Гидрокомпенсаторы принцип работы кратко

Обновлено: 02.07.2024

Сегодня подробно разберем, что такое гидрокомпенсаторы и как они работают. Посмотрим это на наглядном примере. Попробую объяснить их устройство и назначение в автомобиле.

Что это такое

Внутри двигателя есть газораспределительный механизм, который отвечает за степень и скорость открытия впускных и выпускных клапанов. Сами клапана открываются непосредственно при помощи распределительного вала ГРМ.

У него есть кулачки – отливы на вале определенной формы и размера. Когда он начинает вращаться, они воздействуют на клапан, надавливая на него, клапан идет вниз, он открывается. Когда кулачек проворачивается и воздействие прекращается, клапан закрывается.

При нагреве металла изменяются линейные размеры деталей. Это относится к валу и клапану. Чтобы не происходило заклинивание при расширении, между ними устанавливается тепловой зазор. Он имеет размеры в десятые доли миллиметра, невооруженным глазом его не видать.

Из чего они состоят

Их существует несколько видов:

Гидротолкатель;
Гидроопора;
Роликовый гидротолкатель;
Гидроопора для установки в рычаг или коромысло.

Конструкция у всех схожа. Есть основные элементы, за счет которых гидрокомпенсатор работает:

Корпус с отверстием для подачи масла;
Палец с пружиной и клапаном в виде шарика.

Как работают гидрокомпенсаторы

Масло подается через отверстие в корпусе. Палец, под действием возвратной пружины, набирает масло в полость корпуса по принципу медицинского шприца (наглядный пример показан в ролике ниже).

При этом часть масла может выйти из-под клапана. Пружина поднимает палец, он вновь добирает недостающей жидкость, чтобы плотно упираться в кулак. Таким образом, автоматически происходит уменьшение теплового зазора.

Это общий принцип работы гидрокомпенсаторов автомобиля. В зависимости от конструкции некоторые детали могут меняться. Например, в гидротолкателях давление масла, создаваемого масляным насосом, передавливает упругость возвратной пружины шарика-клапана. Жидкость набирается в полость плунжера и выталкивает его. Давление уравнивается до и после клапана, он запирается. Кулачок распределительного вала давит гидроопору, она на клапан. В таком случае потери давления через клапан минимальны. Поэтому подобные виды гидрокомпенсаторов считаются лучшими.

Теперь смотрим видео, где доходчиво на примере медицинского шприца показан принцип работы гидрокомпенсаторов в автомобиле.

В этом видосе можно более подробно узнать про гидроопоры, гидротолкатели, из чего они состоят и как работают:

Почему стучат гидрокомпенсаторы?

Если это устройство автоматически регулирует зазор, а точнее его убирает, то металлического стука не должно быть слышно. А он есть! Это происходит по нескольким причинам:

Кроме этого, происходит повышенный износ кулачков распредвала. Если запустить эту проблему, то можно попасть на замену распределительных валов ГРМ двигателя, а это уже существенные деньги.

На видео наглядно показаны последствия стука гидрокомпенсаторов для распредвала:

Детали газораспределительного механизма двигателя в процессе работы испытывают большие нагрузки и высокую температуру. От нагрева они расширяются неравномерно, так как сделаны из разных сплавов. Для обеспечения нормальной работы клапанов в конструкции должен быть предусмотрен специальный тепловой зазор между ними и кулачками распредвала, который закрывается в процессе работы мотора.

Устройство гидрокомпенсатора

Применение гидрокомпенсаторов предполагает наличие следующих преимуществ:

отсутствие необходимости периодической регулировки клапанов;
правильная работа ГРМ;
уменьшения шума при работе мотора;
увеличение ресурса деталей газораспределительного механизма.

Основными компонентами гидрокомпенсатора являются:

корпус;
плунжер (плунжерная пара);
втулка плунжера;
пружина плунжера;
клапан плунжера (шарик).

Принцип работы

Работу детали можно описать несколькими этапами:

Кулачок распредвала не оказывает давления на компенсатор и повернут к нему тыльной стороной, при этом между ними присутствует небольшой зазор. Плунжерная пружина внутри гидрокомпенсатора толкает плунжер из втулки. В это время под плунжером образовывается полость, которая заполняется маслом под давлением через совмещенный канал и отверстие в корпусе. Объем масла набирается до нужного уровня и шариковый клапан закрывается под действием пружины. Толкатель упирается в кулачок, движение плунжера прекращается, и масляный канал перекрывается. При этом зазор исчезает.
Когда кулачок начинает поворачиваться, он нажимает на гидрокомпенсатор, перемещая его вниз. За счет набранного объема масла плунжерная пара становится жесткой и передает усилие далее на клапан. Клапан под давлением открывается и в камеру сгорания поступает топливовоздушная смесь.
Во время движения вниз немного масла вытекает из полости под плунжером. После того как кулачок пройдет активную фазу воздействия цикл работы повторяется вновь.

Гидрокомпенсатор также регулирует зазор, возникающий вследствие естественного износа деталей ГРМ. Это простой, но в то же время сложный по исполнению механизм с точной подгонкой деталей.

Правильная работа гидравлических компенсаторов во многом зависит от давления масла в системе и от степени его вязкости. Слишком вязкое и холодное масло не сможет в нужном количестве поступить через каналы в тело толкателя. Слабое давление и протечки также снижают работоспособность механизма.

Виды гидрокомпенсаторов

В зависимости от компоновки ГРМ и места установки различают четыре основных вида гидрокомпенсаторов:

Все виды несколько отличаются по конструкции, но имеют один и тот же принцип действия. Наибольшее распространение в современных автомобилях получили обычные гидротолкатели с плоской опорой под кулачок распредвала. Данные механизмы устанавливаются непосредственно на стержне клапана. Кулачок распредвала воздействует на гидротолкатель напрямую.

При нижнем расположении распредвала устанавливаются гидроопоры под рычаги и коромысла. В таком положении кулачок толкает механизм уже снизу, а усилие на клапан передается через рычаг или коромысло.

По такому же принципу работают и роликовые гидроопоры. Для меньшего воздействия трения применяются ролики, которые контактируют с кулачками. Роликовые гидроопоры применяются в основном на двигателях японского производства.

Преимущества и недостатки

Гидравлические компенсаторы позволяют избежать множества технических проблем при эксплуатации двигателя. Отпадает необходимость регулировки теплового зазора, например, с помощью шайб. Также гидротолкатели уменьшают уровень шума и ударные нагрузки. Плавная и правильная работа снижает износ деталей ГРМ.

Среди преимуществ есть и свои недостатки. Двигатели, в которых используются гидрокомпенсаторы, имеют свои особенности эксплуатации. Самый явный из них – неровная работа холодного двигателя на момент запуска. Появляются характерные стуки, которые при достижении температуры и давления исчезают. Это происходит из-за того, что при запуске давление масла недостаточное. Оно не поступает в компенсаторы, поэтому появляется стук.

Еще одним недостатком можно назвать стоимость деталей и обслуживание. Если потребуется замена, то это стоит доверить мастеру. Также гидрокомпенсаторы требовательны к качеству масла и работе всей системы смазки. Если залить некачественное масло, то это может напрямую сказаться на их работе.

Основные неисправности, возможные причины и замена

Появившийся стук говорит о неисправностях в газораспределительном механизме. Если стоят гидрокомпенсаторы, то причина может быть в них:

Неисправность самих гидротолкателей: выход из строя плунжерной пары или заклинивание плунжеров, заклинивание шарикового клапана, естественный износ.
Низкое давление масла в системе.
Засорение масляных каналов в головке блока цилиндров;
Попадание воздуха в систему смазки.

Определить неисправный компенсатор зазора обычному автолюбителю бывает достаточно трудно. Для этого, например, можно воспользоваться автомобильным стетоскопом. Достаточно прослушать каждый гидрокомпенсатор, чтобы определить неисправный по характерному стуку.

Также работоспособность гидрокомпенсаторов можно проверить, если удастся снять их с двигателя. В заполненном состоянии они не должны сжиматься. Некоторые виды можно разобрать и определить степень износа внутренних деталей.

Специалисты рекомендуют менять не отдельные компенсаторы, а сразу все. Делать это нужно после 150-200 тысяч километров пробега. На такой дистанции они подвергаются естественному износу.

При замене гидравлических компенсаторов зазора нужно соблюдать некоторые нюансы:

Новые гидротолкатели уже заполнены масляным составом. Удалять это масло не нужно. Масло смешивается в системе смазки, и воздух не попадет в систему.
Нельзя ставить “пустые” компенсаторы (без масла) после промывки или разборки. Так в систему попадает воздух.
После установки новых гидрокомпенсаторов рекомендуется несколько раз провернуть коленчатый вал. Это делается для того, чтобы плунжерные пары пришли в рабочее состояние, и повысилось давление.
После замены гидротолкателей рекомендуется поменять масло и фильтр.

Чтобы гидрокомпенсаторы доставляли как можно меньше проблем при эксплуатации, нужно использовать качественное моторное масло, которое рекомендуется в руководстве по эксплуатации автомобиля. Также необходимо соблюдать регламент замены масла и фильтра. Соблюдая эти правила, гидравлические компенсаторы прослужат долго.

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

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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

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.

Стоит помнить, что запуск мотора при отрицательных температурах всегда сложнее, поэтому рекомендуется устанавливать предпусковые подогреватели или парковать автомобиль в отапливаемых гаражах.

Что такое гидрокомпенсатор

Гидрокомпенсатор — это специальный механизм в двигателе внутреннего сгорания, который регулирует величину теплового зазора клапана мотора. Раньше ее приходилось время от времени корректировать вручную. С появлением гидрокомпенсаторов, необходимость в этой процедуре исчезла, так как они это делают автоматически.

Зачем нужен гидрокомпенсатор

В каждом четырехтактном двигателе внутреннего сгорания есть впускные и выпускные клапаны, которые наполняют цилиндры топливовоздушной смесью и отводят отработавшие газы. Их работой управляет распределительный вал, специальные кулачки которого в нужный момент толкают клапан внутрь цилиндра. Между кулачком распредвала и деталью, которая открывает клапан, имеется зазор — он и называется тепловым. Его задача компенсировать неизбежное линейное расширение металлов от нагрева в момент работы двигателя. Как правило, величина зазора задается производителем — это десятые доли миллиметра, отчего увидеть невооруженным глазом его не получится.

В случае, если зазор будет слишком маленьким, клапан перестанет плотно закрываться для герметизации камеры сгорания. Если слишком большим, то клапан отроется поздно или частично, что ухудшит наполняемость цилиндра топливовоздушной смесью.

Таким образом, гидрокомпенсатор позволяет автоматически регулировать эту величину, он также обеспечивает:

простоту обслуживания двигателя, поскольку не требует периодической ручной регулировки;
меньший шум при работе ДВС;
регулировку зазора от естественного износа деталей;
больший срок службы всего агрегата.

Конструкция гидрокомпенсаторов, как правило, едина. Принципиально разным будет их расположение — в гнездах клапанных коромысел (на двигателях типа SOHC, с одним распределительным валом) или в гнездах в головке блока цилиндров (для моторов DOHC, с двумя распределительными валами).

Как работает гидрокомпенсатор

плунжера;
втулки плунжера;
пружины клапана плунжера;
шарика (клапан плунжера);
масляных каналов.

Основная деталь гидрокомпенсатора — плунжер. Через шариковый клапан в полость под ним поступает масло. Как только объем заполнится, то под действием пружины клапан закрывается.

Когда кулачок распредвала соприкасается с рабочей поверхностью гидрокомпенсатора, создается давление и клапан запирается. В итоге усилие от кулачка распредвала передается на гидрокомпенсатор, который в свою очередь открывает клапан.

В момент работы двигателя объем масла, необходимого для заполнения плунжера, автоматически меняется, тем самым регулируется тепловой зазор.

Почему стучит гидрокомпенсатор

Работа гидрокомпенсатора может сопровождаться стуком, похожим на стрекот. Но появление посторонних звуков не всегда означает неисправность самого гидравлического толкателя.

загрязнение каналов гидрокомпенсаторов. Разогретое масло становится более жидким и лучше проходит через каналы, поэтому шум может пропадать спустя время;
использование более густой смазки, нежели предписано производителем;
износ клапана гидрокомпенсатора, из-за которого шариковый механизм может стравливать масло.

грязное или некачественное масло. Проблема, как правило, исчезает как только вместо старой смазки будет залита новая;
неисправность масляного насоса и, соответственно, падение давления во всей системе смазки;
избыток или нехватка масла в картере;
износ и/или поломка самого гидрокомпенсатора.

Как проверить гидрокомпенсатор

Звук неисправного гидрокомпенсатора резкий, похож на стрекот, исходит от верхней части двигателя из-под клапанной крышки. Услышать из салона его получается не всегда, особенно — при хорошей шумоизоляции.

Шум, как правило, идет по нарастающей — от легкого шелеста до сильного цокота. Если же сильный стрекот появился сразу, есть смысл проверить уровень масла — он может быть недостаточным, а гидрокомпенсаторы отреагируют на это первыми.

Также рекомендуется осмотреть поддон картера двигателя. Вполне возможно, что на картере при ударе на бездорожье появилась вмятина, из-за которой маслоприемник перестал работать оптимальным образом.

Когда цокот возник точно после очередной замены масла, скорее всего, вместо качественной смазки была приобретена подделка.

Что делать, если стучат гидрокомпенсаторы

Часто, чтобы восстановить работоспособность гидравлического толкателя, хватает обычной замены масла и фильтра. Если после этой процедуры стук не пропал, то, скорее всего, придется заменить сами гидрокомпенсаторы. Когда владелец редко обновлял моторное масло, может потребоваться замена масляного насоса или очистка магистралей двигателя.

Если после запуска мотора из-под клапанной крышки стал появляться легкий стук, то какое-то время ехать на автомобиле еще можно. Однако откладывать визит в автосервис надолго не стоит. Неисправный гидрокомпенсатор может привести к поломке газораспределительного механизма и/или головки блока цилиндров.

Как предотвратить поломку

Чтобы предотвратить поломку гидрокомпенсаторов, нужно придерживаться общих рекомендаций производителя по замене масла. Обычно это делают в ходе ежегодного ТО, но в ряде случаев интервал можно сократить — например, перед долгой поездкой или вождении в экстремальных условиях, под нагрузкой и прочее.

Регулярной замены гидрокомпенсаторы не требует. В среднем рабочий ресурс этих деталей, при условии бережной эксплуатации, не менее 200 тысяч километров пробега.

Читайте также: