Гидравлические или механические толкатели клапанов

Гидрокомпенсаторы

Двигатель во время работы нагревается, что приводит к естественному расширению металлических деталей. Конструкторы учитывают данную особенность и поэтому оставляют специальные тепловые зазоры. Однако, еще одной особенностью двигателя является постепенный износ деталей, соответственно зазоры расширяются и мы наблюдаем такие негативные моменты, как уменьшение мощности, снижение компрессии, повышенный расход масла и топлива, постепенное разрушение деталей двигателя.

Важным элементом любого бензинового двигателя внутреннего сгорания является газо-распределительный механизм.

Его основные элементы:

• распределительный вал с проточенными на нем кулачками;
• впускные и выпускные клапаны;
• толкатели клапанов;
• шкив распредвала (приводит вал во вращение благодаря ремню ГРМ).

Мы перечислили только основные элементы, в действительности же их больше. Сама суть работы ГРМ сводится к тому, чтобы распредвал вращался синхронно с коленчатым валом, кулачки попеременно давили на толкатели (или коромысла), а те в свою очередь приводили в движение клапаны.

Со временем между рабочими поверхностями распредвала, толкателями (или коромыслами в V-образных двигателях) образуются зазоры. Чтобы их компенсировать, раньше применяли простой режим регулировки с помощью специальных меток и гаечных ключей. Регулировать зазоры приходилось буквально каждые 10-15 тысяч км.

На сегодняшний день такая проблема практически отпала благодаря изобретению и широкому применению гидрокомпенсаторов.

Устройство и принцип действия гидрокомпенсатора

Основные элементы гидрокомпенсатора:

• плунжерная пара (шарик, пружина, втулка плунжера);
• канал для поступления масла внутрь компенсатора;
• корпус.

Компенсатор устанавливается в головку блока цилиндров в специально отведенное место. Есть также возможность установить их и на более старые типы двигателей, в которых их установка не предусматривалась.

Принцип работы достаточно простой. Кулачок распредвала имеет неправильную форму. Когда он не давит на толкатель, зазор между ними увеличивается. В этот момент плунжерная пружина давит на клапан плунжера и внутрь компенсатора поступает масло из системы смазки, рабочая часть компенсатора немного приподнимается, приводит в движение толкатель и зазор между кулачком и толкателем исчезает.

Когда же распредвал делает оборот и кулачок начинает производить нагрузку на толкатель, рабочая часть гидрокомпенсатора начинает опускаться до тех пор, пока не перекроется канал поступления масла. Соответственно давление внутри компенсатора увеличивается и передается на шток клапана двигателя.

Именно благодаря внедрению гидрокомпенсаторов удалось достичь таких преимуществ новых двигателей перед старыми:

• отпала необходимость постоянно регулировать зазоры клапанов;
• работа двигателя стала более мягкой и тихой;
• уменьшилось количество ударных нагрузок на клапаны и распредвал.

Основные проблемы гидрокомпенсаторов

Стоит отметить, что плунжерная пара компенсатора — это весьма точное устройство. Зазор между втулкой и плунжером составляет несколько микрон. К тому же и масловыводящий канал тоже очень небольшого диаметра. Поэтому данные механизмы очень чувствительны к качеству масла. Они начинают стучать и выходить из строя, если заливать в двигатель некачественное масло, или если в нем очень много шлака, грязи, песка и так далее.

Если в системе смазки двигателя есть недочеты, то масло не сможет поступать в компенсаторы, а от этого они будут перегреваться и быстрее выходить из строя.

При установке или замене компенсаторов позаботьтесь, чтобы они были заполнены маслом. Обычно они поставляются уже заполненными. Если же внутри будет воздух, то могут возникнуть воздушные пробки и механизм не сможет выполнять поставленные задачи.

Если автомобиль долго стоял без работы, может происходить утечка масла из компенсаторов. В таком случае нужно их прокачать: дать поработать двигателю на постоянных оборотах, затем на переменных, а после этого на холостых — масло поступит в компенсаторы.

На этом видео специалист расскажет об устройстве и принципах работы гидрокомпенсаторов.

//www.youtube.com/embed/xnpjMjTW1Z4

Устранение неисправности

Поскольку гидрокомпенсаторов в автомобиле несколько, стоит применить акустическую диагностику для определения неисправного. Опытный мастер знает, как проверить гидрокомпенсаторы на работоспособность с помощью акустической диагностики, то есть на звук.

Для опытного мастера такие манипуляции не сложны. После определения проблемного гидравлического компенсатора, для устранения стука, необходимо его промыть, вернуть на место и повторно запустить двигатель. Если данная мера не помогла, придется заменять его. Рассмотрим поэтапные действия в случае обеих процедур.

Как промыть гидрокомпенсатор?

Промывать рассматриваемый механизм необходимо в условиях защищенного от пыли и сквозняков помещения. Не разбирать двигатель совсем не получится, но избавлять его от каждого винтика тоже нет никакой необходимости.

На подготовительном этапе приготовьте три глубоких емкости под размер компенсатора, а также промывочную жидкость, в роли которой может выступить керосин или хороший 92-й бензин.

Также перед промыванием оставьте автомобиль на сутки в гараже, чтобы в поддон стекло как можно больше масла. Дальнейшие действия следующие:

1. Отключите аккумуляторную батарею, чтобы обесточить авто.
2. Избавьтесь от воздушного фильтра.
3. Открутите болты, чтобы снять крышку ГБЦ.
4. Извлеките гидравлический компенсатор из гнезд после снятия осей коромысел.
5. Используйте щетку с синтетической щетиной для очищения наружных сторон деталей.
6. Промойте гидрокомпенсаторы в первой емкости. Для этого погрузите в жидкость каждый из них и надавите на шариковый клапан через отверстие в плунжере с помощью проволоки. Будьте аккуратны и не сломайте пружину. Далее нажимайте на сам плунжер. Как только вы заметите, что ход стал более легким, тщательно отожмите шарик клапана и слейте жидкость из компенсатора. Используйте шприц для дополнительного промывания каналов в корпусе и переходите к аналогичному промыванию во второй емкости.
7. На завершающем этапе вас ожидает проверка, для этого понадобится третья емкость с промывочной жидкостью. Как проверить гидрокомпенсаторы перед установкой на место? Достаточно окунуть их в третью емкость, набрать жидкость в ГК и опустить клапан, после чего плунжером вверх вынимайте деталь. Если надавить на плунжер пальцем, он не должен двигаться.
8. При отсутствии движения возвращайте детали на место путем установки коромысел, крышки головки блока цилиндров и остальных элементов. Помните о необходимости зажимать болты от середины к краям.

После того как сборка будет завершена, запустите двигатель и подождите пару минут, пока он поработает на холостых оборотах, на которых стука не должно быть после промывки. Очистка также помогает избавиться от стука после прогревания двигателя и его выхода на рабочий температурный режим.

Замена гидрокомпенсатора

Если очистка не помогла, замена гидравлических компенсаторов станет единственным разумным решением. Порядок замены гидрокомпенсаторов следующий:

1. Демонтируйте неисправный механизм с помощью съемника или магнита. Последний способ целесообразен только при свободном движении гидрокомпенсатора. Если же он прикипел к наружной поверхности, поможет только съемник.
2. Промойте всю систему подачи масла, замените масляный фильтр и залейте новое масло, проверьте его подачу в посадочное место компенсаторов путем прокручивания коленчатого вала. Гидравлический компенсатор уже должен быть снят.
3. Категорически запрещена установка компенсаторов без масла, в противном случае возникают критические ударные нагрузки.
4. После установки на посадочное место нового механизма не заводите силовой агрегат сразу. Используйте ключ для проворачивания коленвала на несколько оборотов и подождите полчаса. За это время детали найдут свои рабочие места, а внутреннее давление нормализуется.

Поскольку из строя может выйти как один, так и несколько гидрокомпенсаторов, вам придется самостоятельно решить, сколько из них подвергнуть замене. В данном случае решающим фактором является финансовое положение. При наличии разборных механизмов возможен ремонт и профилактика каждого по отдельности.

Если же вы отдали предпочтение комплексной замене, данное решение будет оптимальным и даст вам гарантию на отсутствие проблем в ближайшем будущем. Никогда не экономьте на качестве масла, что позволит вам существенно продлить не только эксплуатационный срок компенсатора, но также трущихся элементов мотора.

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.

Тепловой зазор и принцип работы механического толкателя

Напомним вкратце, как работает газораспределительный механизм (ГРМ) двигателя автомобиля. При вращении распредвала происходит его «наезд» (если быть точнее, то выступающей частью, которую называют кулачком) на поверхность толкателя, опирающегося на шток клапана. В этот момент происходит открытие последнего. Когда кулачок перестает «контактировать» с толкателем, возвратная пружина закрывает клапан. Казалось бы все просто. Но, по мере прогрева мотора все металлические элементы конструкции расширяются. Это известно всем еще из школьного курса физики. В двигателях, оборудованных обычными механическими толкателями, изначально для компенсации температурного расширения элементов предусмотрен определенный зазор. По мере прогрева он уменьшается, и мотор начинает уверенно выдавать все заявленные производителем характеристики. Если бы этого не было сделано, то в прогретом двигателе расширенные элементы ГРМ в лучшем случае испытывали бы повышенные нагрузки (что привело бы к их преждевременному износу), в худшем – их просто бы заклинило.

Почему стучит гидрокомпенсатор

Неисправный компенсатор издает короткие резкие и частые звуки, похожие на металлический треск. Поскольку рабочей средой гидравлического компенсатора является моторное масло, то его качество влияет на долговечность устройства.

1. Причины стука компенсаторов, связанные с моторным маслом:

• Использование так называемых грязных масел, в которых недостаточно моющих и удерживающих грязь присадок, а показатель кислотности выше щелочного. Температура нагрева деталей ГРМ доходит до 800⁰С. Некачественное масло приводит к образованию нагара, что нарушает работу подвижных частей компенсаторного устройства.
• Уровень масла в двигателе ниже (выше) нормы. Если масла больше нормы, то в результате вспенивания масла в картере в него попадает воздух. Если уровень низкий, то масляный насос захватывает воздух при подаче масла в гидравлический компенсатор. Стук слышен только при высоких оборотах двигателя, а на холостых и низких отсутствует.
• Неисправность масляного насоса. Масло медленно или не подается вовсе в гидравлический компенсатор.
• Несвоевременная замена масла и масляного фильтра двигателя. Грязь в масле приводит к засорению зазоров между корпусом и плунжером, «залипанию» шарика в седле клапана и как следствие, к потере подвижности плунжера.
• Засорение масляных каналов головки блока цилиндров.

Другая наша статья расскажет о том, как разморозить бачок омывателя несколькими простыми способами.

2. Механические причины появления стука:

• Неисправность обратного клапана. Гидрокомпенсатор стучит на холодную, сразу после запуска двигателя, но звук исчезает при увеличении числа оборотов. То же происходит и на прогретом двигателе, когда при нажатии на педаль акселератора стук пропадает.
• Дефекты поверхностей корпуса и плунжера (задиры, вмятины, выбоины). Характерный стук слышен независимо от скорости вращения распределительного вала ГРМ.
• Износ плунжерной пары. В этом случае стук появляется, когда двигатель прогрет. При повторном запуске остывшего двигателя стука нет.

К чему приводит эксплуатация двигателя с неисправными гидравлическими компенсаторами

Стук компенсаторов – это сигнал, что тепловые зазоры в системе ГРМ не соблюдаются, хотя опасности для двигателя на первых порах нет. Другое дело, если не предпринимать никаких действий и продолжать эксплуатировать автомобиль длительное время. В этом случае поломка газораспределительного механизма неизбежна. От возникающих ударных нагрузок при запуске двигателя страдают в первую очередь кулачки распределительного вала и сопряженные с ними детали ГРМ.

Почему стучат гидрокомпенсаторы?

Теперь давайте вплотную перейдем к рассмотрению вопроса, откуда возникает тот самый неприятный стук из-под капота вашего авто.

Распространенных причин, как правило, бывает две:

1. Стук возникает из-за повреждения, либо разрушения механических частей самого гидрокомпенсатора.
2. Стук возникает вследствие нарушения работы систем, подающих в двигатель масло.

Профессионалы знают даже, как определить стучащий гидрокомпенсатор на слух, и в чем именно таится проблема.

К причинам разрушения механизмов самого гидрокомпенсатора следует отнести истощение ресурса плунжерной пары, установленной внутри гидрокомпенсатора. Это происходит с течением времени, к сожалению, процесс это неизбежный, поэтому к замене гидрокомпенсаторов следует относиться как к замене любого автомобильного «расходника». В зависимости от того, какого качества были использованы компоненты при производстве гидрокомпенсатора, напрямую зависит его срок службы. Чем ниже качество металла – тем быстрее он выйдет из строя. Естественно может иметь место и заводской брак. Также гидрокомпенсатор повреждается, если в него попадает воздух, или слишком мало масла, или из-за загрязнения деталей гидрокомпенсатора. Причин много, но результат от этого не меняется – механизм выходит из строя и требует либо чистки, если вы диагностировали проблему на раннем этапе, либо полной замены, если на поздней.

Касаемо нарушения подачи масла в двигатель. Стук возникнет, если уровень масла в двигателе отличается от нормы, причем, как в меньшую, так и в большую сторону. Окончание срока службы и отказ масляного фильтра. Загрязнение или попадание внутрь масляных каналов нагара, образующегося в процессе работы двигателя.

Выбор неподходящей марки масла. Естественно, если вы перегрели двигатель, то и физические свойства масла изменятся, что также приведет к нарушению работы маслоподающих систем.

Мы уже говорили выше о том, что стук может проявляться, как при холодном, так и при прогретом двигателе.

На горячем двигателе наличие стука, скорее всего, обусловлено наличием в двигателе масла, которое уже давно пора менять, либо если вы недавно это делали, то значит, вам попалось масло ненадлежащего качества – вот, кстати, еще одна причина покупать смазочные жидкости только у официальных представительств или дилеров. Залив некачественного масла может вызвать повреждения двигателя куда более серьезные, чем стук гидрокомпенсаторов.

Часто бывает так, что замена масла на новое решает проблему со стуком гидрокомпенсаторов.

Если вы давно не меняли масляный фильтр, то обязательно замените, или хотя бы почистите, для чего следует использовать специальный очиститель гидрокомпенсаторов.

Хотя по регламенту проведения технического обслуживания автомобиля масляный фильтр положено менять одновременно с заменой масла.

Если выполнение всех вышеперечисленных операций не дало никакого результата, следует рассмотреть иные варианты возникновения стука в подкапотном пространстве, поскольку замена фильтра и использование качественной смазки двигателя в 90% случаев помогает решить возникшую проблему. Помните о том, что стук под капотом при прогретом двигателе – критичный показатель и требует срочного вмешательства и устранения причины его возникновения.

И наоборот, если у вас застучали гидрокомпенсаторы на еще непрогретом автомобиле – не имеет принципиального значения. Холодное масло имеет отличные от горячего физические характеристики и не попадает внутрь гидрокомпенсатора, поэтому следует просто дождаться прогрева двигателя. Если стук сохраняется – тогда следует приступать к решению проблемы.

Принцип работы гидрокомпенсатора

После запуска двигателя, масляный насос начинает нагнетать смазку в систему. На стенке цилиндрической полости, в головке блока цилиндров, имеется выходное отверстие, связанное с основной магистралью системы смазки.

На корпусе гидротолкателя имеется кольцевая проточка, которая расположена на одном уровне с каналом в ГБЦ, и отверстие, ведущее во внутреннее пространство. Взаимное расположение канальцев рассчитано таким образом, что они становятся соосными в момент, когда эксцентрик двигается в режиме холостого хода.

Под действием давления внутрь нагнетается смазочный материал. С внутренней стороны, между плунжером и корпусом, также имеется выемка, через которую смазка попадает внутрь. Продавливая сопротивление пружинки, масло поступает под плунжер, толкая его.

Это происходит до тех пор, пока гидрокомпенсатор с верхней стороны не упирается в кулачок распределительного вала, а с нижней – в стержень. Далее давление в пространстве внутри втулки и над ней выравнивается, и этот объем герметично закупоривается.

Таким образом, температурный зазор в газораспределительном механизме исчезает. Поэтому усилие от эксцентрика распредвала передается полностью, обеспечивая заложенное конструкторами функционирование узла.

Гидрокомпенсатор

Неисправности. На выход из строя гидравлического компенсатора, в первую очередь, указывает характерный стук при запуске двигателя. На начальном этапе посторонний шум при прогреве мотора может пропадать по истечении некоторого времени, обычно после прогрева.

Но если не принять мер, продолжив эксплуатацию автомобиля, последует полный отказ. Следствием этого будет являться снижение мощности ДВС, повышенный расход топлива, а также ускоренный износ деталей ГРМ.

Признаки стука гидрокомпенсаторов на горячую

Для автолюбителя очень важно знать, как понять, что стучит один или несколько гидрокомпенсаторов. Ведь его стук можно легко спутать с другими звуками при проблемах с пальцем поршня, вкладышами коленвала, распредвалом или прочими деталями внутри двигателя

Стук гидрокомпенсаторов на горячую можно диагностировать, открыв капот. Звуки начнут идти именно из-под клапанной крышки. Тональность звука специфическая, характерная ударам металлических деталей друг о друга. Некоторые сравнивают его со звуком, который издает стрекочущий кузнечик. Что характерно — стучание от неисправных компенсаторов происходит в два раза чаще, чем частота оборотов двигателя. Соответственно, при увеличении или снижении оборотов мотора звук стучания от гидриков будет вести себя соответственно. Под сброс газа будут слышны звуки, как будто у вас не отрегулированы клапана.

Замена гидрокомпенсаторов

Если промывка гидрокомпенсаторов вручную или с помощью присадки не привела к устранению стучания, то устройство придется менять.

Для демонтажа необходимо:

• поставить автомобиль на ровную поверхность;
• снять минусовую клемму с АКБ;
• снять защитную крышку с мотора;
• демонтировать ресивер впускного коллектора двигателя;
• снять модуль зажигания и шланг вентиляции картера;
• демонтировать крышку головки блока цилиндров;
• снять приводные шестерни распредвалов;
• отключить разъем датчика давления масла;
• снять кронштейн задней опоры валов;
• демонтировать корпус подшипников вместе с направляющей свечой зажигания;
• вынуть распредвалы, оставив метки для последующего монтажа;
• извлечь гидрокомпенсаторы, используя магнит.

Установка новых гидравлических компенсаторов производится в обратном порядке.

Как проверить гидрокомпенсаторы

Как и любой другой механизм, гидрокомпенсатор может ломаться, вырабатывать срок, проявлять скрытый заводской брак. Что тут поделать? Вечный двигатель – увы – пока еще не изобретен.

Признаки приближающейся неприятности такие же, как и у клапанов: из недр двигателя начинается своеобразный стук. Если вы знаете свою машину, то сразу определите характерное «цок-цок-цок».

Видео — признаки износа гидрокомпенсаторов на двигателях Volkswagen TDi PD:

Немедленно паниковать и сразу же «включать калькулятор» в голове, подсчитывая, во сколько сможет обойтись ремонт, вряд ли стоит. Проверьте уровень масла. Вдруг он недостаточен, и потому в гидрокомпенсаторе не создается нужного давления. Просто долейте масло до указателя уровня, а минут через 15 попробуйте завести двигатель. В большинстве случаев стук пропадает.

Видео — как проверить гидрокомпенсаторы:

Второй случай возможен после долгой эксплуатации, если к тому же использовались некачественные смазочные материалы. Нагар оседает на частях устройства, закоксовывая его. Можно, конечно, найти работу для своих рук и попробовать сделать прочистку самостоятельно (как советуют некоторые умельцы со страниц различных сайтов), но это может привести к серьезным поломкам. Лучше потратиться на замену, как это рекомендуют все производители.

И наконец, вариант, когда компенсаторы просто износились. Несмотря на то, что прочность их рассчитана на эксплуатацию в течение довольно длительного срока, в нашей стране бывают случаи, когда машины катаются до тех пор, пока не начинают саморазбираться.

Если автомобиль дорог как память о значимых событиях жизни, то ваш путь также лежит в автосервис для замены гидрокомпенсаторов. Если же приступами ностальгии вы не страдаете, то сдайте «железного коня» в утиль, чтобы ремонт отдельных мелких устройств не превысил его стоимость.

Видео — замена гидрокомпенсаторов Hyundai Accent:

Может заинтересовать: