Гидрокомпенсаторы газораспределительного механизма

Одна из основных систем двигателя внут­реннего сгорания - газораспределительный механизм (ГРМ). Он отвечает за распреде­ление по цилиндрам бензино-воздушной смеси в бензиновых двигателях (или возду­ха — в дизельных) и за выпуск выхлопных газов. Клапанный механизм действует в чрезвы­чайно жестких условиях. Его детали испыты­вают высокие ударные и инерционные нагруз­ки, а также термические напряжения (клапа­ны работают при очень высокой температу­ре, причем нагрев их весьма неравномерен). Кромки тарелок клапанов и седла подверга­ются эрозии, а распределительные валы, тол­катели и направляющие втулки — действию трения. При этом все детали механизма дол­жны действовать четко и слаженно, ведь от правильности их работы зависят все харак­теристики двигателя, начиная с мощности и кончая составом выхлопных газов.

Во время прогрева двигателя детали газо­распределительного механизма нагреваются и их размеры увеличиваются. Чтобы при высокой температуре клапаны плотно зак­рывались, между элементами ГРМ необхо­димо оставлять небольшие тепловые (тер­мические) зазоры. Необходимо заметить, что впускные и выпускные клапаны нагреваются до раз­ной температуры (выпускные существенно горячее впускных), поэтому и зазоры на них могут быть разными. В двигателях большин­ства легковых автомобилей величина зазо­ра на впускных клапанах составляет 0,15— 0,25 мм, а на выпускных — 0,2—0,35 мм и даже больше.

Если тепловой зазор отрегулирован не­правильно, в зависимости от того, «в какую сторону» сделана ошибка, могут возникнуть разные технические неисправности.

В результате износа деталей автомо­бильного двигателя зазоры на клапанах газораспределительного механизма не­избежно увеличиваются, поэтому время от времени приходится их регулировать. Занятие это не слишком сложное, но тру­доемкое, требующее определенной ква­лификации и внимательности. Избежать частой регулировки клапанного механиз­ма и сделать его работу более мягкой по­могают гидрокомпенсаторы. В реферате рассказывается о том, как они устроены и ка­ких сюрпризов ждать, если установить гид­рокомпенсаторы на свой автомобиль.

2 Устройство гидрокомпенсаторов

Суть работы гидрокомпенсатора заключается в автоматическом изменении своей длины на величину, равную тепловому зазору клапанов. Детали компенсатора перемещаются одна относительно другой, во-первых, под действием встроенной в него пружины, во-вторых, за счёт подачи масла под давлением из системы смазки двигателя.

Обычный гидрокомпенсатор представляв собой корпус, внутри которого установлена подвижная плунжерная пара, состоящая в свою очередь из втулки и подпружиненного плунжера с шариковым клапаном (см. рису­нок 1).

Плунжерная пара - самая ответственная часть гидрокомпенсатора. Зазор между втулкой и плунжером составляет всего 5—8 микрон. Благодаря этому, с одной стороны, детали более или менее свободно перемещаются относительно друг друга, с другой - сохраняется герметичность соединения. В нижней части плунжера есть отверстие, которое закрывается обратным шариковым клапаном. Меж­ду втулкой и плунжером установлена доста­точно жесткая пружина.

Когда кулачок распределительного вала располагается тыльной стороной к толкате­лю, между корпусом и распределительным валом остается тепловой зазор. Масло поступает в плунжер через масляный канал из системы смазки (а). Одновременно с этим плунжер под действием пружины поднимается и компенсирует зазор, а в полость под плунже­ром через шариковый клапан из системы смазки двигателя также попадает масло. По мере того как вал поворачивается, кулачок перестаёт давить на толкатель и перемещает его вниз (б). Обратный шариковый клапан в этот момент закрывается, и плунжерная пара начинает работать как жесткий элемент (масло можно считать несжимаемой жидкостью), предавая усилие на клапан (в). Небольшая часть масла все же выдавливается из-под плунжера через зазор между ним и втулкой. Утечка компенсируется поступлением масла из системы смазки. Из-за нагревания деталей во время работы двигателя происходит некоторое изменение длины гидрокомпенсатора, но система сама автоматически компенсирует зазор, изменяя объем дополнительной порции масла.

а) б) в)

Рисунок 1-Работа гидрокомпенсатора теплового зазо­ра клапанов газораспределительного меха­низма: 1 — распределительный вал с кулач­ками; 2 — корпус; 3 — плунжер; 4 — втулка плунжера; 5 — шариковый клапан; 6 — пру­жина плунжера; 7 — обратный шток клапа­на; 8 — масляный канал системы смазки дви­гателя; 9 — полость под плунжером; 10 — тепловой зазор.

1 Анализ существующих конструкций

Корпусом гидрокомпенсатора может служить цилиндричес­кий толкатель (такая конструкция применяется на двигателях ВАЗ-2108), часть головки блока цилиндров (ВАЗ-2101-ВАЗ-2106). На двигатели УМЗ 331.10 иногда ставят гидрокомпенсаторы, корпусом которых служат элементы рычагов привода клапанов.

На кон­вейер ЗМЗ некогда поставля­ли немецкие толкате­ли INAF-46580.21. Их основной недостаток - высокая цена; изделия выпускали, чуть ли не специально для ЗМЗ. Кроме того, есть и технический недочет. Под действием силы тяжести масло из такого толкателя при выклю­ченном моторе вытекает... Следствие - сухое трение при очередном пуске мотора, продолжающееся до тех пор, пока давление в системе не вырастет до номинала и масло вновь не посту­пит внутрь. Аналогичную конструк­цию имеют пермские толкатели ГТ-35 , отличающиеся от прототипа не в лучшую сторону по качеству изг