mark2grande71 › Блог › Устройство и принцип работы гидрокомпенсатора
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.
Размеры деталей работающего двигателя внутреннего сгорания вследствие нагрева увеличиваются. — само по себе ничего страшного не привносит. Но, поскольку двигатель состоит из деталей, сделанных из разных материалов (чугун, сталь, аллюминий), у которых разные коэффициенты теплового расширения, то увеличиваются они в разной степени. Эту проблему отчасти и решают гидрокомпенсаторы.
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. Зазор в клапанном механизме может как увеличиваться так и уменьшаться в зависимости от конструкции ГРМ и применяемых материалов.
Гидрокомпенсаторы можно устанавливать на все типы газораспределительных механизмов (ГРМ) — с коромыслами, рычагами, штангами — и при любом расположении распредвала (верхнем или нижнем). В зависимости от конструкции ГРМ различают четыре базовых типа гидрокомпенсаторов: гидротолкатели; гидроопоры; гидроопоры, предназначенные для установки в рычаги или коромысла; роликовые гидротолкатели.
Гидрокомпенсатор в толкателе с верхним распредвалом работает следующим образом:
Кулачок распредвала, повернутый к толкателю тыльной стороной, не передает на него усилие, и плунжерная пружина свободно выдвигает плунжер из втулки, выбирая тем самым необходимый зазор. Образовавшаяся полость под плунжером, через шариковый клапан вбирает в себя масло. После того как масло заполнит полость, срабатывает шариковый клапан, который под действием своей пружины, закрывая появившуюся полость.
Поворачиваясь выпуклым профилем к толкателю, кулачок нажимает на него и перемещает его вниз. В течении этого воздействия гидравлический толкатель передает усилие на клапан как «жесткий» узел, так как обратный клапан закрыт, и масло в замкнутой полости не сжимается. Во время нижнего перемещение 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. Ушедшее масло вновь восстанавливается из системы смазки двигателя.
Тепловое расширение деталей клапанного механизма приводит к изменению объема «восстанавливающей» порции масла и длину гидрокомпенсатора, то есть он автоматически восстанавливает зазор, как от теплового расширения материала, так и от естественного износа деталей газораспределительного механизма.
Гидравлические толкатели работают надежно лишь при применении масла высокого качества, сохраняющего при изменении температуры примерно постоянную вязкость.
Конструкция
Устройство и принцип работы гидрокомпенсатора рассмотрим на примере гидротолкателя, установленного в головке блока цилиндров. Остальные типы гидрокомпенсаторов хотя и отличаются по конструкции, но работают по тому же принципу. Гидротолкатель представляет собой корпус, внутри которого установлена подвижная плунжерная пара с шариковым клапаном. Корпус подвижен относительно направляющего седла, сделанного в головке блока цилиндров. Если ГК вмонтирован в рычаги привода клапанов (в рокеры или коромысла), его подвижной частью является только плунжер, выступающая часть которого выполнена в виде шаровой опоры или опорного башмака.
Основная часть ГК — плунжерная пара. Зазор между втулкой и плунжером составляет всего 5-8 мкм, что обеспечивает высокую герметичность соединения, при этом подвижность деталей сохраняется. В нижней части плунжера сделано отверстие для поступления масла, которое закрывается подпружиненным обратным шариковым клапаном. Между втулкой и плунжером установлена достаточно жесткая возвратная пружина.
Принцип действия
Когда кулачок распредвала расположен тыльной стороной к корпусу толкателя, внешней сжимающей нагрузки нет и между корпусом и кулачком холодного двигателя имеется зазор. Возвратная пружина выталкивает плунжер до тех пор, пока этот зазор не будет «выбран» — уменьшен практически до нуля. Одновременно масло из системы смазки двигателя через шариковый клапан и перепускной канал поступает во внутреннюю полость плунжера и заполняет ее.
По мере того, как вал поворачивается, кулачок начинает давить на корпус толкателя и перемещает его вниз, перекрывая масляные каналы — системы смазки двигателя и перепускной канал. Шариковый клапан при этом закрывается, и давление масла под плунжером увеличивается. Так как жидкость несжимаема, плунжерная пара начинает работать как жесткая опора, передавая усилие кулачка на шток клапана двигателя.
Хотя зазор в плунжерной паре очень мал, немного масла все же продавливается обратно через технологический зазор между плунжером и втулкой, поэтому толкатель опускается («проседает») на 10-50 мкм. Величина «просадки» зависит от оборотов вращения коленвала двигателя. Если они увеличиваются, за счет уменьшения времени нажатия на корпус гидротолкателя снижаются утечки масла из-под плунжера.
Образование зазора при сходе кулачка с толкателя исключается благодаря действию возвратной пружины плунжера и давлению масла в системе смазки двигателя. Таким образом, гидрокомпенсатор обеспечивает отсутствие зазоров — за счет постоянной жесткой связи между элементами ГРМ. Из-за нагревания двигателя длина деталей самого гидрокомпенсатора несколько меняется, но он автоматически компенсирует и эти изменения.
Плюсы и минусы
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.
Основные причины выхода из строя гидрокомпенсатора (ГК) — загрязнение масляных каналов двигателя и износ рабочих поверхностей обратного клапана и плунжерной пары, изготовленных с высокой степенью точности. К загрязнению приводит использование несоответствующего масла, несоблюдение сроков его замены или неисправность масляного фильтра, пропускающего грязное масло через перепускной клапан.
При увеличении посадочного зазора в плунжерной паре повышается утечка масла из камеры высокого давления. Гидрокомпенсатор теряет «жесткость», поэтому эффективность передачи усилия кулачка на стержень клапана ГРМ снижается. То же самое происходит при износе обратного клапана камеры высокого давления. Неисправности системы смазки двигателя замедляют наполнение ГК маслом и не позволяют поглощать зазоры в ГРМ.
Внутренний объем ГК должен быть заполнен маслом. Пустой или частично заполненный («завоздушенный») гидрокомпенсатор не выполняет своего основного назначения — устранения зазоров в деталях ГРМ. В результате возникают ударные нагрузки, которые проявляются характерным стуком. Это приводит к ускоренному износу деталей ГРМ и ухудшению работы мотора. Поломкам способствует и попадание в ГК с маслом частиц изношенных деталей: узел может заклинить. В зависимости от того, в каком положении это произошло, в ГРМ либо появятся большие зазоры, либо клапаны окажутся «зажатыми» (возрастает нагрузка на распредвал, падает мощность и т.д.).
Чтобы избежать этого, необходимо:
* контролировать и поддерживать внутреннюю чистоту двигателя — проводить смену масла и масляного фильтра в сроки, рекомендованные автопроизводителем, с понижающим коэффициентом 0,6 — 0,9, учитывающим условия эксплуатации машины;
* промывать двигатель перед очередной сменой масла, используя медленно действующие промывки «на пробег». При загрязнении внутренних поверхностей двигателя (что обнаруживается, например, при снятии кожуха ГРМ) быстродействующие средства промывки применять не рекомендуется, так как отслоившиеся куски грязи с потоком масла могут попасть во внутренние полости компенсаторов и вывести их из строя.
Необходимо знать, что малые зазоры между подвижными элементами гидрокомпенсатора обуславливают применение в двигателе маловязких масел высокого качества — синтетических или полусинтетических (SAE 0W40, 5W40, 10W30 и др.). Использовать минеральные масла (например, SAE 15W40) из-за их повышенной вязкости и склонности к смолистым отложениям не рекомендуется.
Диагностика и замена
При выходе из строя одного или нескольких ГК появляется стук, похожий на клапанный. Этот звук хорошо распространяется в металле, поэтому для определения неисправного гидрокомпенсатора применяют фонендоскоп. Аналог этого прибора можно изготовить и самостоятельно из стального стержня длиной около 700 мм и диаметром 5-6 мм. На один торец стержня крепится жестяная банка из-под пива с обрезанным верхом, а на его середину — деревянная ручка. Приложив ухо к банке и поочередно приставляя свободный торец «фонендоскопа» к головке блока в зоне каждого компенсатора, на слух определяют неисправный по усиленному стуку. «Подозрительный» ГК следует демонтировать и проверить.
Извлечь ГК из седла можно с помощью магнита. Если это не удается (ГК «прикипел» или заклинил), его извлекают съемником, предварительно приварив к нему тягу с крюком. Некоторые гидрокомпенсаторы поддаются разборке, что позволяет определить степень износа внутренних деталей. Разборку следует производить с особой аккуратностью, чтобы не повредить поверхности сопряженных элементов.
Гидроопоры разбираются после снятия стопорного кольца; внутренние детали гидротолкателя «вытряхивают», аккуратно постукивая его корпусом о металлическую поверхность. Загрязненный компенсатор промывают в ацетоне или в другом растворителе.
Визуальный осмотр позволяет обнаружить внешние повреждения торцевой поверхности гидрокомпенсатора, подвергающейся нагрузкам (выбоины, царапины или задиры). В процессе эксплуатации на ней может образоваться даже углубление.
Существует еще один простой и действенный способ контроля состояния демонтированного ГК: после заполнения маслом он не должен сжиматься при прикладывании усилия рук. В противном случае он неисправен и подлежит замене. Работоспособный ГК, сжатый в струбцине, оказывает значительное сопротивление и незначительно уменьшает длину только через 20-30 сек.
Секреты установки
Для нормального функционирования ГРМ с гидрокомпенсаторами (после их замены) следует соблюдать определенные правила:
* новые ГК на заводе-изготовителе заполняются консервирующим масляным составом, который при установке удалять не нужно. После запуска мотора этот состав без каких-либо последствий смешивается с маслом из системы смазки двигателя;
* не следует устанавливать в ГРМ пустые гидрокомпенсаторы, «завоздушенность» которых образовалась вследствие разборки и промывки. Сначала их нужно заполнить маслом. Несоблюдение этого правила может привести к появлению значительных ударных нагрузок, особенно при первом пуске двигателя (пока «прокачается» система смазки);
* после установки ГК на двигатель рекомендуется 5-7 раз провернуть коленвал за храповик ключом и перед первым пуском мотора выждать 10-15 мин. Это необходимо для того, чтобы под давлением кулачков распредвала плунжерные пары нагруженных компенсаторов заняли рабочее положение;
* при ремонте и замене ГК нужно промыть масляную систему, заменить масляный фильтр, залить в двигатель свежее масло. Вращая коленвал, можно визуально проверить поступление масла через масляные каналы к установочным седлам (при извлеченных гидрокомпенсаторах);
* в ходе ремонта двигателя автомобиля с пробегом свыше 150-200 тыс. км гидрокомпенсаторы зазоров клапанов желательно заменить (при таком пробеге, как правило, они выходят из строя). Использование некачественных масел и несоблюдение сроков их замены может вдвое уменьшить срок службы ГК;
* при наличии одного или нескольких неисправных гидрокомпенсаторов менять желательно весь комплект, иначе скоро придется повторно вскрывать ГРМ для ремонта.
Прокачка гидрокомпенсаторов
При определенных условиях эксплуатации автомобиля (длительные перерывы в работе, износ плунжерных пар ГК) может произойти частичное вытекание масла из гидрокомпенсаторов (завоздушивание). Это проявляется стуками в приводе ГРМ прогретого двигателя.
Удалить воздух из компенсаторов можно следующим образом: сначала следует дать двигателю поработать 2-3 мин. при постоянных оборотах (2-2,5 тыс. об/мин), затем при переменных (2-3 тыс. об/мин), а после этого 30-50 сек на холостых. Шумы в ГРМ должны исчезнуть, но если они сохраняются, весь цикл повторяется, иногда — несколько раз. Если это не поможет, следует искать неисправные ГК и причину их выхода из строя.
Источник
Двигатель 42164 и гидроконпенсаторы
Добро пожаловать на ChipTuner Forum.
Опции темы
fitil
тихорчанин
vic_18
VIKON
Изображения:
Гидрики на УМЗ 1.jpg
Гидрики на УМЗ 2.jpg
пеший
Stpvs
fitil
Stpvs
Вот официальный ответ представителя завода ОАО «ГАЗ» по регулировке гидротолкателей:
По регулировке гидрокомпенсаторов:
Установить коленвал первого (четвертого) цилиндра в верхнюю мертвую точку (определяем по отпущенным, не зажатым, клапанам, если первый цилиндр находится в такте сжатия, то отпущенными будут: 1, 2, 4 и 6 клапана, если четвертый цилиндр, то 3, 5, 7 и 8 клапана). Вот эти, не зажатые клапана и следует регулировать – сначала ослабить контргайку на регулировочном винте, затем вывернуть регулировочный винт до явного НЕКОНТАКТА С гидрокомпенсатором, затем обратно завернуть до момента касания с гидрокомпенсатором, а затем еще довернуть на 1,5 оборота (зажать компенсатор на 1,5 мм). Законтрить гайку регулировочного винта.
ответ официального представителя завода:
Итак, как обещал, рассказываю о новом бензиновом двигателе EvoTech 2.7 для ГАЗели NEXT.
Оптимизация рабочих процессов двигателя за счет:
— Оптимизации длины и сечения каналов впускного и выпускного трактов, уменьшения диаметра впускного клапана
— Изменения формы и объема камеры сгорания
— Увеличения степени сжатия с 9.2 до 10 (это обещает в том числе повышение мощности версий с ГБО)
— Улучшено наполнение цилиндров, двигателю стало «легче дышать» на всех рабочих тактах, в результате чего повышен его КПД
Оптимизирована система вентиляции картера. Введены дополнительные каналы вентиляции и слива масла, плюс система с регулятором разрежения заменена на более современную, с клапаном PCV. Маслоотделитель интегрирован в пластиковую клапанную крышку. Проще, надежнее, лучше работает.
В общем и целом, концепция такая: от предыдущего двигателя взято лучшее, что в нем было (например, хорошая тяга на низких оборотах и дешевая схема ГРМ), устранены основные проблемные моменты, применены импортные комплектующие там, где было невозможно найти качественные российского производства. Удорожание в итоге получилось небольшим, что тоже немаловажно.
Добавлю, что всвете последних решений президента ВВ Путина, ГАЗ будет переходить на битопливные двигателя. Т.е. с завода будут сразу идти на газу EvoTech. Программа по развитию данного направления уже работает в полную силу.
Источник
ГАЗ 24 10 Трудяга Волга 2.3I › Бортжурнал › Устранение стука гидрокомпенсаторов ЗМЗ 406
Как говорится, беда приходит не одна. Можно ли это назвать бедой, вопрос философский, но в последнее время что-то уже порядком подзадолбало все это дело…
Недавно менял прокладку под головкой. Саму головку фрезеровали, в процессе сборки ни каких серьезных приключений вроде бы не было. Процедура стандартная: саму головку вымыл бензином, хорошенько все продул сжатым воздухом, привинтил к блоку, установил на свои места гидрокомпенсаторы, которые до этого прекрасно себя чувствовали, установил валы, отрегулировал фазы… Заменил фильтр и залил новое масло. А при заводке двигателя, после пятисекундного «дизеля» от натяжителя цепи, все вроде бы встало на свои места, о чем свидетельствовала тихая ровная работа двигателя. На утро поехал на работу. И при прогреве масла до рабочей температуры, мой двигатель начал издавать душераздирающие стуки из-под клапанной крышки. Но они то почти полностью исчезали, то появлялись вновь, причем с такой интенсивностью, что страшно было ехать. Решил немного двигателю дать просраться по трассе. Не помогло. Ну что, вариантов нет, надо вскрывать клапанную крышку.
По пути домой заехал на рынок и купил еще один фильтр «МАН» (90 грн). Кто-то писал, что те «Коланы», на которых я все время ездил, могут способствовать возникновению таких чудес с двигателем. Приехал домой, сразу заменил фильтр. Снимаю клапанную крышку, беру в руки щуп 0,4 мм и давай искать виновников торжества. На выпуске два гидрика просажены. Извлекаю вал, эти гидрики и перебираю их. Внутри идеальная чистота. Во всяком случае чего-то подозрительного я не увидел. Перемываю-продуваю, погружаю все в масло, там же собираю, чтобы исключить попадание воздуха, пробую пальцем — огонь! Для верности попробовал нажать в тисках через наставку — все гуд. Ставлю все взад, завожу двигатель — тишина.
На следующий день еду на работу. Через 3 км от дома снова появляется подобный стук, разве что менее громкий. О, ё-маё…
Приезжаю домой, скидываю клапанную крышку, и вижу ту же картину, но уже с двумя другими гидриками на том же валу. Те, которые вчера перебирал подозрений не вызывают. И все 8 на впуске тоже. Снимаю выпускной вал, вынимаю все 6 шт, перебираю, заправляю устанавливаю на место. Завожу двигатель — тишина.
На следующий день еду на работу. На том же месте, через 3 км от дома, слышу снова стук… [дальше был словесный оборот, состоящий исключительно из нецензурной лексики]. Приехал на работу, призадумался… Перебирая в голове все возможные варианты решения данной проблемы, принял решение незамедлительно отправиться на базар за гидрокомпенсаторами, и сразу их поменять. Что и было сделано. Купил 8 шт таких же точно, какие и стояли «INA», но Турция (880 грн). Оригинал дурных денег стоит, да и нет их на рынке ни у кого.
Прилетаю с рынка, вскрываю, вижу просадку снова двух гидриков. Один тот, который перебирал в первый раз, и один, из 6-ти, перебранных вчера. Меняю эти два на новые. Завожу двигатель — тишина.
Еду домой. 3 км — полет нормальный. 10 км — полет нормальный. 20 км… В общем так домой и приехал. Во всех режимах все ОК. Удовлетворенный тем, что проблему таки удалось победить, выпил водки и лег спать.
На следующий день еду на работу. Через 3 км на том же самом месте… все тихо. Выезжаю с грунтовки на трассу, тишина. Еду 10 км на оборотах 3000 — 3500, останавливаюсь у светофора, слышу какой-то стук… Во бля… И тут же все затихло. Думаю, мне уже мерещится… Или это было не у меня, а у машины, стоящей рядом. Приехал на работу, все ОК. На работе пришлось немного покататься по городу. И тут, попав в пробку, слышу, что мой двигатель, работающий на холостом ходу, немного таки постукивает одним клапаном. И сразу опять все затихло.
Приехал домой. Думаю, ну не годится это дело, надо таки найти негодника и заменить. Тем более, что еще есть целых шесть «патронов». Завел в гараже на холостом ходу, молотил около 15 минут и ни чего не застучало. Плюнул и пошел спать.
На следующий день снова слышал кратковременный стук несколько раз на прогретой га холостых оборотах. И при заезде в гараж он тоже был! Глушу машину, переодеваюсь и снимаю крышку. Крутил-вертел пол-часа, давил со всей дури, все 16 стоят мертво и щуп даже 0,1 не лезет. Собрал все взад.
И вот неделю уже так и катаюсь. Как его, падлюку, вычислить, пока не придумал.
Ну а теперь мои мысли обо всем произошедшем и некоторые выводы. Изначально все случилось из-за того, что какая-то грязь через канал таки попала в гидрокомпенсаторы. И ее подогнало именно по тому каналу, который расположен вдоль выпускного вала. Вроде бы мыл и дул головку капитально, ведь «не первый год замужем». Давление тоже отличное, голодание исключено. Скорее всего эта грязь была насколько мелкодисперсной, что невооруженным глазом ее обнаружить невозможно. То, что один гидрокомпенсатор после переборки таки сдался, скорее всего говорит о том, что если он уже хорошенько «постучал», то вполне возможно, что в каком-то месте пострадала рабочая поверхность, и его лучше заменить новым и не париться. Методика поиска «стукача» при помощи щупа вполне имеет право на жизнь, а при помощи стетоскопа — дурная затея. Как вычислить периодически появляющуюся проблему и как совладать со своими эмоциями, мне неведомо, а лишняя разборка-сборка, как говорил мой шеф, «есть великая х**ня», приводящая к различного рода дополнительным и совершенно не ожидаемым проблемам.
С момента написания этой записи прошло две недели. Стук гидрокомпенсаторов так и остался: на холодном двигателе абсолютная тишина, а при прогреве двигателя имел место периодический стук. Еще дважды было произведено вскрытие клапанной крышки и были предприняты попытки победить проблему. Последний раз даже было решено подойти к вопросу более радикально, для чего была извлечена пробка канала выпускного вала и при помощи бензина и сжатого воздуха была произведена попытка извлечь всю грязь, которая там имеется. Пробку пришлось высверливать и выколупывать остатки, на что было потрачено пол-дня, но это отдельная история. Главное, что из канала так ни чего и не было извлечено, да и вся эта затея в результате оказалась совершенно бесполезной. Стук так и остался, и с ним пришлось еще неделю ездить.
Мыслей, что делать дальше, больше не осталось, а руки опустились. Уже посещали мысли, что проблему победить мне не удастся без снятия головки и основательной чистки всех масляных каналов. Ну и то, что смысла менять гидрокомпенсаторы на новые ни какого нет, сомнений уже не возникало. Дело не в них.
Решил, чтобы хоть как-то минимизировать проявление этого недуга, заменить масло на более вязкое. Для этого купил 5л все того же Addinol-а, но Premium MX 1048.
Ну и фильтр, разумеется. MANN, который был установлен в последний раз, совершенно не внушал доверия. При каждом пуске двигателя после ночного простоя был слышен кратковременный звук гидронатяжителей цепей, что свидетельствовало о том, что клапан в этом фильтре толком не работает и масло стекает обратно в поддон. В общем решил еще взять Кнехт вот такой:
Вечером в воскресенье таки заставил себя сменить масло. Но перед заливкой нового, решил на всякий случай промыть двигатель ТНК-овским промывочным, канистра которого валялось в гараже уже лет пять.
Ну и сама процедура. Завожу двигатель, и он работает минут пять на холостых оборотах для прогрева. При этом гидрокомпенсаторы застучали. Сливаю масло, фильтр пока не трогаю. Пробку не закрываю около часа, масло все это время потихоньку капает из поддона. Потом заворачиваю пробку и заливаю всю канистру промывочного. Оно как вода жидкое какое-то… Завожу двигатель, а давление становится явно выше, чем было до этого! А гидрики застучали, как будто все 16. Странно… Ну ладно. Молотит двигатель минут 15, пока даже пару раз не сработал вентилятор. Во время прогрева раза три повышал на несколько секунд обороты до 3 — 4 тысяч. Гидрики то затихали, то снова начинали молотить, как потерпевшие. Заглушил двигатель, слил всю эту юшку и извлек фильтр. Стекало еще около часа. Ну а что дальше? Да что, поставил новый фильтр и залил новое масло. Завожу двигатель — тишина. Но давление почему-то стало немного ниже, чем было на предыдущем масле, и тем более ниже, чем на промывочном. Это все по показаниям стрелки на приборке, естественно. Показалось, что двигатель даже стал работать как-то ровнее. Греть не стал, заглушил, пошел спать.
И вот уже два дня наслаждаюсь полнейшим отсутствием каких-либо шумов, издаваемых двигателем. Надеюсь, что проблема основательно решена.
Источник