Цепь или ремень: какой привод ГРМ лучше?
В среде автолюбителей никогда не утихнут споры, какой привод газораспределительного механизма предпочтительнее: ременный или цепной? Еще раз разбираемся в проблеме и собираем воедино все аргументы за и против.
Вначале были шестерни
Начнем с истории вопроса. На заре создания двигателей внутреннего сгорания самым простым и логичным был привод распределительного вала с помощью шестерен. Нужно, чтобы распредвал вращался вдвое медленнее коленчатого вала, а потому две шестерни с числом зубьев, относящимся как 1:2, представлялись идеальным решением. Схема с шестеренным приводом обладает самой высокой надежностью. Недаром на знаменитом танке Т-34 устанавливался двигатель В-2, у которого не только привод клапанов, но и всех вспомогательных агрегатов осуществлялся шестернями. Предвоенные, да и некоторые послевоенные легковые автомобили отечественного производства также имели шестеренный привод ГРМ с нижним расположением распредвала.
На цепь его!
Конструкторы автомобильных двигателей довольно быстро пришли к выводу, что распределительному валу место рядом с клапанами. Это решение упрощает привод клапанов и снижает инерционность, что особенно важно для высокооборотных моторов. И расстояние между распределительным и коленчатым валами стало достаточно велико, особенно на длинноходных двигателях. Такими называют моторы, у которых ход поршня больше, чем диаметр цилиндра. К тому времени уже были освоены в производстве втулочно-роликовые цепи, которые и стали применять для привода распредвалов. Передаточное отношение обеспечивала двукратная разница в числе зубьев ведущей и ведомой шестерен. А цепи применяли двухрядные, для надежности.
Шестеренный привод ГРМ сохранился на современных V-образных многоклапанных моторах. Это стало возможным потому, что распредвалы, расположенные в развале V-образного блока цилиндров, находятся относительно близко к коленчатому валу.
Впервые на массовом отечественном двигателе цепной привод появился на москвичовском двигателе УЗАМ-412, разработанном в первой половине 60-х годов прошлого столетия. А вскоре началось триумфальное шествие Жигулей, на которых вплоть до начала восьмидесятых безраздельно господствовал цепной привод распредвала.
Отмечу, что при использовании цепного привода всегда возникают сложные колебания системы, вызванные неравномерностью работы цепи. Для гашения этих колебаний мотористам приходится устанавливать успокоители в виде пластмассовых (иногда стальных обрезиненных) пластин. При этом цепь необходимо натягивать. Делать это приходится и сразу после сборки мотора, и в процессе эксплуатации в связи с удлинением (вытяжкой) цепи.
Откуда берется «вытяжка»? Интересный вопрос. Конечно, не может быть и речи об удлинении под нагрузкой каждой отдельной пластинки, составляющей цепь. Рассчитать на прочность эти элементы проще простого. Удлинение цепи происходит при износе, увеличении зазора в каждом шарнире, а их, как правило, больше сотни. Соответственно, и суммарная длина цепи может расти на несколько миллиметров по мере износа.
Ранние импортные и описанные выше отечественные двигатели имели механические натяжители с пружиной, обслуживаемые при каждом ТО. При этом цепи на наших моторах (напомню, двухрядные) ходили при должном обслуживании немногим больше 100 000 км. Далее тольяттинские моторостроители на много лет прекратили разрабатывать новые конструкции с цепным приводом, и только при модернизации старого доброго двигателя рабочим объемом 1,7 л для Chevrolet Niva и Lada 4×4 немного изменили конструкцию. Вместо двухрядной применили однорядную цепь, снабдив ее гидравлическим натяжителем. Замечу, что при равном качестве материалов ресурс однорядной цепи меньше: ведь в двухрядной цепи поверхностей пластин, взаимодействующих с валиками, минимум три, а в однорядной — только две.
Вот такой узкой стала цепь на нынешних вазовских полноприводниках.
Мировое моторостроение меж тем перешло на зубчатые цепи, что позволило снизить шум и износ. Достигнут такой эффект благодаря тому, что количество пластин, работающих в паре с валиками цепи, увеличено до четырех даже в самых простых конструкциях. Вторым фактором, продлившим срок службы цепей и сделавших их необслуживаемыми, стало применение гидравлических натяжителей. Такие устройства обеспечивают постоянное необходимое натяжение цепи, особенно если снабжены храповым механизмом, который уже не отдаст обратно отвоеванную у цепи слабину.
Так выглядит цепной привод распредвалов в двигателе корейских автомобилей Kia Rio или Hyundai Solaris прошлого поколения. 
В современных многоцилиндровых V-образных двигателях цепей может быть несколько, включая и небольшую цепочку привода масляного насоса. 
На оппозитных двигателях конструкторы тоже применяют цепной привод
Да, кстати, вы в курсе, что на народном любимце Логане стоит цепь? «Нет, неправда, автор сошел с ума! Там ремень!» — скажете вы. А вот и нет. Масляный насос на этом достойном двигателе действительно приводит небольшая цепь.
Явление ремня народу
До поры до времени неметаллические материалы использовались в двигателе только в виде прокладок или сальников. Как вдруг в середине пятидесятых годов прошлого века американцы впервые наладили привод распредвала резиновым ремнем. Конечно, это был не такой ремень, который крутит генераторы и компрессоры кондиционера. Во-первых, требовалось синхронное вращение валов, то есть должно быть исключено проскальзывание ремня, а во-вторых, прочность ремня и его зубьев должны обеспечивать работоспособность двигателя в течение длительного срока.
На просторах нашей Родины ремень появился впервые на двигателе ВАЗ-2105. Заводчане изменили конструкцию двух базовых деталей — блока цилиндров и его головки, чтобы не отставать от мирового прогресса автомобилестроения. Ремни ходили не очень долго, являлись приличной головной болью для хозяев, но их обрыв не был фатален для мотора. Конструкция предусматривала, что при любых взаимных положениях коленчатого и распределительного валов встречи клапанов с поршнями не происходило. Иными словами, даже в дороге — заменил ремень и езжай дальше. Правда, такой мотор выпускали не очень долго.
С появлением переднеприводного семейства ВАЗ ремень стал основным типом привода ГРМ. Были в линейке новых моторов и «втыковые», и «невтыковые» модели и их модификации. Но постепенно требования к мощности и экологии привели к необходимости даже восьмиклапанный двигатель сделать по конструкции втыковым. А у шестнадцатиклапанников подобная конструкция была изначально.
Натяжной ролик и поверхность зубчатого ремня двигателя Приоры. Объявленный ресурс ремня — 200 000 км. Посмотрим…
Но русского умельца так просто современными евронормами не возьмешь. Сейчас в продаже есть поршни, предотвращающие встречу клапанов при обрыве ремня — и к восьми-, и к шестнадцатиклапанникам. О чем это говорит? О том, что ремни-то, похоже, рвутся, как и прежде, ну а спрос рождает предложение. К слову, для импортных двигателей я таких поршней в продаже не встречал.
Ременный привод в двигателе Chevrolet Cruze. Современная схема привода ГРМ с двумя фазовращателями требует применения широкого (1 дюйм) ремня.
Плюсы ременного привода
Меньший шум
Ремень позволяет избежать резонансных колебаний, т.к. число зубьев нечетное и некратное количеству зубьев шестерен. Например, 111 зубьев было у двигателя некогда популярной вазовской «восьмерки». Таких моторных цепей не бывает в природе: число звеньев всегда четное.
Ремень благодаря своей эластичности хорошо гасит крутильные колебания.
Не требует гидравлического натяжителя: ремню достаточно недорогого пружинного натяжителя.
Нечувствителен к качеству залитого в двигатель масла, его количеству и величине давления.
На части моторов его довольно легко осмотреть. Но, к сожалению, на некоторых моторах бывает нужно демонтировать опору силового агрегата.
Заменить ремень проще. Это можно сделать даже своими силами.
Масса двигателя с ременным приводом несколько ниже.
Минусы ременного привода
Двигатель с ременным приводом имеет большое число валов, выходящих из масляной полости наружу. Это — большее число сальниковых уплотнений, причем течь из них и будет выводить ремень из строя.
Очень низкие температуры, как и попадание воды, представляют для ремня серьезную угрозу.
Ресурс ремня ограничен не только пробегом, но и временем. Резина склонна к старению.
На сохранность ремня влияет состояние натяжных и обводящих роликов, а также помпы, которая часто приводится тем же ремнем. Смазка в роликах пересыхает от времени и жары, а помпу выводит из строя применение некачественных охлаждающих жидкостей.
Требует периодических замен в соответствии с таблицей регламентных работ.
Ремень рвется мгновенно, зачастую без всяких предупреждающих звуков
Плюсы цепного привода
Для первого владельца цепь дешевле в эксплуатации. Регламентных работ по замене цепи ни в одной сервисной книжке, которые очень многие производители ведут до 100 тыс. км. не видел ни разу.
Высокий ресурс, особенно для знаменитых двигателей 80–90 годов с цепями, имеющими два и более ряда.
Цепь защищена от внешних неблагоприятных факторов, всегда смазана и при исправном натяжителе — натянута.
Цепь благодаря продуманной системе успокоителей и натяжителей испытывает даже меньшие колебания, чем ремень.
Цепь — находка для тех, кто ездит мало. Она не нуждается в замене «по возрасту».
Цепь перед «кончиной» начнет «проситься» на замену повышенным шумом, и у владельца есть шанс не упустить этот момент.
Минусы цепного привода
Двигатели с цепным приводом несколько тяжелее.
Гидронатяжитель цепи без храпового механизма может плохо работать при недостаточном давлении масла. Такое возможно при использовании систем «старт-стоп».
Возможно перескакивание цепи при вращении мотора в обратную сторону, что случается при парковке с включенной передачей на крутом склоне.
Насос охлаждающей жидкости практически всегда у таких моторов вращает ремень вспомогательных агрегатов. Его по регламенту зачастую не меняют — мол, он не самый важный. А при обрыве далеко не уедешь из-за перегрева двигателя.
Встречались в истории двигатели с ресурсом цепи, не превышающим 50 тыс. км. Ну, тут по поговорке — «В семье не без урода».
Выводы
Способ привода газораспределительного механизма — ремнем или цепью — редко становится определяющим фактором при выборе автомобиля. Но задуматься все-таки заставляет. Ведь он порой может изменить судьбу автомобиля. Характерен пример с нашей редакционной Грантой.
Если данная модель двигателя не славится малым ресурсом цепи (отзывы на профильных форумах вам в помощь), то цепной привод лучше ременного. Ременный привод выдерживает только пробег до регламентной замены, а цепь может ходить дольше. Недаром же существует совет: покупаете бэушный автомобиль — сразу замените все ремни, включая ГРМ.
Не хочу никого обидеть, но владельцы автомобилей, где привод ГРМ осуществляется цепью, несколько снисходительно взирают на тех, кто периодически задумывается: «А как там поживает мой ремень?».
Расскажите в комментариях, какой тип привода ГРМ нравится вам и почему
источник
Почему ГРМ теперь ременный, а не шестеренчатый?
Почему не делают надежный шестеренчатый ГРМ как на дизелях и старых ДВС? Почему предпочли ременный, при обрыве которого у авто большие проблемы с клапанами?
Шестеренный привод распредвала делали тогда, когда было его нижнее положение, рядом с коленвалом. Многие уже забыли эту схему, когда были толкатели, штанги, коромысла с регулировочным винтом. А до этого было еще и нижнее расположение клапанов. Это уже потом распредвал стали устанавливать непосредственно в головку блока и для передачи на такое расстояние момента от коленвала нужно много шестерен. А они должны работать в смазке, еще и шумят, если косозубые, то будет сдвиг в осевом направлении и будет небольшой зазор в каждой паре, значит регулировка фаз будет сбиваться. Нет, это правильное решение, одним зубчатым ремнем уйти от всех проблем.
В основном дизеля на данный момент на ремнях и цепях и это проще. Моторы на шестернях помню только Волгу у которой вечно летела одна шестерня и более современный таурег с мотором 2.5 дизель тоже не ахти мотор. Ремни и цепи это проще, менять вовремя будет всё хорошо.
Почему ГРМ теперь ременный, а не шестеренчатый?
Почему не делают надежный шестеренчатый ГРМ как на дизелях и старых ДВС? Почему предпочли ременный, при обрыве которого у авто большие проблемы с клапанами?
В основном дизеля на данный момент на ремнях и цепях и это проще. Моторы на шестернях помню только Волгу у которой вечно летела одна шестерня и более современный таурег с мотором 2.5 дизель тоже не ахти мотор. Ремни и цепи это проще, менять вовремя будет всё хорошо.
Повернутые в бок колеса оказывают давление на сайлентблоки и втулки, приводя к их деформации и разрушению. Я всегда выворачиваю колеса в исходное положение.
Ой. не самые хорошие я вам скажу. Есть несколько вариантов почему люди включают громко музыку:
- Хотят выделится среди машин в потоке на дороге или привлечь к себе внимание. Из личных наблюдения чаще всего громкая музыка играет в старых БМВ, за рулем которых находятся молодые парни.
- В машине плохая шумоизоляция или что-то гремит внутри. Хозяева частенько включают музыку громко чтобы не слышать этих косяков. Да. и так бывает)).
Я когда жила в квартире у меня был сосед моего возраста. Ему родители купили БМВ, очень громкая машина у него была я вам скажу. Он каждый день под парадным ставил машину и включал громко музыку. Ночью музыка тоже играла. Так вот стоило мне его один раз за шкирки вытащить с его машины, и потом как только он меня видел-то музыка сразу выключалась.
В апреле 2015-го года стоимость базовых тарифов ОСАГО возрастёт на сорок процентов. Сообщается, что страховые компании будут вправе накинуть ещё двадцать процентов сверху. То есть, максимум повышения составит шестьдесят процентов, вместо ранее заявленных тридцати. Подробный материал опубликован здесь.
Ага, сейчас! Просто рукозадые и слабоумные с купленными правами и просроченными мозгами пересядут на механику, а это пострашнее обезьяны с гранатой!
По теперешнему регламенту Формулы-1 шинники обязаны предоставить на гонку два разных типа резины (слики). Команды же должны также использовать во время гонки оба предоставленных типа шин. Так что минимум один раз поменять резину обязан каждый добравшийся до клетчатого флага пилот. Как и в какой последовательности они будут это делать, гонщики вместе со своей конюшней решают сами. Но это относится только к сликам. Если гонка объявлена дождевой, то все ограничения снимаются и команды могут использовать любую резину.
Двигатель с шестеренчатым приводом в грм
Отличается эластичностью, дешевизной в производстве и обслуживании, а также малой шумностью в сравнении с конкурентами, является самым распространенным типом ГРМ на серийных легковых автомобилях. К несомненным плюсам относится большая распространенность ремня ГРМ , вследствие чего данный тип обладает более высокой ремонтопригодностью в сравнении с остальными. Малая шумность увеличивает акустический комфорт водителя.
Как и любой механизм, данный тип привода ГРМ не лишен своих, порою существенных недостатков. Ременный привод отличается нестабильной работой при недостаточном уходе за механизмом натяжения, вследствие чего возможны проблемы при запуске двигателя, уменьшение номинальной мощности силового агрегата, так как происходит смещение фаз. Все эти проблемы могут негативно сказаться на работе двигателя. На большинстве моделей легковых автомобилей при выходе из строя ременного привода ГРМ (то есть при его обрыве) загибает клапана двигателя, это является существенным недостатком данного типа привода, так как влечет за собой дорогостоящий и трудоемкий ремонт.
Цепной привод
Цепь ГРМ отличает более высокая надежность по сравнению с ременным и приводом через шестерню от коленчатого вала. Превосходство в надежности достигается за счет использования натяжителя, действующего с большим усилием по сравнению с ремнем. Обслуживание цепного привода производится достаточно редко, что положительным образом сказывается на стоимости владения автомобилем. Цепной привод обладает большим ресурсом надежности в сравнении с ременным.
К явным отрицательным сторонам данного типа привода ГРМ относится его шумная работа, в связи с этим мировые производители постепенно отказываются от производства автомобилей с данным типом привода ГРМ, несмотря на все его неоспоримые достоинства.
Привод ГРМ шестерней от коленчатого вала двигателя.
На сегодняшний день этот тип ГРМ практически не применяется в массовом производстве. Однако на дорогах все еще можно встретить достаточно много автомобилей, в основном старых, использующих его. Уход от такого типа привода был связан с изменением конструкции самого двигателя, его эволюцией, в связи с чем этот механизм перестали применять в серийном производстве.
Устройства ГРМ различаются не только по типам привода, но и по разновидностям самой его конструкции. Самое большое распространение получили два типа газораспределительных механизмов — это SOHC
Система SOHC имеет конструктивные особенности по сравнению с DOHC. К таковым у системы SOHC относится наличие всего одного распределительного вала, что дает как преимущества, так и недостатки. К положительным сторонам данной системы относится более тихая работа двигателя, что положительно сказывается на комфорте, а также, в силу простой конструкции, делает привод данной системы более ремонтопригодным и повышает надежность всего узла.
Недостаток данного типа привода относится к двигателям, оснащенным четырьмя клапанами на один цилиндр, и заключается в высокой нагрузке, которой подвергается распределительный вал , что может привести к негативным последствиям: дорогостоящая деталь выходит из строя в силу своей хрупкости.
Тип механизма ГРМ DOHC в своей конструкции применяет два распределительных вала, что дает такие преимущества, как меньший расход топлива, увеличенная мощность по сравнению с конкурентной системой. Однако и данный тип не лишен недостатков. К таковым относится меньшая ремонтопригодность и более высокая стоимость в результате усложнения конструкции, однако на фоне положительных черт данные минусы нивелируются.
Тип цепной
Самым надежным среди имеющихся приводов в системе ГРМ является как раз цепной. В таком виде применяются такие шестеренки, которые по своему внешнему виду чем-то напоминают звездочки велосипеда, но все же значительно отличаются от них.
В основном в автомобилях, в которых используется именно цепь, присутствует технология 2-рядной цепи. Данная схема нужна, чтобы конструкция в целом была более долговечной и надежной. Но, как и любая другая система, данная не лишена недостатков, цепь может растянуться, а это приведет к рассинхронизации меток.
Когда метки сбиты, двигатель непременно теряет свою мощность, плюс происходит его последующий износ.
При обслуживании автомобиля, а именно ГРМ цепного типа, специалисты рекомендуют менять полностью комплект, а в него собственно входят: успокоитель, цепь, плюс натяжитель, и, конечно же, звездочки.
Помните, что своими руками практически невозможно выполнить работу по замене такого устройства ГРМ, в особенности, если в этом деле нет навыков и опыта. Лучшим вариантом будет обращение в сервис, где качественно и быстро выполнят замену.
Принято считать, что цепной тип ГРМ в автомобиле подлежит замене через каждые 250 тыс. км пробега.
Нижнеклапанные двигатели
Большинство автомобилей работают на двигателе внутреннего сгорания для которого характерны клапана и распределительный вал, которые регулирует синхронный выброс и заброс воздуха. В обычном двигателе клапана открываются навстречу поршню, в нижнеклапанном они расположены параллельно и в одной плоскости. Также в этом блоке находится и привод.
Такие двигатели стали настоящим прорывом в 1950 годы, ведь с его использованием практически полностью подавлялся шум, исключалась встреча клапана с поршнем, и значительно сокращалась возможность перегрева. Плюс ко всему поршни того времени нуждались в чистке и тут наблюдалось значительное превосходство, ведь добраться до этого узла не составляло труда.
Однако с развитием и появлением топлива с высоким октановым числом, двигатели такого плана ушли на второй план, ведь они значительно уступали в скорости и имели повышенный риск детонации.
Типы ГРМ и их устройство
Газораспределительный механизм любого автомобиля, оборудованный двигателем внутреннего сгорания, содержит в себе систему привода. Такие схемы подразделяются на несколько типов приводов, давайте рассмотрим каждый. Характеристики любого двигателя никак не влияют на продолжительность эксплуатации всей системы.
Ременной тип
Наиболее распространенным типом привода считается ременной. Ременной привод состоит из нескольких зубчатых шкивов, установленных на валу газораспределителя, а также на коленчатом валу. Вдобавок зубчатый вид имеет шкив водяного насоса.
Для обеспечения оптимального прилегания ремня ГРМ к поверхностям шкивов, применяются промежуточные ролики (блоки). Благодаря промежуточным роликам, ремень работает строго на своем месте, что способствует отсутствию перескоков зубчатого соединения во время работы двигателя внутреннего сгорания.
Чтобы ремень держался плотно и не проскакивал, инженеры устанавливают систему натяжения, которая автоматически регулирует натяжку ремня на разных режимах работы двигателя внутреннего сгорания. Такое взаимодействие служит отличным способом продлить срок службы всей схемы.
Особенности данной схемы способствуют прямому назначению во благо тишины работы мотора. Замена деталей ременного привода предусматривает сам ремень и промежуточные ролики, а также натяжительный механизм. Срок службы этих деталей может составить около 150 тысяч километров пробега, однако завод изготовитель рекомендует производить замену деталей ГРМ каждые 90 тысяч километров пробега.
Главное при замене деталей системы – соблюдать метки ГРМ, иначе вы рискуете навредить двигателю, что приведет к загибанию клапанов в седлах и направляющих головки блока цилиндров.
Цепной тип
Наиболее надежным приводом в системе газораспределительного механизма ДВС считается цепной. Используя цепь в механизме газораспределителя, инженеры добились более эффективной надежности работы двигателя внутреннего сгорания. В данной системе используются специальные шестеренки, напоминающие по своему виду велосипедные звездочки, однако они явно отличаются от них. Характеристики моторов изменяются в зависимости от состояния ГРМ независимо от особенностей.
В большинстве автомобилей, где используется цепь, применяется технология двух рядной цепи. Такая схема необходима для обеспечения максимальной надежности и долговечности конструкции. Однако такая система имеет свои минусы, так как цепь имеет свойство растягиваться, что способствует рассинхронизации меток.
Как мы знаем, в случае если сбиваются метки, мотор начинает терять мощность, что способствует его дальнейшему износу.
При обслуживании газораспределительного механизма любого двигателя внутреннего сгорания оборудованным цепным устройством привода, рекомендуется менять весь комплект, который включает в себя: цепь, звездочки, натяжитель и успокоитель.
Самостоятельно произвести замену цепи и всего комплекта практически невозможно, однако большинство сервисов берутся за данную работу без проблем.
Как правило, на большинстве автомобилей цепной привод ГРМ работает порядка 250 тысяч километров пробега, а далее требует замены.
Шестеренчатый тип
Заключительным видом ГРМ считается шестеренчатый. В данном типе ГРМ используется блок шестерён, с помощью которых происходит взаимодействие коленчатого и распределительного валов. Устройство ГРМ с механическим приводом шестерен предусматривает установку блока шестеренного механизма, который устанавливается непосредственно внутри двигателя внутреннего сгорания.
В данной системе отсутствуют какие-либо ролики и натяжные устройства, а также отсутствует и система успокоения. Виды этого ГРМ напоминают устройство коробки переключения передач, за исключением того, что шестеренки в ГРМ имеют иную форму зубьев привода. Такие системы наиболее часто встречаются на автомобилях марки Volkswagen на дизельных двигателях объемами 2.5 литра. Как правило, такие моторы устанавливаются на грузовые автобусы.
Обслуживание данного типа газораспределительного механизма считается очень сложным процессом, так как при необходимости заменить некоторые детали приходится разбирать весь силовой агрегат. Замене подлежат практически все детали, которые взаимодействуют с данной схемой. Благодаря какому устройству и постоянной смазке, блок шестерён распределительного механизма, обладает весьма большим моторесурсом, что ставит его наравне с цепным приводом.
Производить ремонт и обслуживание данной системы необходимо на специализированном сервисе.
Привод клапанов штангами
Конструкция, созданная Дэйвидом Данбаром Бьюиком в начале 20 века производится и сейчас, но в несколько измененном виде. Вся конструкция заключается в том, что клапана расположены в головке цилиндров, а распредвал в блоке. Привод клапанов выполняется посредством толкателей, штанг толкателей и коромысел.
Главный плюс – это конструктивная простота, которая обеспечивает надежность, устранение рисков обрыва ремня ГРМ, снижение эксплуатационной нагрузки, что повышает срок службы, а также компактность.
Главной проблемой, с которой столкнулись инженеры – это невозможность развития высоких оборотов. Однако путем замены комплектующих удавалось достичь 11000 оборотов на данном двигателе.
Шестерёнчатый привод ГРМ
Данная конструкция ГРМ была изобретена Дэйвидом Данбаром Бьюиком (David Dunbar Buick)
в самом начале XX века (англоязычное обозначение —
OHV
—
OverHead Valve).
В основном конструктивно клапана от распределительного вала приводятся посредством толкателей, штанг толкателей и коромысел. В современных двигателях шестернями начали приводится и распредвалы с верхним расположением (см фото).
Плюс такой схемы — относительно простая конструкция и обеспечиваемая ей конструктивная надёжность — в частности, как правило используется простой и надёжный привод распределительного вала шестернями, что исключает саму возможность таких неисправностей, как разрыв ремня ГРМ или «перескакивание» цепи в механизме с цепным приводом. Эксплуатационные нагрузки на детали ГРМ также оказываются сравнительно невысокими, чем обеспечивается высокая долговечность и нетребовательность к смазочным материалам.
Многие двигатели с ГРМ типа OHV ощутимо более компактны по сравнению с верхневальными, так как у них отсутствует расположенный сверху в головке блока распределительный вал, что особенно актуально для двигателей без оси коромысел, у которых коромысла опираются на шаровые пальцы, для рядных двигателей это в особенности касается габарита по высоте, а для V-образных — и высоты, и габаритной ширины. Кроме того, такая схема затрудняет использование более двух клапанов на цилиндр (двигатели с таким ГРМ, имеющие 4 клапана на цилиндр, имеют большие габариты и массу, что делает их малоприменимыми в легковых автомобилях, но вполне приемлемыми для грузовиков и тяжёлой техники — примеры тому двигатели КамАЗ, ЯМЗ, ТМЗ и многие другие) и усложняет проектирование впускных и выпускных окон в головке цилиндров с высокоэффективной с точки зрения пропускной способности.
Двигатели этой схемы, как правило, сравнительно низкооборотные и относительно тихоходные. Если не используются гидравлические толкатели, такой двигатель будет одним из наиболее шумных по сравнению с остальными.
Уважаемый посетитель! Мы не можем ответить лично каждому, но тем не менее никому не отказываем в консультации. Для того, чтобы Вы могли самостоятельно (или с помощью ближайшего автосервиса) устранить неисправности дизеля, мы разработали ОнлайнДиагностику. Это интерактивное руководство, которое содержит все известные причины неисправностей дизельных двигателей и указывает пути достижения правильной работы конкретного двигателя.
Приглашаем вас воспользоваться ОнлайнДиагностикой прямо сейчас!
Оставить комментарий:
Ири́на Муцу́овна Хакама́да.:
Успешный человек счастлив в постоянном развитии, а не в параноидальном стремлении укрепить стабильность вокруг себя.
Цепной привод
Стандартный ДВС, в котором вместо ремня ГРМ используется 1-3 рядная цепь, которая приводит клапана в движение и в теории не должна рваться.
На заре внедрения цепного привода инженеры были уверены, что цепи вечные и не будут требовать замены. Да, в основном так и было. Цепь не рвалась, она могла растянуться и начать шуметь, иногда этот процесс затягивался до полумиллиона километров, но трёхрядной цепи это было ни по чем.
Далее, с целью упрощения и облегчения конструкции, цепь стала сначала двурядной, а потом и вовсе однорядной и не более, чем велосипедная. Это напрочь убило смысл использования цепных приводов вместо стандартных ремней.
Клапана с электропневматическим актуатором
Так называемая система Кенигсегга, когда клапана открывают и закрывают 2 системы – пневматическая и гидравлическая. Они всегда находятся под давлением и способны в заданное время максимально быстро открыть, либо закрыть клапан.
Основной плюс, что работа производится по отлаженной программе и риск сбоя исключен полностью. Также такие двигатели производительнее и способны развивать до 15000 оборотов в минуту. Все дело в том, что клапан открывается в определенное время и может долгое время находиться в этом положении, что позволяет максимально концентрированной смеси быстрее пройти через клапан.
Мы рассмотрели 5 наиболее известных типов двигателей, которым не страшен обрыв ремня газораспределения. Какие-то из них не оправдали надежд, какие-то, наоборот, считаются будущим автомобилестроения.
Что такое распредвал?
Этот вал нужен для того, чтобы в определенный момент клапана открывали, после чего в цилиндр поступала рабочая смесь, выходили выхлопные газы. Это делается благодаря эксцентрикам, которые имеются на валу. Он жестко связан с коленчатым валом, поэтому, например, впускной клапан открывается только перед началом такта впуска, когда цилиндр находится в нижней мертвой точке.
Распределительный вал может находиться в головке блока, такие двигатели называются верхенвальные, неважно, сколько валов здесь установлено. Так же он может быть в блоке цилиндров, как упоминалось выше. Это называется нижневальный двигатель. В таком случае привод на клапан передается через штанги, которые проходят через весь двигатель в головку блока. Основным минусом такого механизма является медлительность и большая инерционность. Нижневальные двигатели довольно тяжело крутятся, у них высокий расход масла, в отличие от верхневальных, где практически нет недостатков.
Распределительный вал
Нажимающие на клапана кулачки заставляет двигаться специальный механизм – привод ГРМ, точнее еще один его компонент – газораспределительный вал, который еще называют распредвалом. Кулачки являются его составной частью, а крепится он на специальных опорных шейках в головке блока цилиндров. В зависимости от расположения кулачков на распредвалу, поочередно открываются нужные для нормальной работы двигателя клапана, в чем и состоит принцип работы ГРМ. В некоторых моделях двигателей, где цилиндры расположены не рядно, предусмотрена пара распределительных валов.
Типы ГРМ
Сразу надо уточнить, что выше мы рассматривали типы привода газораспределительного механизма, а не сами механизмы. Так вот, сейчас посмотрим, например на отличие DOHC от SOHC. Итак, начнем.
Газораспределительный механизм SOHC
Данное название получено не случайно. Изначально такой тип назывался просто OHC. Это значит Overhead Camshaft, что переводится как «верхний распределительный вал». Позже он был переименован в SOHC, после того, как был спроектирован первый двигатель с DOHC, о нем поговорим позже.
На видео Показан принцип работы SOHC:
Так вот, такой двигатель отличается установкой одного распределительного вала в головке блока цилиндров. Система газораспределения SOHC, вопреки общим убеждениям, может комплектоваться как двумя, так и четырьмя клапанами на цилиндр.
Посмотрим, какие здесь положительные моменты, а какие отрицательные, их не так много:
Система газораспределения DOHC
Такой механизм выглядит почти так, как и вышерассмотренный, однако, отличается от него наличием второго распределительного вала. Таким образом, один вал приводит в движение только впускные клапана, а второй – только выпускные. У такой системы тоже есть свои недостатки и преимущества, не будем останавливаться на них более подробно. Такая система была изобретена в 80-х годах прошлого столетия и за это время практически не изменилась. Так вот, наличие второго распредвала значительно удорожает, а так же усложняет конструкцию.
На видео показано, как работает ГРМ DOHC:
С другой стороны, газораспределительный механизм DOHC отличается меньшим расходом топлива, поскольку цилиндры лучше наполняются, а затем из них выходят практически все картерные газы. Таким образом, КПД силового агрегата вышел на новый уровень с появлением DOHC.
Система газораспределения OHV
Такой механизм газораспределения был спроектирован еще в 20-х годах прошлого века. В самом начале статьи мы уже немного его затронули. Здесь распредвал в блоке цилиндров, а клапана приводятся я в движение через коромысла и рокера (коромысла). Основным преимуществом данной системы перед верхневальными является отсутствие нагромождений в головке, таких как распредвал и его постели. Особенно это актуально для V-образных двигателей, поскольку значительно уменьшается их ширина. Минусы уже были оговорены – ограниченные обороты, высокая инерционность, низкий крутящий момент и мощность. Кроме того, такая система практически исключает использование 4-х клапанов в одном цилиндре, кроме как в очень дорогих решениях. Конечно, в болидах Nascar это реализовано, но никак не в серийном автомобиле.
Работа двигателя OHV показана на видео:
Классификация ГРМ
При рассмотрении особенностей газораспределительной системы необходимо учитывать, что она может различаться по позиции и числу распредвалов, количеству клапанов и типу приводного механизма (цепь, ремень, шестеренка, комбинированный). Рассмотрим разные варианты подробнее.
По расположению распредвала
Конструктивно распределительный вал может быть расположены в одном из двух мест двигателя:
- Внизу. Механизм закреплен в блоке цилиндрами возле коленвала. Кулачки воздействуют на толкатели, а далее импульс передается к коромыслам. Для передачи механического момента используются так называемые стержни, объединяющие толкатели в нижней части и коромысла вверху. Нахождение распредвала внизу является редким случаем, но у него есть преимущество в большей надежности соединения. В новых ДВС такой вариант не используется.
- Вверху. Наиболее распространенное решение, при котором распредвал расположен в ГБЦ на клапанной частью. В такой позиции можно реализовать разные способы воздействия на клапанную часть: с применением рычажного механизма, с использованием коромысел или толкателей. Верхнее расположение отличается простотой, надежностью и небольшими размерами.
По числу распредвалов: DOHS и SOHS
На современных моторах может устанавливаться один или два распредвала. В первом случае система называется SOHC (одиночный верхний распредвал) или DOHS (двойной верхний распредвал). Как видно, в обоих случаях механизм имеет верхнее расположение.
При использовании двойного варианта каждый из валов имеет индивидуальную функцию. Первый несет ответственность за открытие, а второй — за закрытие клапанного механизма. В V-образных моторах может применяется целых четыре распределительных вала. Они работают попарно на обе группы цилиндров.
По числу клапанов
Ключевым фактором является количество применяемых клапанов, ведь от этого зависит вид распредвала и число кулачков. По количеству клапанов на один цилиндр может быть от двух до пяти. Кратко рассмотрим основные варианты по количеству клапанов:
- Два: впуск, выпуск.
- Три: 2 впуск, 1 выпуск.
- Четыре: по 2 на впуск / выпуск.
- Пять: 3 впуск, 2 выпуск.
Чем выше число клапанов на впускной системе, тем больше объем горючего поступает в мотор.
Как результат, увеличивается мощность и динамика мотора. Сразу отметим, что больше пяти клапанов установить невозможно из-за особенностей распределительного вала и других механизмов мотора. Чаще всего система ограничивается четырьмя элементами.
По типу привода
При анализе газораспределительного механизма необходимо учитывать и типы привода. Здесь возможно четыре варианта.
Цепной
Наиболее надежным вариантом является цепь ГРМ. В таком случае на распределительном и коленчатом валах монтируются звездочки (шестерни с зубцами). Они объединяются с помощью специальной цепочки, а сверху система закрывается специальным корпусом. При вращении коленвала звездочка тянет цепь, которая, в свою очередь, вращается шестеренку распредвала.
Конструктивно цепи отличаются по типу или числу рядов. В первом случае они делятся на зубчатые, роликовые и втулочные, а втором бывают от двух-четырех рядными. При наличии нескольких распредвалов может применяться соответствующее количество цепей.
Средний ресурс такого механизма — 170-200 тыс. километров. Чаще всего повреждаются шестерни или дополнительные узлы (натяжители, успокоители). В результате цепочка перескакивает на другие участки, что приводит к нарушению работы ГРМ и повреждению клапанов. В случае поломки может потребоваться замена цепи и вспомогательных механизмов.
Ременной
Второй по популярности —ремень ГРМ. В отличие от рассмотренного выше варианта здесь на валах установлены шкивы или зубчатые шестеренки. Сверху этих узлов натягивается ременной соединитель, обеспечивающий передачу вращения. Ремень может быть клиновым (зубчатым) и поликлиновым. В первом случае на валах монтируются шестерни с зубцами.
Дополнительно в ременном приводе предусмотрено несколько видов роликов (натягивающие, опорные). Первые обеспечивают нужное натяжение ремня, а вторые играют роль опоры и защищают от соскальзывания.
Повреждение ремня или дополнительных элементов ведет к неправильной работе ГРМ и чаще всего к повреждению мотора. Хуже всего, если происходит разрыв ременной передачи. Результатом является удар клапанов и поршней с повреждением механизма.
Шестеренчатый
Такой вариант привода применяется в редких случаях. Конструктивно он подразумевает наличие шестеренок на коленвал и распредвал, которые объединяются друг с другом не с помощью ремня / цепи, а с применением других шестеренок. По сути, повторяется принцип работы часов, когда момент передается с помощью зацепления зубцов разных звездочек.
Редкость применения такого привода объясняется тем, что распределительный и коленчатые валы находятся сверху и снизу соответственно на большом расстоянии. Вот почему приходится использовать ремень или цепь. Если же оба механизма находятся внизу, применение шестеренчатого принципа вполне реально. При этом он надежен, но имеет большую сложность. Встречается у Ниссанов на моторах AXD, AXE или BLJ. Наиболее слабым местом являются зубцы звездочек, которые могут поломаться.
Смешанный
Некоторые производители применяют смешанный вариант, когда используются шестеренчатый и цепной приводы.
Таких схем много, но применяются они в редких случаях. Иногда даже используется цепь и ремень одновременно. Вариантов десятки, поэтому при покупке машины необходимо поинтересоваться, какой именно предусмотрен в вашем случае. Чаще всего сложные моторы встречаются в японских или корейских ДВС.
Эволюция ГРМ: шестерни, цепь и ремень
Два слова о ГРМ
Клапанный механизм газораспределения, сокращенно ГРМ, — это то, без чего четырехтактный двигатель существовать в принципе не может. Он открывает впускные клапана, впуская воздух или горючую смесь в цилиндры на такте впуска, открывает выпускные на такте выпуска и надежно запирает горящую в цилиндре смесь во время рабочего хода. От того, насколько хорошо он обеспечивает «дыхание» мотора — подачу воздуха и выпуск отработавших газов — зависит и мощность, и экологичность мотора.
Клапаны открывают и закрывают своими кулачками распределительные валы, а крутящий момент на них передается с коленвала, в чем, собственно, и состоит задача привода ГРМ. Сегодня для этого используют цепь или ремень. Но так было не всегда…
Старый добрый нижний распредвал
В начале ХХ века проблем с приводами распредвала не было — его раскручивали обычные шестерни, а к клапанам от него шли штанги толкателей. Клапаны располагались тогда сбоку, в «кармане» камеры сгорания, прямо над распределительным валом, и открывались-закрывались штангами. Потом клапаны стали ставить один напротив другого, чтобы уменьшить объем и площадь поверхности этого «кармана» — в результате неоптимальной формы камеры сгорания моторы имели повышенную склонность к детонации и плохой термический КПД: много тепла уходило в стенки головки блока цилиндров. И наконец, клапаны перенесли в область прямо над поршнем, и камера сгорания стала совсем небольшой и почти правильной формы.
Расположение клапанов сверху камеры сгорания и привод клапанов более длинными толкателями (так называемая схема OHV), предложенные еще в начале ХХ века Дэвидом Бьюиком, оказались самыми удобными. Такая схема вытеснила варианты моторов с боковыми клапанами в гоночных конструкциях уже к 1920 году. Например, именно она применяется в знаменитых двигателях Chrysler Hemi и моторах Corvette и в наше время. А моторы с боковыми клапанами могут помнить водители ГАЗ-52 или ГАЗ-М-20 «Победа», где данная схема применялась в двигателях.
Тип ременной
Чаще всего в авто встречается как ГРМ с ременным типом привода. Данный привод оснащен несколькими зубчатыми шкивами, в свою очередь которые располагаются на валу ГРМ, и на коленвале. Также интересно, что зубчатый вид оснащен шкивом водяного насоса.
В устройстве применяются так называемые промежуточные блоки/ролики, необходимые для наиболее плотного прилегания к поверхностям шкивов ремня. Как раз за счет этих роликов ремень всегда находится на своем месте, а это не позволяет перекоситься зубчатому соединению во время работы силовой установки.
Ремень мог бы проскакивать и не прилегать плотно, если в конструкции не присутствовала система напряжения, регулирующая степень натяжки ремня непосредственно на различных режимах работы мотора. Благодаря такому уникальному взаимодействию система в целом имеет достаточно продолжительный эксплуатационный срок.
При износе или по регламенту в устройстве ГРМ замене подлежат промежуточные ролики, непосредственно сам ремень и плюс натяжительный механизм. Эти детали способны отработать порядка 150 тыс. км пробега, однако, изготовитель советует владельцам авто производить замену ремня ГРМ через каждые 90 тыс. км пробега.
Самое важно, что следует помнить во время замены ГРМ, так это соблюдение меток, в противном случае можно серьезный урон нанести «движку», произойдет загибание клапанов, а также направляющих головки блока цилиндров.