Толкатель клапана что это
Отличие толкателя клапана с гидрокомпенсатором от обычного толкателя
В современных автомобильных двигателях для открытия клапанов газораспределительного механизма (ГРМ) применяют две основные разновидности толкателей: механические и с гидрокомпенсацией (в народе их называют просто «гидрики»). И те и другие, имеют как свои достоинства, так и недостатки. В краткой обзорной статье мы попробуем разобраться в их принципиальных отличиях. А также, что лучше при повседневной эксплуатации транспортного средства – гидрокомпенсатор или обычный механический толкатель. Причем чтобы проще было сравнивать будем рассматривать обе разновидности (обычную и гидравлическую) одной геометрической формы, а именно, в виде стаканчика (так называемой шляпкообразной).
Тепловой зазор и принцип работы механического толкателя
Напомним вкратце, как работает газораспределительный механизм (ГРМ) двигателя автомобиля. При вращении распредвала происходит его «наезд» (если быть точнее, то выступающей частью, которую называют кулачком) на поверхность толкателя, опирающегося на шток клапана. В этот момент происходит открытие последнего. Когда кулачок перестает «контактировать» с толкателем, возвратная пружина закрывает клапан. Казалось бы все просто. Но, по мере прогрева мотора все металлические элементы конструкции расширяются. Это известно всем еще из школьного курса физики. В двигателях, оборудованных обычными механическими толкателями, изначально для компенсации температурного расширения элементов предусмотрен определенный зазор. По мере прогрева он уменьшается, и мотор начинает уверенно выдавать все заявленные производителем характеристики. Если бы этого не было сделано, то в прогретом двигателе расширенные элементы ГРМ в лучшем случае испытывали бы повышенные нагрузки (что привело бы к их преждевременному износу), в худшем – их просто бы заклинило.
Достоинства и недостатки механического толкателя
К несомненным достоинствам обычных толкателей стоит отнести:
Самым главным недостатком простой и достаточно надежной конструкции механического толкателя является необходимость периодической ручной регулировки величины теплового зазора (такую процедуру у современных транспортных средств приходится производить не так уж часто – через каждые 80000÷100000 км пробега). Как это делают? Сначала производят замер величины зазора с помощью специальных щупов. Затем подбирают регулировочную шайбу (если она есть, как например, во многих двигателях семейства переднеприводных автомобилей ВАЗ) необходимой толщины. Но, не всегда это возможно сделать. У многих иномарок приходится менять толкатель на новый, так как регулировочная шайба в их конструкции просто не предусмотрена.
Кратко об устройстве и принципе работы гидрокомпенсатора
По внешнему виду гидрокомпенсатор мало чем отличается от обычного механического толкателя. Не будем подробно расписывать внутреннее технологическое устройство «гидрика». Отметим только, что на его корпусе имеется специальная канавка и отверстие для подачи внутрь масла, а в самой головке блока цилиндров обустроены специальные каналы.
Принцип работы гидрокомпенсатора в кратком изложении:
На заметку! При вращении распредвала отверстие в корпусе гидрокомпенсатора циклически проходит мимо масляного канала блока цилиндров. При этом происходит выравнивание давления смазывающей жидкости снаружи (то есть в самом двигателе) и внутри корпуса «гидрика». В результате происходит постоянный контакт поверхностей распредвала и толкателя.
Плюсы и минусы толкателей с гидрокомпенсацией
Гидрокомпенсаторы обладают целым рядом неоспоримых достоинств (по сравнению со стандартными механическими толкателями):
Почему же не все автопроизводители спешат перейти к таким удобным в эксплуатации автоматическим приспособлениям регулировки зазора? Да потому, что как любые технические приспособления, они обладают рядом недостатков:
В заключении
Количество приверженцев гидрокомпенсаторов приблизительно равно числу «упорных» почитателей обычных механических толкателей. Кто-то при тюнинге своего автомобиля меняет «механику» на «гидрики». Кто-то (с точностью до наоборот) устанавливает в мотор «стаканчики» с регулировочными шайбами (вместо штатных гидротолкателей). Наш совет: регулярно меняйте масло и проводите все предусмотренные производителем профилактические мероприятия, и ваш двигатель прослужит долго, независимо от того какой способ открытия клапанов (механический или гидравлический) применен инженерами при проектировании конкретного автомобиля.
Гидравлические или механические толкатели клапанов — что лучше для мотора
Одной из актуальных проблем современных автомобильных двигателей является так называемый тепловой зазор. Он образуется между каждым из клапанов и кулачков на распределительном валу. Чтобы мотор выдавал максимальное КПД, необходимо полное отсутствие теплового зазора, однако в реальности этого не бывает.
Тепловой зазор и принцип работы механического толкателя
Во время работы автомобильного мотора происходит расширение металлов, тепловой зазор так или иначе возникает. Чем больше прижимаются друг к другу работающие металлические части, тем больше вероятность их заклинивания. Чтобы этого не допустить, принудительно создаётся такое расстояние, которое на холодном двигателе довольно велико, но при нагревании на горячем будет стремиться к минимуму. Чтобы устранить эту проблему, конструкторы придумали деталь под названием гидрокомпенсатор — она пришла на смену традиционному толкателю.
Главная цель, ради которой устанавливается толкатель, — уменьшить износ точек соприкосновения верхнего штока клапана с одной стороны и кулачка распредвала — с другой. Для этого толкатель изготавливают с большим диаметром по сравнению с диаметром штока. Обычно эта величина колеблется в диапазоне от 25 до 40 мм. Обязательно необходимо контролировать и регулировать их не реже, чем через 120 тысяч пройденных километров.
Достоинства и недостатки механического толкателя
Толкатели имеют цилиндрическую форму и могут быть либо разборными, либо цельнометаллическими. В старых версиях их конструкции были оснащены коромыслами.
Основные преимущества, благодаря которым регуляторы механического типа долгое время выпускались и продолжают устанавливаться в современные двигатели:
Однако механические толкатели несовершенны — их главные недостатки сводятся к следующим качествам:
Устройство и принцип работы гидрокомпенсатора
Устройство большинства известных современных гидрокомпенсаторов является практически идентичным. Как всегда, это металлический корпус, внутрь которого производитель помещает плунжерную пару. Она оснащается так называемым «шариковым» клапаном. Компенсатор может быть установлен в привод клапанов — в этой ситуации движущим элементом является только сам плунжер.
Необходимо обеспечить высокую герметичность узла и подвижность его элементов. Для этого делают совсем крохотный зазор между втулкой и плунжером. Последний может выталкиваться пружиной до практически полной ликвидации зазора. В этом случае масло перетекает во внутреннюю полость, заполняя её. Постоянная жёсткая связь гидротолкателя с другими деталями газораспределительного механизма приводит к отсутствию зазоров. Сам толкатель компенсирует своей конструкцией даже изменение длины собственных деталей.
Принцип работы гидрокомпенсаторов, в отличие от толкателей, сводится к определённому порядку действий. Вначале кулачок смотрит на толкатель своей обратной стороной. Усилие не передаётся, а плунжерная пружина самостоятельно определяет размер необходимого зазора. Как только полость будет заполнена маслом, произойдёт срабатывание шарикового клапана и закрытие полости.
Кулачок разворачивается уже другим профилем, нажимает на толкатель и движет его вниз. Обратный клапан закрыт, но сжатия масла не происходит. Небольшой его объём выдавливается сквозь предназначенные для этого зазоры. Происходит уменьшение длины гидрокомпенсатора с образованием зазора между толкателем и кулачком. Количество масла снова восстанавливается до прежнего уровня.
Такое периодическое тепловое расширение деталей в пределах узла клапанов вызывает изменения объёма масла и длины гидрокомпенстора. В этом они отличаются от толкателей. Восстановление зазора происходит автоматически, в том числе и вследствие естественного износа толщины деталей ГРМ. Для корректной работы регуляторов зазора гидравлического принципа действия необходимо высокое качество смазки.
Плюсы и минусы толкателей с гидрокомпенсацией
Многие водители, которые не знакомы досконально с особенностями работы ГРМ, не могут определиться, что лучше: толкатели или гидрокомпенсаторы нового принципа действия. На самом деле их внедрение дало целый ряд преимуществ:
Нельзя не упомянуть о ряде недостатков в работе гидрокомпенсаторов, вызванных особенностями их эксплуатации. При запуске холодного мотора давление масла в системе находится на минимальном уровне — из-за этого толкатели гидравлического типа могут работать неустойчиво. Они также способны и сами выйти из строя, если сильно загрязняются масляные каналы. К тому же самому результату приводит пользование некачественным маслом или загрязнение масляного фильтра.
Если посадочный зазор увеличен больше необходимой величины, масло из камеры уходит повышенными темпами. Компенсаторы начинают терять необходимую жесткость. Уменьшается усилие, передаваемое кулачком на клапан. Эти и другие отличия гидрокомпенсаторов приводят к ситуации, когда зазор не выбирается автоматически так, как следует.
Если они не будут заполнены маслом или, наоборот, завоздушены, то основную функцию не смогут выполнять эффективно. Как следствие, водитель может слушать ударные нагрузки и характерные стуки двигателя. В итоге ускоряется износ элементов ГРМ, а показатели работы мотора ухудшаются. Вот почему необходимо уделить повышенное внимание количеству смазки в системе и своевременной её замене.
Для чего нужен толкатель клапана
Толкатель клапана: описание и фото
В любом двигателе внутреннего сгорания есть система фаз газораспределения. Она включает в себя цепной или ременной привод, шестерни, впускные и выпускные клапана. Последние регулируют подачу и выпуск топливно-воздушной смеси, которая сгорает в камере цилиндра. Также здесь используется толкатель клапана двигателя. Что это за устройство и в чем его особенности? Обо все этом – далее в нашей статье.
Характеристика
Толкатель клапана (ВАЗ в том числе) являет собой элемент, предназначенный для передачи усилий на штангу от распределительного вала. На современных автомобилях используются механизмы бочкообразного типа. Их изготавливают из чугуна.
Другие разновидности
Некоторые толкатели клапана механические оснащены кулачками с прямым профилем.
О плоском основании
Толкатель клапана данного типа проворачивается на своих направляющих. Что это дает? Благодаря этому уменьшается проскальзывание между толкателем и кулачком. Также снижается износ распределителя. Он более равномерный. Что касается элементов роликового типа, они не должны проворачиваться на своих осях с закругленными концами.
Гидравлические
Весь процесс работы двигателя сопровождается большим тепловыделением. А поскольку большая часть механизмов силового агрегата выполнена из металла, ему свойственно расширятся. Соответственно, меняются тепловые зазоры, особенно на клапанах.
Как устроены?
В корпусе гидравлического толкателя имеется плунжер. В последнем есть две камеры. Это нагнетательная и камера подачи, в которую поступает смазка от двигателя во время работы. Далее это масло проходит через шариковый клапан в нагнетательную часть. Чтобы компенсировать зазоры с высокой точностью, объем жидкости дозируется в плунжере. Ее из корпуса толкателя выдавливает пружина. Таким образом, тепловой зазор восстанавливается до нормальных значений. Во время открытия впускного или выпускного клапана, масло находится в камере нагнетания. Шариковый клапан возвращает часть его назад, в камеру подачи. Когда корпус толкателя перемещается вверх, создается определенное давление жидкости. Масло не дает плунжеру переместиться относительно корпуса. Когда клапан закрывается, происходит утечка смазки со стороны плунжера. Однако при новом открытии этот недостаток компенсируется через нагнетательную камеру. При запуске двигателя, элементы газораспределительного механизма набирают рабочую температуру. Металл расширяется, а объем масла в камере нагнетания уменьшается. Благодаря слаженной работе механизма, компенсируются зазоры между клапанами. Также в работе задействуются такие элементы, как коромысло и штанга клапана. Ниже мы рассмотрим, что они собой представляют.
Штанга и коромысло
Первый элемент являет собой металлическую трубку диаметром 12 миллиметром.
Какой толкатель клапана выбрать?
Как мы уже отметили ранее, существуют механические, роликовые и гидравлические элементы. При замене данных деталей встает вопрос о выборе наилучшего типа толкателя. Итак, давайте по порядку. Механические элементы – это наиболее простые и удешевленные толкатели. Главный их недостаток – невозможность компенсирования зазора. В результате при наборе двигателем рабочей температуры они начинают издавать характерный шум. Все зазоры приходится выставлять вручную, через регулировочный болт. Что касается гидравлических, они автоматически выставляют все зазоры.
Как определить неисправность?
Поломку данного элемента можно выявить по характерным звукам. Поскольку деталь выставляет нужный зазор, при поломке будет слышен металлический звон под клапанной крышкой. С увеличением оборотов он усиливается. Это значит, что в корпус элемента не поступает масло или не работает одна из камер.
Когда это нормально?
Стоит отметить, что шум из клапанной крышки при запуске мотора – вполне нормальное явление.
Как выставить тепловой зазор?
Если это механический толкатель, придется делать это самостоятельно. Регулировка выполняется на холодном двигателе. Сперва необходимо открыть клапанную крышку. Далее выставляем четвертый цилиндр в верхней мертвой точке. Для этого следует совестить центральную риску на передней крышке ДВС с метой шкива коленвала. последний вращаем подходящим рожковым ключом за храповик. Далее приступаем к регулировке восьмого и шестого клапана.
Заключение
Итак, мы выяснили, что собой представляют данные элементы. При любых симптомах не медлите с заменой толкателей. Это может сократить ресурс двигателя, в частности, деталей газораспределительного механизма.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Понравилась статья? Поделитесь в соц. сетях: