В большинстве двигателей внутреннего сгорания газораспределительный механизм содержит детали, обеспечивающие передачу усилия от распределительного вала к клапанам – толкателям.Все о толкателях клапанов, их видах, конструкции и особенностях эксплуатации, а также их выборе и замене читайте в этой статье.
Что такое толкатель клапана?
Толкатель клапана — часть газораспределительного механизма поршневого двигателя внутреннего сгорания;устройство слежения за газораспределением, передающее осевое усилие от распределительного вала к клапану напрямую или через вспомогательные элементы (шток, коромысло).
Газораспределительный механизм любого двигателя внутреннего сгорания обычно базируется на трех основных частях: распределительном валу, вращающемся синхронно (но с половинной угловой скоростью) с коленчатым валом, клапанах и их приводе.Привод клапанного механизма контролирует положение распределительного вала и обеспечивает передачу усилия от него к клапанам.В качестве привода могут использоваться различные детали: тяги, коромысла со тягами и без них и другие.В большинстве ГРМ также используются дополнительные детали – толкатели.
Толкатели ГРМ выполняют ряд функций:
● Выступают связующим звеном между кулачком распределительного вала и другими деталями привода клапанов;
● Обеспечить надежную передачу усилий от кулачка распределительного вала к каждому из клапанов;
● Равномерно распределять нагрузки, возникающие при вращении распределительного вала и работе ГРМ;
● Увеличить срок службы деталей ГРМ и облегчить их обслуживание;
● Толкатели определенных типов – обеспечивают необходимые температурные зазоры между деталями ГРМ и/или облегчают процесс их регулировки.
Толкатель клапана – важная деталь ГРМ, при неисправности которого работа двигателя существенно ухудшается.В случае поломки толкатель подлежит замене, а чтобы сделать правильный выбор новой детали, необходимо разобраться в существующих типах и конструкциях толкателей.
Типы и конструкция толкателей клапанов
По конструкции и принципу действия толкатели делятся на несколько типов:
● Бельвиль;
● Цилиндрические (поршневые);
● Ролик;
● Гидравлический.
Каждый из толкателей имеет свои конструктивные особенности и области применения.
Различные типы толкателей клапанов
толкатели тарельчатых клапанов
В целом такой толкатель состоит из стержня и основания диска, которым он упирается в кулачок распредвала.На конце стержня имеется резьба для установки регулировочного болта с контргайкой, посредством которой регулируются тепловые зазоры.Опорная часть толкателя подвергается термообработке (цементации) с целью повышения ее износостойкости.
По форме опорной части (пластины) эти толкатели делятся на две группы:
● С плоской опорой;
● Со сферической опорой.
Толкатели первого типа работают в паре с распределительным валом с кулачками с цилиндрической рабочей поверхностью.Толкатели второго типа применяются с распредвалами с коническими кулачками (со скошенной рабочей поверхностью) – за счет такой конструкции толкатель при работе двигателя вращается, что обеспечивает его равномерный износ.
Дисковые толкатели сейчас практически не используются, их устанавливали на двигатели с нижними или боковыми клапанами, спаренными со штоками или без них.
Цилиндрические (поршневые) толкатели клапанов
Существует три основных типа толкателей этого типа:
● Цилиндрическая полая;
● Очки под штангу;
● Стаканы под клапан.
В первом случае толкатель выполнен в виде закрытого цилиндра, который для облегчения конструкции имеет внутри полости и окна.На одном конце имеется резьба под регулировочный болт с контргайкой.Такие толкатели сегодня используются редко, так как они относительно массивны и увеличивают габариты всего ГРМ.
Во втором случае толкатель выполнен в виде стакана небольшого диаметра, внутри которого выполнено углубление (пятка) для установки стержня толкателя.В стенках детали можно сделать окна для облегчения ее и нормальной смазки.Толкатели такого типа до сих пор встречаются на старых силовых агрегатах с нижним распредвалом.
В третьем случае толкатель выполнен в виде стакана большого диаметра, внутри которого выполнен контактный упор для упора на конце стержня клапана.Обычно толкатель тонкостенный, его дно и место контакта термообработаны (закалены или науглерожены).Такие детали широко используются, их устанавливают в двигатели с верхним расположением распредвала и прямым приводом клапанов.
Разновидностью цилиндрического толкателя клапана является толкатель с установленной снизу регулировочной шайбой (в нее упирается кулачок распредвала).Шайба может иметь разную толщину, ее замена осуществляется путем регулировки термозазоров.
Роликовые толкатели клапанов
Существует два основных типа толкателей этого типа:
● Конец;
● Рычаг.
В первом случае толкатель выполнен в виде цилиндрического стержня, в нижней части которого через игольчатый подшипник установлен стальной ролик, а на верхнем конце предусмотрена выемка (пятка) для стержня.Во втором случае деталь выполнена в виде рычага с одной опорой, на плече которой установлен ролик и имеется выемка для стержня.
Устройства этого типа наиболее широко применяются в двигателях с нижним распредвалом, на новых силовых агрегатах они практически не встречаются.
Гидравлические толкатели клапанов
Гидравлические толкатели (гидрокомпенсаторы) – самое современное решение, которое применяется на многих двигателях.Толкатели этого типа имеют встроенный гидравлический механизм регулировки тепловых зазоров, который автоматически выбирает зазоры и обеспечивает нормальную работу мотора.
Основой конструкции толкателя является корпус (выполняющий одновременно функции плунжера), выполненный в виде широкого стакана.Внутри корпуса находится подвижный цилиндр с обратным клапаном, разделяющим цилиндр на две полости.На наружной поверхности корпуса гидрокомпенсатора выполнена кольцевая канавка с отверстиями для подачи масла в цилиндр из системы смазки двигателя.Толкатель установлен на торце стержня клапана, при этом канавка на его корпусе совмещена с масляным каналом в головке блока.
Гидравлический толкатель работает следующим образом.В тот момент, когда кулачок распредвала наезжает на толкатель, цилиндр испытывает давление со стороны клапана и движется вверх, обратный клапан закрывается и запирает находящееся внутри цилиндра масло – вся конструкция движется как единое целое, обеспечивая открытие клапана. .В момент максимального давления на толкатель часть масла может просачиваться в зазоры между цилиндром и корпусом толкателя, что приводит к изменению рабочих зазоров.
Конструкция гидротолкателя (гидроподъемника)
При выходе кулачка из толкателя клапан поднимается и закрывается, в этот момент корпус толкателя оказывается напротив масляного канала в головке блока цилиндров, и давление в цилиндре падает практически до нуля.В результате масло, поступающее из головки, преодолевает силу пружины обратного клапана и открывает его, попадая в цилиндр (точнее, в нагнетательную камеру внутри него).За счет создаваемого давления корпус толкателя поднимается (так как цилиндр упирается в стержень клапана) и упирается в кулачок распредвала – так выбирается зазор.В дальнейшем процесс повторяется.
В процессе работы двигателя поверхность толкателей, кулачков распределительного вала и торцы стержней клапанов изнашиваются и деформируются, а из-за нагрева несколько изменяются размеры других частей распределительного механизма, что приводит к неконтролируемому изменению зазоры.Гидравлические толкатели компенсируют эти изменения, всегда гарантируя отсутствие зазоров и нормальную работу всего механизма.
Вопросы выбора и замены толкателей клапанов
Любойтолкатели, несмотря на термическую обработку их рабочих поверхностей, со временем изнашиваются или выходят из строя, нарушая работу двигателя.Проблемы с толкателями проявляются износом двигателя, в том числе некоторым изменением фаз газораспределения.Внешне эти неисправности проявляются характерным шумом мотора, который легко распознают опытные мастера.Однако в случае двигателей с гидрокомпенсаторами шум сразу после запуска не является проблемой.Дело в том, что после работы двигателя на холостом ходу масло уходит из толкателей и каналов головки, и первые несколько секунд не обеспечивается выбор зазоров – это проявляется стуком.Через несколько секунд система становится лучше и шум пропадает.Если шум наблюдается более 10-12 секунд, то следует обратить внимание на состояние толкателей.
Неисправные толкатели необходимо заменить новыми того же типа и каталожного номера.Замену следует производить в соответствии с инструкцией по ремонту и эксплуатации автомобиля, эта работа связана с частичной разборкой ГБЦ и требует использования специального инструмента (для сушки клапанов и прочего), поэтому лучше доверьте это специалистам.После замены толкателей периодически необходимо регулировать зазоры, но если используются гидравлические компоненты, то необходимости в обслуживании нет.
Время публикации: 14 июля 2023 г.