Рокер в двигателе внутреннего сгорания¶
Рокер (от англ. rocker — качающийся) — рычаг в механизме привода клапанов двигателя внутреннего сгорания, обеспечивающий передачу усилия от толкателя или распределительного вала к клапану с изменением направления движения. Рокер является элементом клапанного механизма (газораспределительного механизма) и применяется преимущественно в двигателях с верхним расположением распределительного вала (SOHC) и в нижневальных схемах, где распредвал размещён в блоке цилиндров.
¶Устройство и принцип работы
Рокер выполнен в виде рычага, установленного на неподвижной оси (штыре) или на опорных стаканах. Одним концом рокер опирается на шток толкателя (гидрокомпенсатор), другим — на торец клапана либо на регулировочный винт, передающий усилие клапанному стержню. При вращении распределительного вала кулачок нажимает на толкатель, тот поднимает один конец рокера; рычаг, вращаясь вокруг оси, опускает другой конец и открывает клапан, преодолевая усилие клапанной пружины. После прохождения кулачка пружина возвращает клапан в закрытое положение, а рокер — в исходное.
Соотношение длин плеч рокера (расстояний от оси качания до точек контакта с толкателем и клапаном) определяет передаточное отношение и, следовательно, величину хода клапана относительно хода толкателя. Обычно плечо со стороны клапана длиннее, что позволяет увеличить ход клапана без увеличения подъёма кулачка.
¶Материалы и конструкция
Рокеры изготавливают из кованой или литой стали, алюминиевых сплавов; в высоконагруженных и гоночных двигателях — из титановых сплавов. Поверхности контакта с толкателем и клапаном подвергают закалке или оснащают сменными вкладышами. В ряде конструкций роликовый рокер оснащён роликом, катящимся по кулачку, что снижает потери на трение и износ.
¶Типы рокеров
| Тип | Особенности |
|---|---|
| Классический штанговый (pushrod) | Работает в паре с нижним распредвалом и толкателями-штангами; применяется в двигателях OHV |
| Роликовый | Оснащён роликом для снижения трения о кулачок |
| С гидравлическим компенсатором зазора | Имеет встроенный гидроэлемент, автоматически устраняющий тепловой зазор |
| Регулируемый | Задаётся винтовой регулировкой или подбором шайб |
¶Регулировка зазора
Между торцом рокера и клапанным стержнем (или между кулачком и рокером) должен существовать тепловой зазор, компенсирующий температурное расширение деталей. При недостаточном зазоре клапан может неплотно закрываться, при избыточном — появляется стук и уменьшается подъём клапана. Регулировка выполняется винтом на рокере с контргайкой или подбором шайб (в двигателях с гидрокомпенсаторами регулировка, как правило, не требуется). Интервал регулировки указывается производителем — обычно от 15 до 100 тыс. км пробега в зависимости от конструкции.
¶Рокер в различных схемах ГРМ
¶Двигатели OHV (нижневаловые)
В схеме OHV распредвал расположен в блоке цилиндров; его движение передаётся через толкатели и штанги (pushrods) на рокеры, установленные в головке блока. Такая конструкция компактна по высоте, но имеет большую инерцию привода. Рокерный привод клапанов остаётся востребованным в крупнообъёмных V-образных двигателях, в том числе в российских автомобильных V8 и ряде дизелей.
¶Двигатели SOHC (верхневаловые с одним распредвалом)
При одиночном распредвале в головке блока рокеры приводят как впускные, так и выпускные клапаны. Кулачки непосредственно давят на рокеры, что исключает штанги и снижает массу привода. Роликовые рокеры с гидравлическими компенсаторами применяются во многих двигателях японских, европейских и российских производителей.
¶Двигатели DOHC
В двухвальных схемах клапаны чаще приводятся напрямую от кулачков через толкатели-стаканы, однако ряд конструкций (например, с изменяемыми фазами газораспределения) использует рокеры-рычаги с гидроопорами, что позволяет реализовать отключение части клапанов на малых нагрузках.
¶Неисправности
Основные признаки неисправности рокерного механизма — стук в верхней части двигателя на холодную или горячую, нестабильная работа, потеря мощности. Типичные причины:
- износ оси рокера или его отверстия, приводящий к увеличению зазоров и стуку;
- износ регулировочного винта или торца рокера;
- залипание гидрокомпенсатора, работающего в паре с рокером;
- деформация рокера при перегреве или гидроударе.
Замена изношенных рокеров и своевременная регулировка зазоров обеспечивают нормальный газообмен и ресурс клапанного механизма.
¶Источники
- Автомобильные двигатели: учебник для вузов / под ред. В. М. Захарянина.
- Киселёв И. А. Конструкция и расчёт автомобильных двигателей.
- Материалы заводской документации по двигателям ВАЗ, УАЗ, ГАЗ.