Но что должно считаться нормой? Это зависит от условий работы того или иного механизма, и что касается механизма газораспределения, то необходимо учитывать, что отдельные его детали сильно нагреваются. Например, температура на поверхности выпускного клапана, контактирующей с отработавшими газами, может достигать 700–900 °C. В результате нагрева линейные размеры деталей изменяются существенно, зазор, который специально оставляют в клапанах на случай температурного расширения, может исчезнуть вообще, когда двигатель прогреется как следует.
Если окажется, что после прогрева мотора по причине удлинения стержня клапана зазор между клапаном и толкателем будет выбран полностью или даже сверх нормы, то тарелка клапана не сможет плотно садиться в седло. Из-за этого нарушится герметичность камеры сгорания, потеряется компрессия, двигатель не разовьет полную мощность. Но серьезнее всего то, что ухудшаются условия для «отдыха» тарелки в седле, во время которого она должна охлаждаться. Отсюда перегрев кромок тарелки и их возможное прогорание.
Слишком большой зазор ничуть не лучше. Его последствия — искажаются фазы газораспределения, ухудшаются наполнение цилиндров рабочей смесью и удаление отработавших газов, теряется мощность и увеличивается расход топлива. И, конечно, появляются стуки. Тарелка клапана не возвращается в седло плавно, а, подобно молотку, раз за разом ударяет по седлу. В свою очередь, кулачок распредвала бьет по толкателю клапана, энергия удара передается направляющим втулкам, и всюду ударным нагрузкам сопутствует интенсивный износ или даже появление микротрещин, которые способны, например, когданибудь вызвать высыпание седла из головки цилиндров.
В общем, начальный зазор в клапанах, называемый тепловым, должен быть строго определенным и соответствующим указанным выше граничным условиям. Таким тепловой зазор выставляют еще на заводе-изготовителе, таким же он должен оставаться в течение всего периода эксплуатации, что, однако, невозможно из-за обычной механической выработки деталей механизма газораспределения. В результате по мере износа характеристики двигателя, зависящие от правильного газораспределения, будут ухудшаться, поэтому зазор в клапанах необходимо периодически проверять и кор ректировать, о чем обязательно упоминается в инструкциях по эксплуатации. Для регулировки зазора преимущественно используются два способа — с помощью специального винта на коромысле клапана либо подкладыванием между клапаном и толкателем шайб определенного размера. В любом случае процедура эта трудоемкая и предъявляющая повышенные требования к наличию навыков и квалификации у лица, занявшегося регулировкой зазоров.
Необходимость поддерживать характеристики двигателя независимо от выработки деталей ГРМ, желание уменьшить трудоемкость сервисного обслуживания и исключить ошибки, связанные с периодическими проверками и регулировками теплового зазора, из перечня всего, что может негативно повлиять на работу силового агрегата, обусловили изобретение устройства, автоматически компенсирующего изменение зазора в клапанах из-за температурного расширения деталей газораспределительного механизма и износа.
Нередко гидрокомпенсаторы теплового зазора именуют еще гидротолкателями, и хотя такое название справедливо только для узлов, расположенных непосредственно перед клапанами, а случается, что гидрокомпенсаторы размещаются в других точках кинематической цепи привода клапанов, мы тоже будем пользоваться этим термином. Гидротолкатели, применяемые в разных двигателях, могут быть внешне непохожими друг на друга, но, несмотря на это, все они представляют собой, по сути, плунжерные пары, во внутреннюю полость которых через специальное отверстие под давлением поступает масло из системы смазки двигателя.
Давление масла раздвигает плунжерную пару на величину теплового зазора. Масло поступает внутрь гидрокомпенсатора, пока совпадают каналы, по которым масло сначала подводится к узлу, а затем попадает внутрь. При перемещении гидротолкателя его корпус, являющийся гильзой для плунжера, перекрывает подводящий канал из системы смазки, после чего поступление масла прекращается. И, чтобы в это время масло не выдавливалось из узла, в дело вступает шариковый обратный клапан, запирающий масляную полость гидротолкателя изнутри. Маслу деваться некуда, кроме как выдавливаться через зазор между гильзой и плунжером, но потеря восполняется, когда толкатель возвращается на исходную позицию и отверстия для подвода масла совпадают вновь.
Что касается плунжерной пары, то это прецизионное соединение, зазор в котором должен быть таким, чтобы перемещение плунжера относительно гильзы происходило без какого-либо заедания, но в то же время само соединение было настолько плотным, чтобы утечки масла из его внутренней полости оказались предельно минимальными. При значительных потерях масла гидрокомпенсатор может не успевать наполняться вновь, а плунжер — выдвигаться на величину, совпадающую с имеющимся в приводе клапанов зазором. Если такое случилось, привод начинает работать с ударами, которые заявят о себе характерными стуками.
Масло способно слишком быстро выдавливаться из гидрокомпенсатора по двум причинам — велик зазор между плунжером и гильзой или перестал нормально работать обратный клапан, запирающий внутреннюю полость гидрокомпенсатора. Зазор увеличивается по мере износа, а поскольку естественный износ сопровождает перемещения любых трущихся деталей, то чем больше пробег автомобиля, тем вероятнее становится неисправность гидротолкателей. Но определяющим для долговечности гидрокомпенсаторов является качество смазки: при прочих равных условиях в двигателях, где использовалось моторное масло более высокого качества и неукоснительно соблюдалась периодичность его замены, гидрокомпенсаторы служат дольше.
Для обратного клапана критичен не только износ, но и отложения продуктов старения масла. Проблему шлаковых отложений и лаковых пленок опять-таки может создавать масло — некачественное или слишком долго проработавшее без замены.
Еще одна неприятность, которая случается реже вышеуказанных, но может произойти с гидрокомпенсатором, — когда плунжер заклинит в корпусе. Вызывают заклинивание инородные частицы, например продукты износа деталей двигателя, попавшие в гидрокомпенсатор вместе с маслом и проникшие в зазор между плунжером и гильзой.
Нормальный зазор между двумя основными деталями гидрокомпенсатора не превышает 5–8 мкм — в принципе частицы грязи подобного размера должны отсеиваться масляным фильтром. Однако в конструкции любого фильтра предусмотрен перепускной клапан, который срабатывает, когда он становится для масла непреодолимой преградой. Такое возможно, если фильтр не был своевременно заменен, а его фильтрующий элемент основательно забился грязью. И такое же происходит с еще вполне работоспособным фильтром сразу после запуска двигателя в сильный мороз, когда густое масло просто не способно прокачиваться через фильтрующий элемент. Чтобы не допустить масляного «голодания» в деталях, смазываемых под давлением, перепускной клапан открывается, и мимо фильтра неочищенное масло поступает прямиком в гидрокомпенсаторы. Чем сильнее масло загрязнено, тем вероятнее заклинивание плунжера.
Полезность гидрокомпенсаторов общепризнанна, однако после их появления в приводе клапанов возникает и новая проблема — гидрокомпенсаторы могут выйти из строя, а значит, снижают общую надежность мотора. По этой причине далеко не все двигатели оборудуются гидрокомпенсаторами, но если они в моторе присутствуют, то их наличие повышает требования к качеству масла и своевременности обслуживания системы смазки.