Двигатель без гидрокомпенсаторов хорошо или плохо

Просто о сложном: гидрокомпенсаторы. Опасен ли стук на холодную?

Вопрос стар как мир и по сей день волнует многих. Утром завели мотор — сразу же начался явно различимый стук. Резко прекратиться он может как через 3-5 секунд, так и через несколько минут. И выдвигаемые по этому случаю на форумах версии зачастую вызывают только улыбку. Но сегодня мы разберём данный вопрос чётко и однозначно. И для начала, чуть-чуть теории.

Начать стоит с такой штуки как ГРМ. Такую аббревиатуру слышали все, а вот что расшифровывается она как «газораспределительный механизм», знают не все. И предназначено оно для синхронизации всей работы двигателя — ни больше, ни меньше. Подробно о ГРМ мы уже говорили здесь , и углубляться не буду. А вот то, что в подавляющем большинстве современных моторов в эту систему входят гидрокомпенсаторы — это напрямую относится к сегодняшней теме. Если простыми словами, то гидрокомпенсатор — это посредник между распредвалом и клапаном, устраняющий зазор между ними. Откуда взялся зазор? Объясню. В двигателе автомобиля (как и в любом предмете на Земле) при нагреве проявляется эффект температурного расширения . То есть, когда машина просто стоит зимой на стоянке, между деталями мотора присутствуют «щели» куда бОльшие, нежели при его работе летом в пробке. И заранее «впритык» собрать его на заводе никак нельзя — иначе, он просто заклинит с нагревом. Кстати, при критическом перегреве именно так и происходит — пресловутое «словил клина», слышали. Соответственно, все узлы и агрегаты проектируются изначально с учётом температурного расширения.

На некоторых моторах зазоры между клапанами и распредвалом регулируются промежуточными шайбами различной толщины. И конечная задача состоит в том, чтобы сделать его как можно меньше. Дабы с прогревом двигателя и расширением деталей он становился настолько мизерным, чтобы кулачок плавно надавливал на шайбу, которая толкает клапан. И в то же время — зазор должен быть не настолько маленьким, чтобы шайба с нагревом начала тереть о распредвал. Та ещё задачка!

Номинальный тепловой зазор между кулачком распредвала (РВ) и шайбой клапана составляет порядка 0.1-0.3 мм. Это очень-очень усреднённо, просто для понимания масштаба точности регулировок. И всё бы хорошо, но шайбы и толкающие их кулачки распредвалов (да и прочие детали) со временем изнашиваются. Тепловые зазоры с пробегом увеличиваются, и изначального допуска уже не хватает для нормальной работы. Получается, что кулачок распредвала в каждый цикл открытия клапана «с размаху» бьёт по шайбе, ещё сильнее увеличивая износ. Появляется тот самый «стук клапанов» . И тепловой зазор необходимо снова регулировать. Это отнимает силы и время, да и просто неудобно. В зависимости от конструктива, ГРМ моторов такой конструкции регулируются каждые 20-50 тысяч километров. Не самый рекордный показатель, согласитесь.

Так вот, чтобы тепловой зазор между кулачком и клапаном устанавливался автоматически — придумали тот самый гидрокомпенсатор. Суть его проста, как всё гениальное. Если условно: вместо шайбы стоит бочонок с вставленным в него подвижным поршнем. Внутри находится масло, подаваемое системой смазки двигателя. За счёт давления масла сам корпус бочонка и поршень внутри него распираются друг относительно друга — таким образом, зазор между клапаном и кулачком РВ в момент открытия клапана всегда отсутствует. Это можно описать тремя основными циклами работы.

1) Когда кулачок РВ идёт вверх — гидрокомпенсатор вбирает в себя масло. Оно попадает как в полость корпуса, так и в полость поршня через шариковый клапан. В этот момент образуется зазор (на картинке — «h»), куда также попадает смазка, минимизируя дальнейший износ детали.
2) Кулачок РВ прошёл верхнюю точку: к этому моменту внутренние полости уже полностью заполнены маслом. Шарик клапана закрылся под действием пружины. Гидрокомпенсатор встал враспор между РВ и клапаном — он готов к работе.
3) Кулачок РВ давит на гидрокомпенсатор. За счёт масла внутри, он передаёт давление клапану как единое целое, не успевая сжаться — клапан двигателя открылся. И тем не менее, небольшая часть масла из полостей гидрокомпенсатора в этот момент стравливается в систему смазки. Во-первых, это необходимо для постоянного обновления масла внутри самого гидрокомпенсатора. А во-вторых, в очередной цикл забора смазки (пункт «1») он наберёт её ровно столько, сколько необходимо для компенсации зазора именно в данный момент работы мотора. То есть, какой бы температуры не был двигатель и какой бы износ деталей не присутствовал (в разумных пределах) — в каждый такт открытия клапана, зазора не будет и кулачок распредвала передаст усилие плавно, а не ударом.

Читайте также:  Неустойчивая работа двигателя на холостом ходу уаз патриот

Таким образом, гидрокомпенсатор решает сразу две проблемы:

  • собственно, компенсацию теплового зазора при нагреве
  • компенсацию естественного износа деталей

Служит такая схема крайне долго: до 200-250 тысяч километров, если владелец нормально обслуживает автомобиль. Но разумеется, ничто не вечно. И именно стук на холодную , с которого мы сегодня начали, и говорит об износе гидрокомпенсаторов.

Насколько это опасно?

Ответ звучит примерно как: «смотря как долго и сильно стучит». 🙂 Разумеется, ставить диагнозы по фотографиям я не буду, но скажу, что если стук исчезает через 10-15 секунд после старта мотора — лезть туда в панике едва ли стоит. Но если трескотня замолкает только ближе к прогреву до рабочей температуры, то это уже повод задуматься. Кстати, некоторые обожают путать стук холодных гидрокомпенсаторов со стрёкотом клапана адсорбера бака . Также, зачастую по неопытности можно принять обычное «тикание» пьезоэлементов форсунок с теми же «гидриками». Третья возможная причина — недостаточное давление масла в системе. Но это всё мы уже обсуждали и повторяться не будем.

Надеюсь, кому-то будет полезно!
Всем исправных гидрокомпенсаторов и тихих моторов!

Источник

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.
Читайте также:  Фольксваген джетта двигатель не заводится

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.

Источник

Беды и победы гидравлической компенсации. Зачем нужны гидротолкатели, каков ресурс, что их губит

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.

Читайте также:  Какой должен быть двигатель для циркулярки

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.

Источник

Adblock
detector