 мм и даже больше. Если эти величины не соблюдены, последствия могут быть самыми разными:

  • при «перетянутых» впускных/выпускных клапанах (зазор мал или его вообще нет) из-за неполного их закрытия снижается компрессия, что приводит к потере мощности, прогоранию тарелок клапанов и их седел, воспламенению топливо-воздушной смеси во впускном/выпускном коллекторе (при проникновении пламени), возникновению калильного зажигания (из-за перегрева кромок клапанов). Если клапан оказывается приоткрытым, при любом температурном режиме заметно ухудшаются пусковые характеристики двигателя;
  • при увеличенных зазорах возникают повышенные ударные нагрузки, которые, воздействуя на детали ГРМ, снижают их ресурс. Кроме того, ухудшается наполнение цилиндров свежим зарядом, а это чревато снижением крутящего момента и мощности мотора.

Историческая справка

Первые патенты на гидрокомпенсаторы зазоров клапанов были зарегистрированы в США в 1920 году. С 1960 года 90% всех американских легковых автомобилей стали серийно выпускаться с гидрокомпенсаторами. Производство ГК в ФРГ было начато в 1971 году. С 1978 года большинство остальных ведущих автомобильных фирм серийно применяют эту технологию.

Устройство и принцип работы гидрокомпенсаторов

Устройство стандартного гидравлического компенсатора представлено корпусом с подвижной плунжерной парой внутри, в состав которой входит подпружиненный плунжер с шариковым клапаном и втулка. В качестве корпуса может использоваться часть головки блока цилиндров, цилиндрический толкатель или элементы рычагов привода клапанов.

Работа гидрокомпенсатора во многом зависит от плунжерной пары. Благодаря зазору в 5 — 8 микрон между плунжером и втулкой с одной стороны соединение полностью герметично, а с другой стороны детали свободно перемещаются друг относительно друга.

Обратный шариковый клапан закрывает отверстие в нижней части плунжера, а пружина необходимой жесткости установлена между плунжером и втулкой.

Принцип работы гидрокомпенсаторов клапанов далее рассмотрен более подробно:

  1. Тепловой зазор остается между распределительным валом и корпусом в момент, когда кулачок распределительного вала тыльной стороной располагается к толкателю.
  2. Посредством масляного канала из системы смазки в плунжер поступает масло, одновременно пружина действует на плунжер и поднимает его, компенсируя зазор. Масло попадает также и в полость под плунжером.
  3. По мере поворачивания вала возникает давление на толкатель со стороны кулачка, из-за чего тот перемещается вниз.
  4. Происходит закрытие обратного шарикового клапана, а плунжерная пара берет на себя роль жесткого элемента, передавая усилие клапану.
  5. Из-под плунжера выдавливается немного масла, поскольку между ним и втулкой есть зазор, но поскольку масло поступает из смазочной системы, происходит компенсация утечки.
  6. Длина гидрокомпенсатора несколько изменяется, поскольку при запущенном двигателе детали нагреваются, но зазор компенсируется в автоматическом порядке за счет изменения объема порции масла.

Как выявить неисправный гидрокомпенсатор

Так как в двигателе имеется несколько таких элементов, то требуется перед заменой определить, какой компенсатор издает стук во время работы. В автосервисах выявление неисправной детали производится специальным оборудованием для замера шумовых характеристик. Акустическая диагностика в этом случае стала эффективным способом выявления неисправного гидрокомпенсатора.


Также осуществить диагностику такой детали можно на снятом двигателе. Для проверки этих деталей понадобится снять крышку клапанов, далее нужно продавливать каждый компенсатор отдельно. Детали, которые при надавливании будут легко утапливаться, обладают малым давлением масла, что свидетельствует об их поломке. Гидрокомпенсатор, который заклинил, надавить не получится усилием руки человека. Важным моментом является то, чтобы при диагностике компенсаторы не прижимались кулачком распредвала.

Зачем нужны гидрокомпенсаторы?

С прогревом двигателя до его рабочей температуры происходит параллельное нагревание других устройств силового агрегата. Детали расширяются, из-за чего между элементами конструкции уменьшаются зазоры.

Если говорить о ГРМ, точность зазоров очень важна — от этого зависит чёткость работы ДВС. Зазоры клапанных механизмов можно регулировать как вручную, так и при помощи специальных устройств. Клапаны находятся под постоянной тепловой и ударной нагрузками. Кстати, все детали ГРМ прогреваются неравномерно, и естественный износ — это основная «болезнь» клапанного механизма.

Термический зазор обеспечивает нормальную работу клапанной системы. Выпускные клапаны из-за контакта с горячими газами нагреваются намного сильнее впускных, поэтому и зазоры здесь больше. Отрегулированные зазоры постоянно меняются из-за износа механизма и по другим причинам. Их изменения ведут к преждевременному износу ГРМ. Клапаны начинают стучать, топливо расходуется стремительно, мощность мотора падает.

Выпускные клапаны страдают намного больше впускных. Горячий газ, проходя через нарушенные уплотнения, может разрушить седло клапана и его тарелку. А еще образование зазора ведет к увеличению ударных нагрузок и к потере мощности силовым агрегатом.

Регулировку зазоров можно провести вручную — но только при наличии опыта и соответствующих навыков. Подстройка должна проводиться через каждые 15 000 км. Проводить процедуру приходится с учетом температурных колебаний — среднее значение здесь в расчет не берется. С гидрокомпенсаторами, регулирующими зазор автоматически, возникает куда меньше проблем.

Устройство и принцип работы гидрокомпенсаторов

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.

Почему стучат гидрокомпенсаторы

Гидравлический компенсатор – это устройство, отвечающее за автоматическую регулировку теплового зазора в отдельном клапане. Благодаря их применению, эксплуатация двигателя становится проще. Причина – не приходится регулировать клапаны вручную. Также они увеличивают ресурс работы газораспределительного механизма. Он равномернее функционирует, потому что тепловой зазор постоянно находится в пределах допусков от производителя.

Но бывает, что гидрокомпенсатор начинает стучать. Со временем стук усиливается, становится невозможно это игнорировать. Зачастую причин три.

  1. Сильный естественный износ, либо заводской брак конструкции.
  2. Система смазки мотора работает с перебоями.
  3. Моторное масло не совместимо с двигателем, либо оно эксплуатируется слишком долго, в результате чего успело потерять заводские свойства.

Водитель должен помнить, что компенсатор способен стучать не только постоянно, но и в определенном режиме работы двигателя.

На холодную

Если начали стучать гидрокомпенсаторы на холодную, проверьте, что из перечисленного ниже верно.

  1. Масло имеет слишком густую консистенцию. Если двигатель не доведен до рабочего диапазона температур, смазка начнет плохо проникать в полости гидрокомпенсатора. Чтобы полость набрала достаточно количество масла, необходимо немного подождать.
  2. Клапан механизма газораспределения содержит слишком много грязи. Твердые частицы появляются, если моторное масло имеет слишком большое количество вредных примесей, либо владелец затянул со сроками замены смазки. Также наличие мусора свидетельствует о выделении продуктов износа некоторыми деталями мотора.
  3. Заклинивание плунжера или сильный механический износ. Чаще всего, причиной является попадание абразивных частиц в структуру масла.

На горячую

Иногда владельцы замечают, как начинают стучать гидрокомпенсаторы на горячую, когда мотор доведен до рабочей температуры. Причины также три.

  1. Плунжерная пара гидрокомпенсатора заклинила. Потеря работоспособности возникает из-за попадания грязи или естественного износа. Из-за появления задиров плунжер перестает полноценно двигаться. Тепловой зазор невозможно регулировать, поэтому гидрокомпенсатор начинает стучать.
  2. Недостаточная вязкость масла, прогретого до температуры двигателя. Оно начинает быстрее просачиваться по зазорам плунжерной пары, чем при подаче масляным насосом. Смазка от неизвестного производителя, либо неправильный подбор с учетом рекомендаций производителя приводит к сильному его разжижению. Происходит утечка по технологическим зазорам.
  3. Превышение рекомендованного уровня масла в моторе. Из-за этого оно начинает вспениваться, так как коленчатый вал заставляет смазку циркулировать. Этот процесс усиливается, когда в двигатель попадает вода. Водителю надо проверить уровень масла. По возможности стоит установить новый фильтр, предварительно залив новое смазывающее вещество.

Почему стучат новые гидрокомпенсаторы

Не всегда после замены гидравлических компенсаторов проблема уходит. Особенно, если в двигателе установлены новые элементы, а также залито свежее масло. Вариантов несколько.

  1. Масло выбрано неправильно.
  2. Старый фильтр слишком сильно забился, вместо него нужно установить новый.
  3. Чистота системы смазки оставляет желать лучшего.
  4. Вышел из строя маслонасос.
  5. Каналы подачи масла засорены.

Как правило, лечить стук приходится методом промывки головки блока цилиндров. Если это не поможет, значит, надо менять новый масляный насос. Подобное поведение указывает на значительный естественный износ. Устранение неисправности таким способом – явление редкое, потому что в 90% случаев устранение проблемы происходит после замены выбранного масла, промывки гидрокомпенсаторов.

Могут ли стучать гидрокомпенсаторы из-за масла

Да, это возможно. Причем причины не всегда заключаются лишь в плохом состоянии смазки. На правильность работы гидрокомпенсаторов также влияет вязкость, концентрация вредных присадок в его структуре.

Даже если проблема не связана со смазкой, водитель обязан выбирать ее, опираясь на требования производителя автомобиля. Они приведены в сервисной документации.

Причины стука при холодном моторе

Не работает гидрокомпенсатор, при этом стук продолжается даже при нагретом моторе. Такая особенность проявляется, когда:

  • гидрокомпенсатор заклинило по причине наличия отложений, грязи, скопившихся внутри агрегата;
  • плунжерная пара имеет некоторые механические повреждения из-за полной выработки;
  • стук гидрокомпенсатора наблюдается при механической выработке поверхностей, что сопряжены снаружи. Проблема в этой ситуации наблюдается и при нагретом моторе;
  • клапан, пропускающий масло, не функционирует в стандартном режиме. Причина – грязь, которая попала в гидрокомпенсатор.

Завоздушивание ГК

Клапан гидрокомпенсатора плохо держит, поэтому масло при отключенном моторе вытекает. Тогда возможно завоздушивание ГК. Правда, такой эффект пропадает после того, как попавший воздух вытесняется маслом. На это может уйти в среднем 6 минут.

Минусовая температура внешней среды

На улице наблюдается низкая температура или мороз, а масло, применяемое в системе, не соответствует температурным условиям. В таких случаях маслянистая жидкость приобретает вязкость до тех пор, пока двигатель не нагреется до рабочей температуры. Только тогда масло сможет восстановить собственные характеристики и качества.

Впускное отверстие для подачи масла забито

Когда забито впускное отверстие, которое отвечает за подачу масла, также наблюдается стук. При нагревании мотора осуществляется разжижение засора, поэтому масло подается уже в нормальном режиме. Те же компоненты, которые являются достаточно вязкими, забивают клапан гидрокомпенсатора дальше, поэтому масло не может поступать в систему в стандартном режиме.

Масляный фильтр забит

На холодную стук ГК наблюдается в случаях, когда забит масляный фильтр. Тогда прекращение стука исчезает при нагретом моторе. Небольшое количество масла все же может поступать при росте температуры. Достаточно часто этого не происходит, поэтому гидрокомпенсатор продолжает стучать, даже когда двигатель нагрелся.

Износ клапана


Клапан гидрокомпенсатора не держит. При горячем моторе маслянистая жидкость вытекает непосредственно через клапан. Понятное дело, что при таком положении вещей ГК может завоздушиться. И пока мотор будет холодным, масло не станет попадать в систему.

В такой ситуации нужна достаточно долгая прокачка ГК до тех пор, пока система не будет работать в штатном режиме. И если это все же случилось, надо сразу же заниматься заменой масла и ремонтом ГК. Когда ремонт не возможен, также осуществляется замена элемента.

Это интересно: Моторное масло для митсубиси аутлендер 3 объем двигателя 2 литра

Производители гидрокомпенсаторов

Комплект гидрокомпенсаторов фирмы INA

Существует устоявшееся мнение, что оригинальные (от производителя авто) расходники и детали, в том числе гидрокомпенсаторы — лучше. Очень часто так и бывает, но существует пара нюансов. Первый — оригинальные запчасти, как правило, дороже, иногда и в несколько раз, чем аналоги. Второй — некоторые аналоги, все же, бывают и получше чем, оригинал.

Исходя из этого, кто в погоне за экономией, а кто за лучшим качеством, водители могут выбрать аналоговые гидрокомпенсаторы. Поэтому напоследок предоставляем вам краткую информацию и отзывы о производителях компенсаторов. Итак:

  • Гидрокомпенсаторы INA. Производственные мощности фирмы INA расположены в Германии, в городе Хиршайд. Отличаются великолепным качеством и гарантией производителя, как и любое немецкое оборудование. Ее гидрокомпенсаторы имеют хорошие отзывы водителей и очень распространены на территории России и стран СНГ.
  • Гидрокомпенсаторы FEBI. Тоже немецкая фирма, но гарантия имеет меньший срок. К тому же, качеством отличаются детали именно из Германии, гидрокомпенсаторы сделанные по лицензии в других странах могут попадаться бракованные, что повлечет в переборку двигателя.
  • Гидрокомпенсаторы SWAG. Неплохие детали немецкого производства, но иногда попадаются компенсаторы, которые сильно уступают оригинальным по качеству материала. Вероятно, в результате подделки или брака.
  • Гидрокомпенсаторы AE. Европейские детали этой компании снискали себе славу “неплохих” благодаря доступной цене и удовлетворительному качеству. Вместе с тем, некоторые отмечают, что эти гидрокомпенсаторы начинают стучать уже спустя несколько тысяч километров.
  • Гидрокомпенсаторы AJUSA. Несмотря на привлекательную цену, гидрокомпенсаторы этой испанской фирмы редко получают положительные отзывы. Зачастую их ругают за низкое качество изготовления, которое быстро провоцирует стук и небольшой срок эксплуатации.

Неисправности

Нередко водители современных автомобилей, оснащенных моторами с гидротолкателями, сталкиваются с проблемами стучащих компенсаторов. Обычно подобные неисправности появляются на пробегах свыше 40 000км или больше. Почему стучат гидрокомпенсаторы? Причин для появления злополучного цокота может быть много, разберем их по порядку.

  1. Использование низкокачественного масла. и/или несвоевременная замена ГСМ.

При заливке в мотор дешевых и некачественных масел, детали гидрокомпенсаторы подвергаются преждевременному износу: засоряются масляные каналы и клапан компенсатора (шарик), из-за чего компенсатор не полностью закрывается. Кроме того, при низкокачественном масле и неправильной работе плунжерной пары, часто происходят утечки масла и неправильный выбор зазора.

  1. Несвоевременная замена ГСМ.

Редкая смена моторного масла также является одной из причин стука компенсаторов. Масло потерявшее свои рабочие свойства склонно к пригоранию и закоксовыванию, из-за чего отложения на стенках каналов мешают нормальному проходу и оттоку масла от компенсаторов.

  1. Недостаточное количество масла в системе.

Автовладельцам не стоит забывать, что необходимо постоянно следить за уровнем масла в двигателе посредством щупа, причем делать это рекомендуется при каждом открытии капота, благо эта процедура по времени не занимает больше двух минут. Поэтому при появлении цокота из под клапанной крышки в первую очередь следует проверить уровень масла.

Разные модели силовых агрегатов имеют свои типичные «болячки», одна из таковых — утечки масла. И если подобные конструктивные недостатки в современных моделях двигателей можно встретить крайне редко, то проблемы с расходниками встречаются гораздо чаще. Использование неоригинальных или некачественных сальников и прокладок способно спровоцировать течи масла и понижение общего давления масла. Поэтому не стоит удивляться, если при «запотевшей» крышке ГБЦ или при подтеках на блоке цилиндров, начнут стучать компенсаторы. Кроме текущих сальников и прокладок проблемным местом также может быть неисправный масляный фильтр, из-за которого падает давление в системе и масло плохо поступает в колодцы для компенсаторов.

  1. Поломки компенсаторов.

Выход из строя компенсаторов на иностранных автомобилях — явление не частое, но при эксплуатации в условиях стран РФ и СНГ всё-таки случается. Основных причин здесь две: — некачественные ГСМ (поддельное или дешевое масло, низкооктановый бензин со вредными присадками и т.д); — дешевый (ненадежный) производитель самих компенсаторов.

Использование низкокачественных ГСМ ведет к тому, что элементы гидротолкателей со временем попросту выходят из строя: — заклинивает плунжерная пара; — выходит из строя пружина плунжера.

  1. Естественный износ.

При большом пробеге гидротолкателей (свыше 60 000 — 70 000 км) внутренние части компенсатора изнашиваются, в следствие чего появляются утечки масла из внутренней полости детали. Также на таких пробегах не редки случаи с подклиниванием плунжерной пары из-за чего часто возникает паразитный цокот.


С этим читают