В газораспределительном механизме двигателя кулачок распределительного вала воздействует на клапан не напрямую – между ними находится деталь, которая принимает усилие и передает его дальше. Эта деталь называется толкателем клапана. Его задача – преобразовать вращательное движение распредвала в строго прямолинейное перемещение клапана, исключив боковые нагрузки на его стержень. От состояния толкателей зависят точность фаз газораспределения, уровень шума мотора и срок службы всего привода ГРМ.
Как устроен толкатель клапана и зачем он нужен
В любом четырехтактном двигателе клапан должен открываться строго в определенный момент и на строго определенную высоту. Кулачок распредвала имеет сложный профиль, и при вращении он давит не в центр стержня клапана, а создает боковое усилие. Толкатель принимает это усилие на себя и передает клапану только осевое перемещение. Одновременно он снижает трение и износ как самого кулачка, так и направляющей втулки клапана.
В зависимости от конструкции двигателя толкатель может быть единственным звеном между распредвалом и клапаном (при верхнем расположении вала) либо передавать усилие через штангу и коромысло (при нижнем расположении). Но в любом случае именно толкатель первым воспринимает нагрузку от кулачка.
Основные типы толкателей клапанов
За десятилетия моторостроения сложилось несколько конструктивных разновидностей толкателей, каждая из которых решает задачу передачи усилия по-своему.
- Тарельчатые – толкатель в виде грибка с широким плоским основанием, которое опирается на кулачок распредвала. В верхней части стержня выполнен регулировочный болт с контргайкой. Такая конструкция применялась на старых двигателях с нижним расположением клапанов, сегодня практически не встречается.
- Цилиндрические (поршневые) – наиболее распространенный тип. Толкатель выполнен в виде тонкостенного цилиндрического стакана, который устанавливается между кулачком распредвала и стержнем клапана. Зазор регулируется подбором шайб разной толщины, которые вкладываются в днище толкателя. Широко применяется на двигателях ВАЗ и многих иномарках с верхним расположением распредвала.
- Роликовые – в нижней части толкателя установлен ролик на игольчатом подшипнике. Кулачок распредвала контактирует не с плоской поверхностью, а катится по ролику, что заметно снижает трение и износ. Такие толкатели применялись в основном в двигателях с нижним расположением распредвала, в современных моторах используются реже.
- Гидравлические толкатели (гидрокомпенсаторы) – наиболее совершенный тип. Внутри корпуса размещен плунжерный механизм с обратным клапаном, который использует давление моторного масла для автоматической выборки теплового зазора. При работе двигателя масло заполняет внутреннюю полость, и компенсатор постоянно поддерживает нулевой зазор между кулачком и толкателем. Это исключает необходимость ручной регулировки и обеспечивает минимальный шум ГРМ.
Гидрокомпенсаторы требовательны к качеству и чистоте масла. Засорение масляных каналов или использование масла неподходящей вязкости приводит к стуку, который не устраняется без замены самих компенсаторов или промывки системы смазки.
Признаки износа толкателей клапанов
Первый симптом неисправного толкателя – характерный металлический стук в верхней части двигателя. На моторах с механическими толкателями он указывает на увеличенный тепловой зазор и устраняется регулировкой либо заменой изношенных деталей. На двигателях с гидрокомпенсаторами кратковременный стук после холодного пуска допустим. Требуется несколько секунд, чтобы масло заполнило полости компенсаторов. Если стук не пропадает после прогрева или длится дольше 10–15 секунд, это говорит об износе или загрязнении гидрокомпенсатора.
Игнорирование стука ведет к ускоренному износу кулачков распредвала, нарушению фаз газораспределения и падению мощности. Поэтому при появлении шума в приводе клапанов стоит как можно скорее провести диагностику.
Что учитывать при замене толкателей клапанов
Толкатель подбирается строго под конкретную модель двигателя. Даже внутри одного семейства моторов могут использоваться толкатели разного диаметра и высоты. При замене механических толкателей проверяют зазоры и при необходимости подбирают регулировочные шайбы нужной толщины. Гидрокомпенсаторы перед установкой рекомендуется прокачать в чистом масле и убедиться в отсутствии заеданий плунжерной пары.
Срок службы толкателей прямо связан с качеством клапанов, с которыми они работают. Неровный торец стержня, недостаточная твердость поверхности или нарушение геометрии клапана ускоряют износ толкателя и сокращают интервал между регулировками. Челябинский автомеханический завод более 60 лет выпускает клапаны для двигателей ГАЗ, КАМАЗ, Урал, ЯМЗ и других, применяя жаропрочные стали и строгий контроль геометрии на всех этапах производства. Качественный клапан в паре с правильно подобранным и установленным толкателем – это основа тихой, ровной работы мотора и его долгого ресурса без внеплановых ремонтов.
