Типы компенсаторов

Существует несколько типов гидрокомпенсаторов зазора клапанов. Каждый тип имеет различные исполнения и типоразмеры. Они определяются для каждого случая применения после согласования между конструкторами моторных заводов и инженерами производителя самих гидрокомпенсаторов. Основные конструктивные разновидности это: гидротолкатели; гидроопоры; компесаторы интегрированные в коромысло; роликовые толкатели. Существуют исполнения, соответствующие индивидуальным требованиям (например, лабиринтный толкатель для исключения стука при холодном запуске).

Работа гидротолкателя (гидрокомпенсатора) (рис. 4.11)

Рис. 4.11. Схема работы гидротолкателя зазора в клапанном механизме двигателя:

1 – клапан; 2 – пружина обратного клапана; 3 – обратный клапан; 4 – головка блока цилиндров; 5 – кулачок распределительного вала; 6 – толкатель; 7 – плунжер; 8 – пружина плунжера; 9 – гильза; 10 – корпус обратного клапана; А, Б – полости гидротолкателя; В – масляный канал

Работа гидротолкателя основана на принципе несжимаемости моторного масла, постоянно заполняющего при работе двигателя внутреннюю полость гидротолкателя и перемещающего его плунжер при появлении зазора в приводе клапана. Таким образом, обеспечивается постоянный контакт без зазора толкателя (рычага привода клапана) с кулачком распределительного вала. Благодаря этому нет необходимости регулировать клапаны при техническом обслуживании.

Принцип действия гидротолкателя следующий. Масло под давлением, необходимым для работы гидротолкателя, подается в его внутренние полости А и Б из канала В системы смазки двигателя через боковое отверстие в толкателе 6, выполненное в кольцевой проточке его цилиндрической поверхности. При закрытом клапане 1 толкатель 6 (через плунжер 7) и гильза 9 распирающим усилием пружины 8 прижаты соответственно к кулачку 5 распределительного вала и торцу стержня клапана. Давление в полостях А и Б одинаково, обратный клапан 3 гидротолкателя прижат к седлу в плунжере 7 пружиной 2. При этом зазоры в клапанном механизме отсутствуют. При вращении распределительного вала кулачок 5 набегает на толкатель 6, перемещая его и связанный с ним плунжер 7. Перемещение плунжера 7 в гильзе 9 приводит к резкому росту давления в полости Б. Несмотря на небольшие утечки масла через зазор между плунжером и гильзой, толкатель 6 и гильза 9 перемещаются за одно целое и открывают клапан 1. При дальнейшем вращении распределительного вала кулачок 5 уменьшает давление на толкатель 6 и давление масла в полости Б становится ниже, чем в полости А. Обратный клапан 3 открывается и пропускает масло из полости А, соединенной с масляной магистралью двигателя, в полость Б. Давление в полости Б возрастает, гильза 9 и плунжер 7, перемещаясь относительно друг друга, выбирают зазор в клапанном механизме.

Гидроопора

Для уменьшения сил инерции, действующих на клапан, и облегчения компоновки гидротолкатель может заменяться гидроопорой под промежуточным рычагом (рокером).

Рис. 4.12. Гидроопора:

1 – корпус; 2 - шариковый клапан в сборе; 3 - возвратная пружина; 4 - стопорная завальцовка; 5 - перепускные отверстия (нижнее для масла, верхнее для воздуха); 6 - верхняя часть плунжера; 7 - нижняя часть плунжера; 8 – масло; A - доклапанная область; B - область гидроподушки

Принцип работы следующий: масло через отверстие в корпусе гидроопоры (на рисунке не показано) попадает в полость A, после чего через шариковый клапан 2 перетекает в область B до тех пор, пока плунжер 6, 7 не уперся в рокер, который в свою очередь в кулачек распределительного вала, что обеспечивает постоянный поджим и отсутствие зазора и как следствие - снижение шума в отличии от схемы с выставлением тепловых зазоров. Обратный клапан 2 не дает маслу покидать область B, но циркуляция всё же существует, масло медленно просачивается через зазоры между 7 и 1. Именно поэтому после длительных стоянок двигатель заводится со стуком более характерным для дизеля.

Распределительный вал управляет движением клапанов в определенной последовательности в соответствии с порядком работы цилиндров данного двигателя. Расположение кулачков распределительного вала и их профиль обусловливают моменты открытия и закрытия клапанов, а также величину их проходного сечения.

Распределительные валы изготовляют из легированных сталей 15Х, 15НМ и 12ХНЗА, или из углеродистых сталей 40 и 45, или из чугуна. Кулачки и шейки стальных распределитель поверхностной закалке, а чугунных – отбеливанию.

Применяют как полноопорные, так и неполноопорные распределительные валы, расположенные в большинстве случаев в блоке цилиндров. В качестве подшипников распределительного вала применяют втулки из антифрикционного чугуна или свинцовистой бронзы.

Фиксация вала осуществляется упорным фланцем 1, который крепится болтами 2 к стенке 3 блока цилиндров со стороны ведущей шестерни 5 (рис. 4,14,а). Между фланцем и шестерней устанавливается дистанционное кольцо 4. Толщина кольца 4 больше толщины фланца 1 на величину регламентированного осевого перемещения вала (0,1…0,2 мм).

Рис. 4.14. Способы осевой фиксации распределительного вала:

а – фиксация упорным фланцем: 1 – упорный фланец; 2 – крепёжный болт; 3 – стенка блока цилиндров; 4 – дистанционное кольцо; 5 – шестерня;

б – фиксация упорным болтом: 1 – крышка распределительных шестерён; 2 – упорный болт; 3 – термообработанный подпятник;

в – фиксация буртиками; 1 – крышка подшипников распределительного вала; 2 – буртики; 3 – опора (подшипник)

Иногда фиксация осуществляется упорным болтом 2, ввертываемым в крышку 1 распределительных шестерен (рис. 4.14,б). В торец распределительного вала устанавливается термообработанный подпятник 3 или подпружиненный ограничитель. При съемных крышках 1 подшипников верхних распределительных валов фиксация вала осуществляется буртиками 2, упирающимися в торцы подшипника 3 (рис. 4.14,в).

В современных быстроходных двигателях применяются безударные кулачки. Их профиль строится согласно заданному закону движения клапана (диаграмма ускорений клапана) как без учета, так и с учетом упругости механизма газораспределения.

К безударным кулачкам предъявляются следующие требования: 1) плавное изменение ускорений клапана; 2) возможно меньшие положительные и в особенности отрицательные ускорения; 3) отсутствие вибрации клапана и нарушения кинематической связи между движущимися деталями механизма газораспределения; 4) малая скорость толкателя и минимальное ее значение в момент соприкосновения клапана с толкателем (после устранения зазора), что необходимо для уменьшения удара клапана о седло; 5) сохранение принятых фаз газораспределения.