Владислав Синиця
Знаючи принцип дії гідрокомпенсаторів зазорів клапанів і гидронатяжителя ланцюга, неважко і далекому від конструювання людині накидати схемку "свого" ГК. Втім, так роблять і недалекі від проектування двигунів люди. Коштує всього лише перегорнути підшивки патентної літератури за останні двадцять років (в основному закордонні - у нас тільки недавно прийшла мода на ці "надмірності"), як ви відразу побачите, чого не має сенсу виробляти. І не тому, що дані конструкції захищені патентом, просто більшість з них не працездатні.
Технічному шпигунству завжди більш тонко протистоїть такого ж властивості і дезінформація. Пустити конкурентів по помилковому сліду, щоб вони пустили на вітер (каламбур) грошики на розробку тупикових ідей - мрія будь-якого президента автомобільного концерну. Найближчий приклад тому - саабовскій двигун з хитним блоком циліндрів і, може бути, що змінюється ступенем стиску - з якою помпою все обставлено заради запудрення чужих мізків. Як ще можна пояснити той факт, що даний наддувний двигун порівнюють з атмосферним того ж обсягу?! Коли вазовцам набридне возиться з роторним двигуном Ванкеля, їм є на що переключиться ...
Але наші специ теж не ликом шиті - копіюють (вибачте, творчо розвивають) конструкції, що пройшли перевірку часом в іменитих фірмах. Правда іноді технологи злегка "пригладжують" буржуйські витіюватості під наші "вигуком" умови, або сама дівчинка-копі .., тобто розробник вказала не той розмір, мрійливо замислившись про щось більше ... Тому не дивуйтеся, якщо майже (!) Мерседесовские гидрокомпенсатори на наших "Нивах" будуть стукати і виходити з ладу. Доходить до абсурду: вітчизняні двигуністи патентують скопійовані (!!!) конструкції. У такому випадку можемо порадити їм писати сценарії для "Аншлагу" - менше шкоди.
Тепер трохи класифікації: гидрокомпенсатори зазорів клапанів умовно поділяють на гідроштовхальники (які взаємодіють безпосередньо з кулачком распредвала і клапаном - розміщуються між ними) та на гідроопори важелів клапана (які, як виявляється з назви, служать опорою і точкою хитання важеля-рокера). Екзотичні види ГК - в штанговим приводі клапанів з нижнім розташуванням розподільчого валу (в основному на американських дизелях) і в важелях-коромислах, гойдаються на осі (Мерседес, БМВ) - наші проектувальники, на щастя, поки не впроваджують.
Практично всі різновиди ГК використовують підвід тиску масла з системи мастила двигуна, хоча гідроопори і ГК у штанговим приводі можуть бути і автономними, цілком або частково (з крапельним підведенням олії з однойменного туману). Гідроопори можуть бути також вгвинчуються або вставляються в лунки. Переваги і недоліки кожного з підвидів будемо розбирати на діючих прикладах вітчизняних двигунів.
На волговских движках гідроштовхальники (ГТ) з'явилися з вітчизняних раніше за всіх. За основу взято один з світових стандартів (тому при бажанні можна скористатися імпортними) із зовнішнім діаметром 35 мм. ВАЗ теж вирішив не ви .. _делятся і купив ліцензію у фірми INA на ГТ із зовнішнім діаметром 30 мм. Крім габаритів ГТ розрізняються ще внутрішніми мембранами для утримання обсягу олії. Гідроштовхальники, що випускаються пермським заводом ІНКАР для наших автозаводів, мають саму "древню" конструкцію без додаткової перегородки, що знижує ймовірність підсосу повітря плунжером при коливаннях масла усередині ГТ. На зменшених (30 мм) ГТ використовують М-образну мембрану з бічним вертикальної подштамповки для підведення масла - в цьому випадку помітно знижується маса гідроштовхача, що необхідно для можливості збільшення максимальних обертів двигуна без зависання клапанів.
Однак навіть додаткова М-образна мембрана не допоможе, якщо ГТ був неправильно заправлений олією, точніше, в нього потрапило повітря. Втім, розчинені в олії гази поступово вивільняються і заповнюють ГТ, але це відбувається на протязі тривалого часу. В обох випадках ГТ починає стукати під час запуску двигуна, особливо в холодну пору року, поки гази назад не розчиняться в олії - температура і тиск сприяють останньому. Звідси висновок: ГТ періодично треба прокачувати, як гальма, маслоподводящім отвором вгору (ГТ - на боці), похитуючи і постукуючи корпус, щоб видалити бульбашки повітря. Вітчизняні ГТ легко розбираються, що спрощує ремонт та промивку (на ІНКАРе так відновлюють близько тисячі ГТ на місяць), а назад збирати їх (як і прокачувати) необхідно повністю зануреними в ємність з маслом (бажано рідкої "синтетики"), щоб виключити потрапляння повітря в замкнутий об'єм ГТ. І при установці стежити за тим, щоб олія не витікала з ГТ.
Найкраще було б зробити кілька мікроскопічних отворів (лазером) у верхній фаське ГТ, щоб повітря мав можливість виходу без значного падіння тиску масла. Для серійного виробництва це, напевно, занадто дорого, а у нас - літр рідкої "валюти" знайомого дяді Васі з оборонного підприємства. Отвори можна марнувати Електроерозійна способом (що ми робили на дослідних зразках), але цей процес ще більш повільний і дорогий, до того ж отвору менше діаметра зволікання (порядку 0,1 ... 0,15 мм) не отримаєш.
Ця ж міра забезпечить хоч якусь циркуляцію масла через ГТ, що зменшить ймовірність полімеризації молекул масла усередині ГТ з утворенням згустків і відкладень. Але й тут треба знати міру: зі свіжими порціями олії можуть проникати і зважені продукти зносу, які згодом негативно позначаться на герметичності кулькового клапана. Звідси основні рекомендації зводяться до використання хороших масел (мінімум напівсинтетики і бажано одного виробника протягом всього терміну експлуатації авто) і відмова від нестійких присадок, що розкладаються з виділенням газів. І не забувати з кожною заміною масла (роблячи це частіше) промивати двигун спеціальними засобами!
Для гідрокомпенсаторів-гідроопори (ГО) важеля клапана ВАЗ-21214 проблеми повітряного міхура та безпека масла усередині обсягу ГО відходять на другий план у порівнянні з надійністю їх фіксації в різьбових лунках. Маслоподводящая рампа (змушений елемент в конструкції, не пристосованою спочатку для ГК) підтискається до бобишках головки блоку самими ГО без всяких ущільнень. І це при тому що момент затягування ГО не перевищує 2,5 кгс * м (23 Нм) через можливість заклинювання плунжерів ГО. Герметичність стиків (а значить, і тиск у системі змащення двигуна і його ресурс) грунтується на точному дотриманні технології обробки торців бобишек. Ну-ну ...
Слабкий момент затягування ГО без їх контровкі від викручування в сукупності з вібраціями повинен і буде (!) Приводити до їх відкручування, як це часто бувало з аналогічними "гермесовскімі" при недбалої фіксації ГО. У результаті клапан ГРМ "затискається" і починає прогорати, а кулачок распредвала сточується аж до одноманітного циліндра (є прецеденти). Кілька тисяч машин, оснащених цими пристроями, вже колесять по дорогах Вітчизни - скоро можна буде підбивати статистику.
ГО для двигуна ВАЗ-21233 відрізняються від "двісті чотирнадцятий" побратимів відсутністю різьблення і маслоподводящей рампи (виконана проточкою в головці блоку циліндрів). Для них основним "креш-фактором" є точність виконання гнізд під ГО. На дослідній голівці блоку авторові довелося спостерігати зазор між ГО і лункою в декілька десятих доль міліметра при допуску близько чотирьох сотих! Заспокоює те, що надії на постановку у виробництво цієї головки блоку також мінімальні.
Наступним на черзі в оснащенні ГО варто газовского дизель ГАЗ-560 (Штейр). Поки що діє заборона австрійців на внесення змін у конструкцію ліцензійного двигуна, але далекоглядні конструктори з ГАЗу перейнялися пошуком оптимального рішення для тепер уже свого дітища. Таким стала компонувальна схема ДО на основі одного з варіантів заявки на винахід № 2001100448. Його особливості відображені у Формулі винаходи: часткова автономність з підведенням олії з крапельного туману, виступання кромки плунжера над кромкою корпусу (що виключає заклинювання від попадання в цей зазор сторонніх часток), використання кульки в якості кульової опори рокера і розміщення стопорного кільця в середній частині корпусу (до цього його встановлювали зверху). Завдяки цим нововведенням вийшов надійний, технологічний, адаптований до вже існуючої голівці блоку дизеля гидрокомпенсаторов. Незабаром на підприємстві "АГРЕГАТ", що в місті Сім Челябінської області, будуть виготовлені перші дослідні зразки ГО. Випробуванням і особливостям установки даних ГО буде присвячено окремий матеріал.
Гідрокомпенсатори для ГАЗ-560 (STEYR)
Картинка-збірка (рис. праворуч). Пружинка не показана. ГК вставляються замість регулювальних болтів.
Що німцеві добре, то росіянину ...
Типу про ріпку
Хто з нас у дитинстві не захоплювався цієї сільськогосподарської новелою? І напевно, ніхто не шукав у ній глибинного сенсу, хоча пращур-автор заклав у цю притчу відповіді на одвічні російські питання: "Хто винен?" і "Що робити?". Ви перечитайте дане літературний твір ще раз, уважніше: яка чудова організація виробництва, яка струнка вертикаль влади!
Якщо відкинути політику і залишити тільки технічну сторону процесу "тащенія", то можна помітити, що бабця закликала на допомогу не донька чи зятя (або їх варіації), а немічну онуку. Таким чином, простежується принцип необхідної достатності, при якій бралося до уваги і глибина залягання коренеплоду ріпки, і кут прикладання сили до бадиллі (щоб вона, соковита і тендітна, не обломилася), і стан хлястика на тілогрійці діда. А як послідовно знижувався приріст додаткового зусилля - для більшої виразності можна було б ввести додатковий персонаж: мурашки або таргана, але тоді б це посібник для менеджерів усіх рівнів виглядало б як ┘ казка.
Справді, чому ж, маючи такий досконалий зразок для наслідування, окремі вітчизняні розробники ліплять "шедеври", під якими можна розміщувати таблички: "Відкинь аналогії всякий, сюди смотрящий"? Невже дитинство у них було настільки важким, що з усіх книжок вони перегортали тільки "Ощадні"? Втім, японці давно помітили суттєву різницю між рукотворними виробами наших майстрів і дітьми.
Сьогоднішній наш огляд присвячений гидронатяжителя (ГН) ланцюга (ременя), призначення яких полягає в автоматичному (без періодичного ТО) підтримці ланцюга в натягнутому положенні. Шкода, що поки що цю мету в повній мірі недосяжна для вітчизняних двигателистов. Основними винуватцями низької працездатності ГН є сторонні включення в олії, повітря і - сама олія.
Сонце, повітря і вода наші найкращі - вороги
Не секрет, що під час обкатки двигуна всередині нього разом з маслом циркулюють продукти зносу і просто бруд, змивається з деталей. Навіть верхнеклапанний масляний фільтр пропускає частки менше 10 мкм, в ніжнеклапанним взимку цю межу і зовсім не обмежений. Так що гидронатяжітель може бути заклинений вже з першими оборотами двигуна! Судячи з відгуків власників "Волг" з новим чотиреста другий двигуном, сумні теоретичні прогнози добре узгоджуються з практикою. Іноді механізм натягу ланцюга виходить з ладу при статично працездатному ГН - свою "лепту" у розвиток автосервісного обслуговування прагнуть внести повітря і масло.
Існує різні конструктивні хитрощі для мінімізації шкідливого впливу кожного з негативних факторів. Наприклад, для зниження ймовірності заклинювання від потрапляння невідфільтрованою сміття в зазор плунжерної пари ГН, кромки плунжера роблять гострими (без зняття фаски), щоб ними як ковшем екскаватора осад зрушувався, а не проникав в зазор між корпусом і плунжером. Одночасно можна було б збільшити сам зазор, але тоді погіршиться і герметичність області високого тиску.
З повітрям борються за допомогою додаткових дросельних отворів і каналів, але найефективнішим способом залишається елементарна вертикальна установка ГН. У цьому випадку земне тяжіння працює на нас, витісняючи повітря верх, з області високого в область низького тиску, де він досить нешкідливий.
На двигунах ЗМЗ 406-ї серії тільки верхній гидронатяжітель монтується майже вертикально, тому й краще справляється зі своїм завданням. Другий (нижній) ГН, як і вазовськіє гидронатяжителя 21214 і 21233, розташований горизонтально, і за їх працездатність не може поручитися ніхто - є явний конструктивний прорахунок!
Повітря в область високого тиску ГН потрапляє, наприклад, при складанні на автозаводі, тому що гидронатяжителя туди надходять "сухими". При запуску двигуна масло із системи змащення двигуна заповнює всі порожнечі, попередньо загнавши повітря в область високого тиску. З нагріванням двигуна підвищується температура і повітря, який (фізіка!) збільшує свій об'єм і тиск, витісняючи (як зозуленя) масло з області високого тиску. В результаті у плунжера з'являється вільний хід на величину зниклого масла, а додаткова порція масла з системи мастила двигуна не надходить - кульковий клапан, підібганий зсередини тиском повітря, закритий.
Биття ланцюга близько 0,5 мм є навіть при використанні механічних натягувачів, але у випадку з гідравлікою становище ускладнюється тим, що крім самих ривків ланцюга, на неї ще діє сила натягу плунжера, що досягає 15 кгс! З історії механічних натягувачів відомо, що перетяжка ланцюга (наприклад, за допомогою монтування) призводить до швидкого зносу черевика натяжителя і витягування самої ланцюга. Динамічні ривки із зазначеним зусиллям та прогресуюче збільшення амплітуди коливань (обсягу паразитного повітря всередині ЦК) довершують розгром.
Крок вперед - два кроки назад?.
Найприкріше для автовласників те, що річний гарантійний термін дана конструкція швидше за все витримає, а далі - ви будете працювати на сервісні служби заводу. Ось тільки за кордоном малий ресурс ланцюга та механізму її натягу буде сприйнятий вкрай негативно всіма, в тому числі і впливовими організаціями із захисту прав споживачів. Відгуки машин для заміни деталей (на такій самій шлюб!), Штрафи, зіпсований імідж - відома "карусель" для наших заводів.
Вітчизняні автолюбителі дану проблему (на вазовских машинах) будуть вирішувати просто: висмикнуть зовнішній маслопровід з трійником у датчика тиску масла, наростять механічний натягувач від ВАЗ-2101 (який вже використовують "самоделкин" для волговського шестнадцатіклапанникамі) і встановлять його, благо, кріпильні місця ідентичні . Ця ж операція позбавить власників машин з модернізованим двигуном від можливих потьоків масла (під час експлуатації) та його "фонтану" у разі аварії (т.т.т. через ліве плече!). Однак не все так погано: через деякий час з'явиться ще один варіант доробки двигуна, більш раціональний - автономний механічний натягувач для всіх марок автомобілів.
З пристроєм останнього ми ознайомимо вас після отримання охоронної грамоти (патенту), а поки кілька слів бідолашним власникам "Нив" з гидронатяжителя ланцюга, що не бажають переривати гарантію вищезазначеним чином. Після обкатки (3 - 5 тис км) гидронатяжітель краще замінити (зі зміною масла) на новий, заправлений маловязким маслом (0W30 або аналогічним) у вертикальному положенні для видалення повітря з області високого тиску. Використовувати старий ГН можна (після розбирання, промивання і дефектації), але навряд чи хто буде цим займатися. Встановлювати заповнений маслом ГН досить складно, потрібно терпіння і вправність, зате буде більше впевненості у подальшій працездатності механізму натягу ланцюга.
Екскріментіруете, батечку?
Для зниження впливу повітря і запобігання його подальшого проникнення в область високого тиску ГН ставте свій "Ниву" (при зупинках і стоянках) правим боком - по ходу руху - вгору. Це дуже легко влаштувати, кожен раз трохи наїжджаючи на бордюр (або заздалегідь приготований камінь в гаражі), а під час запуску двигуна - зробити кілька прегазовок до 3000 об / хв. Весь потрапив у ГН повітря ви таким чином, напевно, і не видаліть, зате будете знати, що зробили для цього все можливе.
Бажаючим скласти іншу половину учасників ресурсного експерименту пропонуємо робити все навпаки. Тоді під час стоянки масло з компенсаційного обсягу (області низького тиску) буде стікати в піддон двигуна, і повітря проникне до маслозаборному отвору клапана плунжера ГН. З першими оборотами двигуна замість відсутньої порції масла (при охолодженні об'єм зменшується) плунжер ковтне кілька мілілітрів повітря, і цей пухирець стане ще одним самітником у в'язниці під назвою "область високого тиску плунжера ГК". Потім слід нагрівання повітря ® витіснення масла ® биття плунжера ГН ® знос натяжного механізму і ланцюги ® підсмоктування повітря, і все заново. Максимальний пробіг до зносу черевика натяжителя при такому знущанні над двигуном не повинен перевищити 20 тис км. Хто менше, панове?
Гидронатяжітель для мотора ВАЗ-+21233 більш досконалий, але голівка блоку під нього занадто довго йде на конвеєр (такий собі виробничий "тихохід"). Підведення масла у даного ГН виконаний зсередини двигуна, тобто відсутній зовнішній трубопровід, а компенсаційний обсяг постійно заповнений маслом. У той же час цей ГН представляє собою застійну зону, в якій будуть змішуватися масла при їх періодичних змінах. У разі необдуманих переборах з марками масел різних виробників у ГН можуть відбуватися хімічні реакції з випаданням осаду і наступним заклинюванням плунжера ГК.
Більшість вищенаведених рекомендацій застосовна і до 233-му гидронатяжителя, додаються підвищені вимоги до чистоти і в'язкості первинної (заводський або ремонтної) заправки маслом - циркуляції через ГН практично немає. І взагалі, до масла (його чистоті, в'язкості і періодичності зміни) ставлення має бути побожним. Однак, як вже було сказано, технологія заводської збірки не залишає шансів для довгострокової роботи гидронатяжителя.
В одній країні живемо - і гумор повинен бути однаковим
Як не дивно, гидронатяжітель для двигунів ЗМЗ-406.10 з східчастим (покроковим) переміщенням плунжера - за конструкцією найсучасніший з представлених - був раніше освоєно та впроваджено на конвеєрі. Плунжер у цього ГН оснащений стопорним кільцем, а в корпусі виконані кільцеві проточки з різним нахилом стінок для спрямованого одностороннього висування плунжера ГН. Зворотний хід обмежений шириною кільцевої проточки і становить (у ярославських ГН) близько 2 мм. Таким чином, при попаданні повітря в область високого тиску даного ГН амплітуда коливань не перевищить цих 2 мм. Втім, і такі биття в масовому масштабі (мільйони циклів!) Прогризають в натяжній черевику "колорадський каньйон". А до причин заклинювання ГН додаються погано оброблені задирки на стопорно кільці.
Однією з самих невловимих і маловивчених несправностей є гармонійні коливання плунжера в залежності від пружності пружини і впливає тиску масла. З усього діапазону гармонік частот коливання ланцюга і пульсацій тиску масла завжди знайдеться резонуючі частота, яка призведе до багаторазового збільшення амплітуди коливань плунжера вазовских гидронатяжителя 21214 і 21233 (у "волговського" ця величина обмежена 2 мм). Протидіяти резонансу на ГН без проведення широкомасштабних дослідницьких робіт неможливо.
Треба думати, що з часом зворотний хід (читай: амплітуду коливань) скоротять до личать 0,5 мм, хоча технологічно це виконати досить складно. Як і навчаться боротися з заусенцами на стопорного кільця (вже приладнують німецький ГН, фірми INA - інших способів, напевно, нетlhe). Однак знизити ймовірність виходу з ладу по інших причин (сторонні частки в олії, резонанс і т.д.) буде досить складно. Єдиний вихід - це оснащення двигунів автономним механічним натягувачем, про який ми розповімо наступного разу.