Гидрокомпенсаторы зазоров - устройство и принцип работы
Гидрокомпенсаторы зазоров
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 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.
Источник