Устройство и принцип работы гидрокомпенсаторов

Гидрокомпенсаторы достаточно давно заняли твердую позицию среди основных деталей в двигателе современного автомобиля. В конце прошлого века, автоинженеры стремились к разработке технологичных и экономичных моторов автомобилей, обладающих хорошими тяговыми характеристиками на средних оборотах. И гидрокомпенсаторы при технологичных инженерных изысканиях того времени пришлись очень кстати. Принцип работы гидрокомпенсаторов достаточно прост — при помощи плунжерной пары, пружины и давления масла регулируется зазор между профилем распределительного вала и клапаном ГРМ. Соответственно, находясь между клапаном и распредвалом, гидрокомпенсатор меняет свою высоту и воздействует на степень открытия/закрытия клапана в зависимости от условий работы мотора.

Исторический экскурс

Гидрокомпенсаторы, они же — гидротолкатели или в простонародье «гидрики» появились достаточно давно. Разберем, зачем нужны компенсаторы и как они появились в моторах многих автомобилей.

Их появлением в конструкции газораспределительных механизмов автомобилей, водители во многом обязаны японским автоинженерам, так как именно они стали массово применять «гидрики» в конструкции системы ГРМ моторов. В то время, при проектировке ДВС, большое внимание уделялось не только его основным узлам (коленчатый вал, поршни, шатуны), но и деталям газораспределительного механизма. Инженеры постепенно «доводили» прежние поколения своих силовых агрегатов до совершенства. Так, на смену привычным механическим толкателям и пришли гидротолкатели.

Читайте также: Зачем и как часто нужно менять ремень ГРМ?

Конструкция механических толкателей, распространенная в то время, постепенно начала выходить из обихода. Обусловлено это следующими моментами:
— стандартный механический толкатель требует постоянного внимания и регулировки;
— механизм ГРМ с механическими толкателями производит больше шума, по сравнению с гидротолкателями.

Пришедшие на смену стандартным толкателям гидрокомпенсаторы, намного лучше подошли для использования в двигателях утилитарных автомобилей. Как известно, при повседневной эксплуатации машины в типовых задачах, «рабочие» обороты редко превышают отметку в 3500 оборотов на тахометре. Поэтому для подобных режимов работы (и даже вплоть до 5000), использование «гидриков» в механизме ГРМ полностью оправдывает себя ввиду тихой работы
и отсутствия необходимости в обслуживании.

Однако не всё так гладко: про «крутибельность» силового агрегата на оборотах выше 6000 лучше позабыть. Гидроопоры попросту не успевают справляться со своей основной задачей при работе на высоких оборотах, из-за чего они быстро выходят из строя и начинают стучать.

Как работают гидрокомпенсаторы

Устройство гидрокомпенсатора (гидроопоры) представляет собой металлическую конструкцию цилиндрической формы. С внешней стороны компенсаторы не имеют каких-либо характерных элементов (за исключением компенсаторов роликового типа).

Весь механизм данной детали как раз кроется внутри: там находится подпружиненный плунжер и его клапан (шарик), отдельная пружина этого узла (плунжерной пары), а для работоспособности компенсатора в нем присутствует специальный канал, по которому подводится масло из ГБЦ. Также во внутренней части имеется специальная компенсационная емкость, где скапливается масло в момент нажатия кулачком распредвала на компенсатор. Данная компенсационная емкость выступает в роли своеобразного накопителя и работает как демпфер.

В ситуациях, когда кулачок распредительного вала не давит на гидрокомпенсатор, соприкосновение компенсатора с распредвалом осуществляется за счёт работы пружины и плунжерной пары. Демпфер наполнен маслом, но этого количества недостаточно для работы плунжерной пары. Масляный канал в компенсаторе закрыт, а давление внутри не превышает такую отметку, чтобы произошло давление на клапан ГРМ.

Внешняя же часть компенсатора соприкасается с профилем (кулачком) распределительного вала и постоянно перемещается, таким образом определяется момент и время на которое клапан будет открыт. В момент работы, кулачок распредвала давит на тело компенсатора, тем самым преодолевая усилие от пружины и плунжерной пары, и, открывая масляный канал, необходимый для работы плунжерной пары. Таким образом, при надавливании кулачка распредвала на компенсатор, происходит поступление масла в компенсатор, повышение давления в нём и его работа — открытие клапана ГРМ в нужный момент. Плунжерная пара же выступает регулятором и сразу же после прохождения кулачком вала определенной точки — начинает «стравливать» лишнее масло обратно в систему. В итоге за счёт работы плунжерной пары, разницы давления и теплового расширения металлов, обеспечивается подбор необходимого зазора и прижим компенсатора к распределительному валу.

Разновидности гидрокомпенсаторов

По принципу работы все типы компенсаторов одинаковы, но по конструкции они различаются. Самые распространенные в данный момент — гидротолкатели с плоским внешним подпятником под кулачок распредвала. Чуть менее распространенные — роликовые толкатели, встречаются они в основном на силовых агрегатов японского производства.

К более архаичным вариантам можно отнести гидроопоры в разном исполнении:
— под стандартное верхнеклапанное исполнение;
— под установку в рычаги/коромысла.

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.

2. 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.

3. 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.

4. 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.

5. 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.

Преимущества и недостатки

Конструкция механизма газораспределения с применением гидротолкателей имеет свои неоспоримые преимущества, такие как:
— длительный ресурс работы;
— отсутствие необходимости в обслуживании;
— тишина при работе (по сравнению с толкателями).

Недостатки гидрокомпенсаторов:
— высокая стоимость деталей (по сравнению с классическими толкателями);
— сложная конструкция и как следствие — меньшая надежность;
— требуют использования качественного масла.

О холодном пуске замолвите слово

Многие автовладельцы часто жалуются на то, что во время запуска двигателя машины в зимний период возникает характерный цокот гидрокомпенсаторов. Возникновение этого паразитного стука при запуске мотора «на холодную» — распространенная ситуация, обусловленная следующими моментами:
— использование масла повышенной вязкости;
— запуск двигателя без предварительного подогрева (в теплом гараже, либо за счёт предпускового подогревателя);
— запуск машины при отрицательных температурах (ниже -10-15 градусов).

Использование масла с высокой вязкостью при отрицательных температурах ведет к тому, что коленчатому валу, намного сложнее проворачивать мотор. Вторичный вал и привод дополнительных агрегатов страдают этой же проблемой, поэтому вязкое масло при запуске двигателя достаточно долго разжижается и доходит до компенсаторов.

В случае, если парковать автомобиль в теплом гараже нет возможности, то следует использовать предпусковые обогреватели двигателей и заливать масло с низкой степенью вязкости. Также не лишним будет потратить чуть больше времени на прогрев мотора, а после начала движения — избегать сильных нагрузок до тех пор, пока ДВС не выйдет на свою «рабочую» температуру.