Kāpēc autoražotāji atsakās no vārstu hidrokompensatoriem?

Vārstu termiskās atstarpes vajadzīgas, lai kompensētu metāla izplešanos sasilstot. Tieši tāpēc atstarpes regulē pilnīgi atdzisušam motoram. Kad dzinējs ir sasilis, šo atstarpju vienkārši nav. Runa ir par milimetra simtdaļām, tāpēc tehnoloģijas ievērošana atstarpju regulēšanā ir ļoti svarīga.

Pastāv dažādi regulēšanas veidi. Sākotnēji tika izmantots veids, kad atstarpe starp sadales vārpsta bīdītāju un izcilni tika regulēta ar spraugmēru, un pēc tam fiksēta ar uzgriežņiem. Tādā konstrukcijā regulēšana veicama vienkāršāk, izmaksā lētāk, taču ir biežāk nepieciešama. Vēlāk sāka izmantot regulēšanas paplāksnes, kuras vajadzēja mainīt, atstarpei palielinoties. Kādēļ atstarpe palielinās? Iemesls ir vienkāršs – detaļu dabiskais nodilums: vārstu kātu, sadales vārpstas izciļņu utt. Palielināta atstarpe izraisa ne tikai trokšņaināku darbību, bet arī potenciāli paātrinātu minēto GSM nodilumu. Dzinēju izstrādātāji neatmeta ideju: izdomāt kaut kādu sistēmu, kas novērstu nepieciešamību regulēt termiskās atstarpes – tā arī parādījās hidrokompensatori.

Konstrukcija

Tipveida hidrokompensatoru uzbūve ir diezgan vienkārša: korpusā iekšā atrodas plunžeris, virzulis ar pretvārstu (parasti vienkārša metāla lodīte) un atvilcējatspere, kas stumj plunžeri. Pati vienkāršākā darbības shēma parasti ir šāda: kad sadales vārpstas izcilnis nespiež uz hidrokompensatoru, atspere izstumj plunžeri un eļļa uzkrājas apakšā esošajā dobumā. Eļļa tiek ņemta tikmēr, kamēr virzulis kustas, proti – līdz pazūd atstarpe starp sadales vārpstas izcilni un hidrokompensatoru. Tiklīdz atstarpes nav, lodīte noslēdz vārstu. Šajā brīdī kompensators nespēj saspiesties, un vārpstas izcilnis sāk izspiest caur to vārsta kātu. Procesi atkārtojas ar katru sadales vārpstas apgriezienu.

Hidrokompensatori var būt izgatavoti kā  hidrobīdītāji vai hidrobalsti – tas saistīts ar dzinēja konstrukciju. Konstrukcija var arī variēties hidrokompensatoru izkārtojuma dēļ. Apakšvārpstu motoros hidrokompensatori atrodas zem svirām un svārstīklām un darbojas pozīcijā “ar kājām gaisā” – sadales vārpstas izciļņi tos stumj no apakšas. Hidrokompensatori pielāgojas vārstu kātu nodilumam, izvēloties izveidojošos atstarpi. Tas ne tikai samazina dzinēja troksni, bet arī pozitīvi ietekmē sadales vārpstas izciļņu resursu (protams, ja hidrokompensatori nav iesprūduši).

Ekspluatācijas nianses

Ar visiem plusiem hidrokompensatoru esamība liek pievērst lielāku uzmanību dažiem momentiem. Pirmkārt, hidrokompensatoru darba ķermenis ir eļļa. Ja eļļas sistēmā ir zems spiediens, pati eļļa – veca vai nekvalitatīva, cilindru bloka galvas kanāli aizsērējuši, tad hidrokompensatori darbosies nepareizi vai pat vispār nedarbosies. Piemēram, ja sistēmā eļļas ir mazāk nekā nepieciešams, tad pat ar normālu spiedienu, ko attīsta eļļas sūknis, cilindru bloka galvā var parādīties raksturīgs troksnis.

Otrs moments – lai arī vienkārša, bet tomēr mehānisma esamība hidrokompensatora iekšpusē. Laika gaitā mehānisms nolietojas – sliktāk darbojas kustīgās daļas, pielīp vārsta lodīte, mainās plunžera atsperes parametri. Tādā gadījumā hidrokompensators vai nu ieķīlējas, vai nenoslēdz eļļu iekšpusē. Slikti ir gan viens, gan otrs. Pirmajā gadījumā rodas sadales vārpstas izciļņu ātras nodilšanas risks, otrajā – parādās raksturīgs troksnis (klaudze), kas arī nav labi sadales vārpstai. Pašos ielaistākajos gadījumos hidrokompensators nevar normāli virzīt vārstu – kā rezultātā tiek traucēts cilindra uzpildīšanas un iztukšošanas process, tādējādi negatīvi ietekmējot visa dzinēja darbību.

Vēl viena nianse: motoriem ar hidrokompensatoriem ir iespējamais paaugstinātais troksnis uzreiz pēc aukstās palaišanas. Hidrokompensatoriem ir grūti piepildīties ar biezu eļļu – tādēļ arī  raksturīgā klakšķēšana pirmajās darbības sekundēs. Taču, ja hidrokompensatori ir darbderīgi un nav problēmu ar eļļas kvalitāti un spiedienu, tad troksnis ātri pāriet.

Darbspēja

Pārbaudīt hidrokompensatoru stāvokli maksimāli korekti iespējams tikai pēc to noņemšanas. Protams, var mēģināt izdarīt provizoriskus secinājumus, paklausoties dzinēja darbību, labāk – izmantojot stetoskopu: piemēram, vai nav aizdomīgas klaudzes zem vārstu vāka virs viena no vairākiem cilindriem? Ja skaņa ir skaidri lokalizēta, tad hidrokompensatora bojājuma iespējamība ir diezgan augsta. Tiesa, šeit rodas papildu jautājumi: hidrokompensators klaudz tā nodiluma vai nepietiekama eļļas spiediena dēļ? Kādā stāvoklī ir cilindru bloka galvas eļļas kanāli, vai nav nodiluši sadales vārpstas izciļņi, ja ir – tad kāda iemesla dēļ šis nodilums ir radies? Citiem vārdiem sakot, beigu beigās hidrokompensatorus tāpat nāksies noņemt.

Tālāk viss ir vienkārši: ar eļļu piepildītam hidrokompensatoram nevajadzētu saspiesties, tukšam – vajadzētu saspiesties. Ja tukšs hidrokompensators nesaspiežas, tad tas ir iestrēdzis, ja saspiežas pilns – tad ir nodilis plunžera mehānisms. Jebkurā gadījumā defektēti  hidrokompensatori ir jānomaina. Tomēr atgriezīsimies pie galvenā: kāpēc mūsdienu motoros arvien biežāk nav reiz tik populāro hidrokompensatoru?

Ieviešana un atteikšanās

Pirmie patenti hidrokompensatoriem tika saņemti ASV tālajos 1920. gados, un jau 1930. gados tie sāka parādīties automašīnās – vispirms jau augšējā cenu segmentā. Samērā masveidīgi hidrokompensatorus sāka izmantot no 1960. gadiem Amerikā un no 1970. gadu sākuma Eiropā. 1980. gadu beigās lielākajai daļai Eiropas automašīnu bija hidrokompensatori, tomēr, sākot ar 1990. gadu beigām, daži ražotāji sāka no tiem atteikties.

Viens tamlīdzīgs stāsts saistīts ar apkopes realitāti. Ford Zetec-E motoros, kādi bija Escort modeļiem un pirmajiem Mondeo, bija hidrokompensatori. Pirmās paaudzes Ford Focus tika komplektēti ar šiem pašiem motoriem, bet jau bez hidrokompensatoriem. Kāpēc?

Ford Focus tika tirgots gan Eiropā, gan ASV – turklāt diezgan masveidīgi. Kā zināms, amerikāņu īpašnieki ne vienmēr korekti izturas pret sava auto apkopi, ilgstoši aizmirstot nomainīt eļļu. Protams, ka hidrokompensatori nevarēja normāli darboties ar eļļu, kuru nemaina ik pēc 30…40 tūkst. km. Tādas apkopes pieejas dēļ Amerikā Ford bija daudz problēmu, bet tā kā vieni un tie paši dzinēji tika izmantoti modeļiem visos tirgos, tad vienkāršāk bija atteikties no hidrokompensatoriem. Tomēr šis ir atsevišķs atteikšanās gadījums, galvenais iemesls ir cits.

Ekoloģija

Jo tālāk – jo stingrākas kļūst ekoloģiskās prasības. Viens no risinājumiem, kas palīdz tajās iekļauties, ir gāzes sadales fāžu regulēšanas sistēmas. Tādas sistēmas tagad izmanto jau daudzos dzinējos. Vienkāršām sistēmām ar hidrauliskiem fāzgriezējiem hidrokompensatori netraucē, taču sarežģītākām – piemēram, vārstu pacelšanas augstuma mainīšanas sistēmām – jau traucē.

Otrs faktors – inerce. Lai cik ātri arī darbotos hidrokompensatori, tiem ir nepieciešams laiks, lai uzņemtu un izlaistu eļļu. Motoriem ar lieliem apgriezieniem tas nav īpaši labi. Vienkāršāk sakot, ar lieliem apgriezieniem hidrokompensatori var netikt līdz dzinēja darbībai, īpaši – ja tādā motorā parādās vēl arī gāzes sadales fāžu regulēšanas sistēma. Tostarp Honda dzinējos hidrokompensatori vispirms pazuda no motoriem ar VTEC sistēmu. Šī sistēma jau tāpat ir sarežģīta, tāpēc vienkāršāk bija reglamentā atkal iekļaut termisko spraugu regulēšanu ik pēc 40 tūkst. km.

Trešais faktors – uzlabotāku materiālu izmantošana un dzinēju “vienreizēja lietojamība”. Piemēram, 1960. gadu dzinējos termisko atstarpi tika ieteikts regulēt ik pēc 10...20 tūkst. km. Mūsdienīgie vārstu kāti, bīdītāji un sadales vārpstu izciļņi ir izgatavoti no nodilumizturīgākiem materiāliem, proti – atstarpe tik ātri nepalielinās, un dažreiz regulēt nepieciešama tikai ik pēc 70...90 tūkst. km. Tas nav kritiski, ņemot vērā, ka daudzi autoražotāji dzinēja resursu paredz 150…180 tūkst. km.

Dzinējs bez hidrokompensatoriem darbosies trokšņaināk? Tas nekas: mūsdienās ir ļoti labi skaņas izolācijas materiāli. Turklāt hidrokompensatori – tas ir lieks svars un lieki izdevumi, kas no ražotāja viedokļa nav visai lietderīgi “vienreizējam” motoram. Tomēr iepriekš teiktais nenozīmē, ka hidrokompensatorus drīz vairs vispār neizmantos. Ikvienam autoražotājam ir savs skatījums par šo jautājumu, un dažiem dzinējiem hidrokompensatori, protams, paliks.

Viens no pirmajiem automobiļiem ar hidrokompensatoriem – 1930. gada Cadillac Model 452 ar V16 dzinēju.

Hidrokompensatoru inerce nav piemērota dzinējiem ar lieliem apgriezieniem. Turklāt hidrokompensatori īsti labi neatbilst mūsdienu GSM fāžu mainīšanas sistēmām. Tas ir viens no galvenajiem iemesliem, kāpēc hidrokompensatori vispirms jau pazuda no tādiem dzinējiem kā Honda ar VTEC sistēmu.


Termiskā atstarpe: palielināšanās un samazināšanās. Dzinējiem bez hidrokompensatoriem autoražotāji nosaka vārstu termisko atstarpju regulēšanas reglamentu pēc konkrēta nobraukuma. Kāpēc ir svarīgi ievērot šos ieteikumus? Izplatīta situācija ir termiskās atstarpes palielināšanās laika gaitā: vārsti sāk raksturīgi klaudzēt.  Klaudzēšana nozīmē vārstu mehānisma detaļu trieciendarbību, kas nav labi to resursam. Palielināta termiskā atstarpe turklāt izraisa vārstu atvēršanos mazliet vēlāk un nepilnīgi, un tātad – pasliktinās cilindru piepildīšanās ar degvielas un gaisa maisījumu.
Bet vai termiskā atstarpe var samazināties? Jā, arī tas ir iespējams, piemēram, vārstu ligzdu un šķīvju nodiluma dēļ. Tas ir vēl sliktāk. Tādā gadījumā sasilušam dzinējam vārsti vairs pilnībā neaizveras. Rezultātā cilindros krītas kompresija, bet darba maisījums pilnībā nesadeg. Tās vēl nav visas negatīvās sekas. Kā zināms, viens no svarīgiem vārsta dzesēšanas nosacījumiem ir tā ciešs kontakts ar ligzdu. Ja šī kontakta nav – vārsts sāk pārkarst. Situāciju  pasliktina no sadegšanas kameras izlauzušās sakarsētās gāzes, kas vēl vairāk uzkarsē vārsta šķīvi. Tā rezultātā pēc kāda laika izdeg vārsta šķīvis un dažreiz arī vārsta ligzdas cilindru bloka galvā.