Как работают гидрокомпенсаторы клапанов змз 406 (6 видео)

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.

Содержание

Конструкция гидрокомпенсаторов
Принцип действия гидрокомпенсаторов
«Плюсы» и «минусы» использования гидрокомпенсаторов в двигателях
Обратная сторона… опоры
Диагностика и замена гидрокомпенсаторов
Секреты установки гидрокомпенсаторов
Прокачка гидрокомпенсаторов
Стук гидрокомпенсатора – вероятные причины и их решение.
📽️ Видео

Видео:ГИДРОКОМПЕНСАТОРЫ НЕ БУДУТ СТУЧАТЬ ЕСЛИ СДЕЛАТЬ ТАК! Knocking liftersСкачать

Конструкция гидрокомпенсаторов

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.

Видео:Гидрокомпенсатор - строение и принцип работы в 3D анимацииСкачать

Принцип действия гидрокомпенсаторов

Когда кулачок распредвала расположен тыльной стороной к корпусу толкателя (рис. 2а), внешней сжимающей нагрузки нет и между корпусом и кулачком холодного двигателя имеется зазор (Н). 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 (рис. 2б). 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.

Читайте также: Клапан отсечки воздуха камаз

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.

Видео:"ГТ" ПОЧЕМУ ОПЯТЬ СТУЧИТ КОМПЕНСАТОР ЗМЗ 405/406Скачать

«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.

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.

Видео:Зачем РАЗРЯЖАТЬ гидрокомпенсаторы перед установкой ДВС ЗМЗ АвторемонтСкачать

Обратная сторона… опоры

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.

Видео:Гидрокомпенсаторы.Устройство и почему нет компрессии.Скачать

Диагностика и замена гидрокомпенсаторов

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.

Видео:Зазор клапанов ЗМЗ-406, после ремонта головки.Скачать

Секреты установки гидрокомпенсаторов

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.

Видео:Зачем нужно разряжать гидрокомпенсаторы перед установкой и как продлить срок их службыСкачать

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.

Замена компенсаторов — удовольствие не из дешевых. Стоимость одного нового ГК в зависимости от его типа — 27-109 грн. Работа по замене комплекта гидрокомпенсаторов на СТО обойдется владельцу еще в 150-170 грн. Если клапаны «застучали» (из-за износа плунжерной пары), можно на время отодвинуть ремонт, заменив масло в двигателе более вязким. Допускается замена синтетического масла полусинтетическим, а в подержаных иномарках — даже минеральным. Хотя в последнем случае, как мы ранее упоминали, возможно появление других отрицательных явлений.

Видео:#ГИДРОКОМПЕНСАТОРЫ двигателей #ЗМЗ, разборка, сборка, прокачкаСкачать

Стук гидрокомпенсатора – вероятные причины и их решение.

Есть две причины стука гидрокомпенсатора – в его внутреннюю полость не поступает масло (или поступает, но мало), изношены рабочие поверхности, из-за чего масло из наполненного компенсатора выдавливается наружу. Масло может не поступать в гидрокомпенсатор из-за попадания металлической стружки (остатки производства) в очень тонкий канал или из-за его закоксовывания при использовании некачественной смазки. Проблемы из-за стружки обычно возникают на этапе обкатки или после нее. Если же стук в приводе клапанов начал появляться после 20 тыс. км, вероятнее всего, закоксовались тонкие масляные каналы.

Заклинивший гидрокомпенсатор – это, как правило, результат использования некачественного масла.

В последнем случае проблему может решить промывка двигателя с использованием соответствующей добавки к маслу. Если после пробега, указанного в инструкции к промывке, стук на прогретом и на холодном двигателе не исчез, придется демонтировать гидрокомпенсатор и промыть его (если он разборный), или заменить на новый. Канал в головке блока можно почистить с помощью ершика для чистки зубов. В двигателях ЗМЗ-406, которые устанавливали на модификации «Газели», встречаются как разборные, так и неразборные гидрокомпенсаторы.

Если стук исчез после промывки двигателя, желательно сменить масло. И не экономьте, а залейте в мотор хорошее масло – тот тип и сорт, который указан в руководстве по эксплуатации машины.

Владимир Корницкий
Фото Юрия Нестерова