Практически
все современные двигатели имеют гидрокомпенсаторы, автоматически
устраняющие зазоры в газораспределительном механизме.
Общие сведения
Газораспределительный механизм (ГРМ) двигателя внутреннего сгорания
обеспечивает распределение топливо-воздушной смеси (или воздуха в
дизелях) по цилиндрам и выпуск отработавших газов.
ГРМ состоит из следующих основных элементов (рис. 1):
распределительного вала, толкателей, штанг, одно- или двуплечих рычагов
(коромысел), клапанов и их пружин. Распределительный вал имеет кулачки
— выступы определенного профиля, задающие порядок и время открытия и
закрытия клапанов. Он может быть расположен в нижней части блока
цилиндров (нижнее расположение) или в его головке (верхнее
расположение) и приводится во вращение от коленчатого вала.
Рис. 1. Газораспределительные механизмы:
а — с нижним расположением распредвала; б и в — с верхним расположением распредвала; 1 — кулачок; 2 — толкатель; 3 — штанга;
4 — коромысло; 5 — одноплечий рычаг. |
При нижнем расположении распредвала усилие, необходимое для открытия
клапанов, передается к ним от кулачков через толкатели, штанги и
коромысла.
В ГРМ с верхним расположением распределительного вала привод клапанов
осуществляется кулачком либо непосредственно через толкатели, либо
через рычаги или коромысла.
В процессе прогрева двигателя (от температуры окружающего воздуха до
рабочей температуры) детали ГРМ нагреваются, что вызывает увеличение их
размеров. Это может привести к тому, что клапан перестанет плотно
закрываться. Чтобы избежать такого эффекта, в клапанном механизме
предусмотрен тепловой зазор (для впускных клапанов — от 0,15 до 0,25
мм, для выпускных — от 0,20 до 0,35 мм и более).
При эксплуатации двигателя происходит износ деталей ГРМ, приводящий к
увеличению теплового зазора. Поэтому периодически возникает
необходимость в его регулировке, операции довольно трудоемкой и
ответственной. Неправильно установленный тепловой зазор приводит к
неплотному закрыванию клапанов или характерному металлическому стуку,
вызывающему повышенный износ деталей ГРМ.
Гидравлические компенсаторы зазоров в ГРМ обеспечивают его безударную работу и полное закрытие клапанов.
Принцип действия гидрокомпенсатора
Заключается
в автоматическом изменении длины гидрокомпенсатора на величину равную
зазору в ГРМ. Это достигается перемещением его деталей под действием
пружины и подачей масла из системы смазки двигателя.
Устройство гидрокомпенсатора
Основными деталями гидрокомпенсатора являются: корпус, плунжерная пара, пружина плунжера и обратный клапан (рис. 2).
Рис. 2. Расположение гидрокомпенсаторов:
а — в толкателе с верхним распредвалом;
б — в толкателе с нижним распредвалом;
в — в коромысле;
г — в опоре рычага привода клапана ГРМ;
1 — кулачок;
2 — плунжер;
3 — втулка плунжера;
4 — полость под плунжером;
5 — пружина плунжера;
6 — пружина шарикового клапана;
7 — стопорное кольцо;
8 — рычаг привода клапана;
9 — дренажное отверстие. |
Корпусом может служить (в зависимости от конструкции привода
клапанов) цилиндрический толкатель, коромысло или часть головки блока
цилиндров.
Плунжерная пара состоит из:
- втулки, обеспечивающей движение плунжера в
строго заданном направлении. Зазор между ними составляет 5 — 8 мкм для
обеспечения герметичности;
- плунжера — стального
цилиндра, в нижней части которого имеется отверстие, соединяющее
полости внутри плунжера и под ним. В некоторых конструкциях с
одноплечим рычагом используется плунжер без внутренней полости, а
верхняя часть его имеет вид сферической головки и служит опорой.
Пружина плунжера расположена между ним и втулкой (в полости под плунжером).
Обратный клапан в большинстве случаев представляет собой стальной подпружиненный шарик.
Работа гидрокомпенсатора
Схема работы гидрокомпенсатора, корпусом которого является толкатель, представлена на рис. 3.
Рис. 3. Схема работы гидрокомпенсатора: h — зазор. |
Кулачок распредвала, повернутый к толкателю тыльной стороной, не
передает на него усилие и плунжерная пружина выдвигает плунжер из
втулки, выбирая зазор. В увеличившийся объем полости под плунжером
через шариковый клапан поступает масло из системы смазки. После ее
заполнения шариковый клапан закрывается под действием своей пружины.
Поворачиваясь выпуклой стороной к толкателю, кулачок начинает
перемещать его вниз. В этот момент гидрокомпенсатор передает усилие на
клапан ГРМ как «жесткий» элемент, так как шариковый клапан закрыт, а
масло в замкнутой полости под плунжером практически не сжимается.
При перемещении толкателя и, соответственно, плунжерной пары вниз
небольшая часть масла выдавливается через зазоры из полости под
плунжером. Длина гидрокомпенсатора незначительно уменьшается и
образуется зазор (упомянутый выше) между кулачком и толкателем. Утечки
компенсируются дополнительной порцией масла из системы смазки двигателя.
Расширение деталей при нагреве приводит к изменению объема
«пополняющей» порции масла и длины гидрокомпенсатора, то есть он
автоматически «выбирает» зазор как от теплового расширения, так и от
износа деталей ГРМ.
Основные неисправности
Использование
низкокачественного моторного масла и (или) его загрязненность
(например, при несвоевременной замене фильтра системы смазки и масла)
могут привести к следующим последствиям:
- увеличению зазора в плунжерной паре, что
вызывает повышенные утечки масла из полости под плунжером.
Гидрокомпенсатор не успевает выбирать зазоры в ГРМ, появляются
характерные стуки;
- износу или засорению шарикового клапана, вызывающему неплотное его закрытие и, соответственно, увеличение утечек масла из полости под плунжером;
- заклиниванию плунжерной пары,
которое полностью выводит гидрокомпенсатор из строя. В ГРМ возникают
ударные нагрузки, приводящие к повышенному износу деталей и
преждевременному выходу их из строя.
Засорение клапана в некоторых случаях может быть устранено промывкой
двигателя специальным маслом. Все остальные неисправности, как правило,
требуют замены гидрокомпенсаторов.
|