Цепь в конструкции цепного привода грм

Цепь в конструкции цепного привода грм

Путеводитель покупателя по выбору цепи ГРМ

Назначение цепного привода газораспределительного механизма (ГРМ) — передача вращающего момента от коленвала к распредвалу и синхронизация их работы.

Эволюция привода ГРМ происходила от шестеренчатого механизма к цепному и ременному. В настоящее время используют такие виды привода:

Совмещают обычно шестеренный привод с цепным.

Массовое применение цепного привода ГРМ, как и ременного, началось в 50-е годы прошлого столетия с переходом на конструкцию двигателей с верхним положением распредвала.

Кроме распредвала с помощью цепи могут приводиться в действие другие механизмы: масляный насос, балансирный вал.

Плюсы и минусы цепного привода ГРМ

Основное преимущество цепи ГРМ — долговечность. На некоторых моделях двигателей срок службы цепи может составлять от 300 до 500 тыс. км пробега автомобиля. Цепной привод не требует какого-либо дополнительного обслуживания, кроме периодического визуального осмотра.

Следует отметить также компактность цепного привода. Кроме того, цепь и детали привода хорошо защищены от внешних воздействий: попадания пыли, влаги, других загрязнений. Это обстоятельство способствует увеличению срока службы комплекта.

Основной недостаток цепного привода — его сложность и высокая цена, которая с лихвой окупается его надежностью.

Также следует отметить шумность цепного привода, а также труднодоступность и довольно высокую стоимость замены.

Шум, создаваемый цепью при работе, «маскирует» другие шумы двигателя, затрудняя диагностику неисправностей.

Цепь требует постоянной смазки, поэтому конструкторы помещают привод внутри блока цилиндров. Несмотря на то, что цепь работает постоянно, она изнашивается мало, а вот башмаки (успокоители) и гидравлические натяжители имеют ограниченный срок службы. Но даже для осмотра этих элементов приходится разбирать чуть ли не половину двигателя.

Еще один немаловажный недостаток цепного привода: в случае обрыва цепи (происходит это очень редко — но вовсе не означает, что не происходит совсем) последствия всегда катастрофичны. Так как масса стальной цепи намного больше массы ремня, при обрыве ее в лучшем случае просто наматывает на звездочки, а в худшем ошметки цепи расшвыриваются, вырывая из мотора целые куски металла.

Несмотря на недостатки, цепь традиционно применяется на автомобилях престижных марок — Jaguar, Mercedes, BMW.

Состав цепной передачи

В комплект входят:

— ведущая и ведомые звездочки;

— натяжные планки (башмаки);

Цепь привода ГРМ

Применяются втулочно-роликовые и пластинчатые цепи. Последние постепенно вытесняют роликовые, так как более гибкие и менее шумные.

Для привода применяют одно- и двухрядные втулочно-роликовые цепи. Двухрядные — более надежные, так как обычно рвется не вся цепь, а только один ряд, что позволяет избежать больших повреждений двигателя. Однако двухрядная цепь требует больше мощности, поэтому в последние годы все-таки чаще применяется однорядная.

Втулочно-роликовые цепи составляются из роликов, соединенных пластинами с помощью штифтов. Пластинчатые — из пакетов пластин, соединяемых штифтами.

Роликами или особой формы пластинами цепи цепляются за звездочки, передавая вращающий момент.

Ресурс цепи в значительной степени зависит от качества материалов, использованных для ее изготовления, и качества термообработки.

Сроки замены цепи ГРМ

Замена цепи ГРМ призводится в строгом соответствии с рекомендациями автопроизводителя. Периодичность замены составляет 200 — 250 тысяч километров пробега авто. Исключения — когда производитель гарантирует работу цепи в течение всего срока службы двигателя.

Бывают случаи, когда автопроизводитель не регламентирует срок замены цепи ГРМ, вводя вместо этого сроки осмотра привода. Тогда замена выполняется по потребности.

Признаки выхода из строя цепной передачи

В процессе работы цепь изнашивается. За счет износа шарниров происходит ее удлинение. Из-за износа шарниров увеличивается шаг цепи. Зубья шестерен перестают четко входить в зацепление, их боковые поверхности начинают интенсивно изнашиваться. Цепь при этом начинает издавать характерный стрекот.

Кроме обрыва цепи, возможно перескакивание ее на 1-5 зубьев. Если происходит перескакивание на 1-2 зуба, двигатель может заглохнуть. Худший вариант — «встреча» клапанов с поршнями.

Чтобы избежать подобных ситуаций, специалисты рекомендуют чаще регулировать натяжение цепи.

Замена цепи выполняется в случае появления таких признаков:

1. Нестабильная работа мотора на холостых оборотах в связи со смещением фаз газораспределения из-за неравномерного износа цепи.

2. Посторонние шумы, появляющиеся при работе вхолостую, при снижении давления масла.

3. Масксимальный вылет штока натяжителя цепи. Это легко увидеть, сняв крышку привода.

Отсутствие возможности дальнейшего натяжения цепи свидетельствует о предельном ее удлинении.

4. Значительный износ зубьев звездочек. Определяется визуально, по износу боковых поверхностей зубьев.

5. Наличие ошибок при тестировании фаз газораспределения. Определяется при выполнении диагностики двигателя.

Немедленная замена цепи требуется, если при осмотре ее обнаружены сколы втулок, трещины на «щечках». В этой ситуации можно говорить об аварийном состоянии привода.

Причины обрыва цепи

Основные причины обрыва цепи ГРМ следующие:

— заводской дефект цепи;

— заводской дефект натяжителя;

— нарушение правил эксплуатации;

— недостаточное количество смазки;

— плохое качество смазки.

Цепь очень чувствительна к качеству масла. Несвоевременная замена масла и масляного фильтра повышают износ цепи, увеличивая тем самым риск ее обрыва.

Ремкомплект цепи ГРМ

Необходимость замены цепи ГРМ часто влечет за собой замену других компонентов привода: успокоителей, натяжителей, звездочек.

Оптимальное решение — замена комплекта. Преимущества:

— все необходимое в одной коробке;

— нет необходимости в какой-либо подгонке деталей и сопряжений;

Производители запасных частей предлагают цепь и аксессуары как по отдельности, так и в виде ремонтного комплекта. Причем ремкомплекты также выпускаются разной комплектации — полные, включающие в себя все необходимое, и частичные, в состав которых входят наиболее часто изнашивающиеся компоненты.

Читать еще:  Рено логан двигатель глохнет на холостом ходу

Так, например, компания BG Automotive (Великобритания) выпускает два ремкомплекта цепи ГРМ для двигателей Z14XEP (автомобили Opel Astra H / Corsa C):

— TIMING CHAIN FULL KIT TCO235FK (полный);

— TIMING CHAIN KIT TCO235K (без звездочек).

В последние годы на рынке наметилась тенденция выпуска ремонтных комплектов различного назначения по принципу «все-в-одном». Преимущества приобретения подобных комплектов очевидны:

Во-первых, автомобилист экономит время на покупке.

Во-вторых, исключаются ошибки при комплектации крепежом, прокладками и прочими мелочами.

В-третьих, экономится время при замене комплекта — все под рукой.

Кроме того, ведущие компании-производители вкладывают в коробку пошаговую инструкцию по выполнению работ. Это особенно важно, если автомобилист решил работы выполнить своими руками.

Специалисты рекомендуют поручить осмотр и определение необходимости в замене как цепи, так и компонентов привода квалифицированным сотрудникам СТО. То же относится и к замене цепи или ремкомплекта цепного привода в целом. Работа отличается трудоемкостью, от персонала требуется знание регулировок газораспределительного механизма, принципов синхронизации элементов системы.

Тщательное выполнение всех работ, скрупулезное следование указаниям производителя — залог успеха.

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.

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.

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.

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.

Читать еще:  Какое масло заливать в коробку ниссан кашкай

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.

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.

Плюсы ременного привода

Минусы 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.
  • 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

Минусы 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.
  • 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.

Типы ГРМ

В данной статье мы рассмотрим существующие виды газораспределительных механизмов. Эта информация будет очень полезна автолюбителям, особенно тем, кто самостоятельно ремонтируют свои автомобили. Ну, или пытается их ремонтировать.

Читать еще:  Tdi двигатель: что это такое?

Каждый ГРМ приводится в действие от коленвала. Передача усилия может осуществляться ремнем, цепью или шестерней. Каждый из этих трех видов ГРМ имеет как свои преимущества, так и недостатки.

Рассмотрим более подробно виды привода ГРМ

1. Ременной привод имеет малую шумность во время работы, но не обладает достаточной прочностью и может порваться. Последствие такого обрыва – загнутые клапана. Помимо этого слабая натяжка ремня приводит к возможности его перескока, а это чревато смещением фаз, осложненным запуском. Помимо этого сбитые фазы дадут нестабильную работу на холостом ходу, а двигатель не сможет работать с полной мощностью.

2. Цепной привод тоже может сделать «перескок», но вероятность его сильно снижается из-за особого натяжителя, который у цепного привода более мощный, чем у ременного. Цепь более надежна, но обладает некоторой шумностью, поэтому не все производители автомобилей используют ее.

3. Шестеренчатый тип ГРМ массово применялся давно, в те времена, когда распредвал размещался в блоке ДВС (нижневальный двигатель). Такие моторы сейчас мало распространены. Из их плюсов можно отметить дешевизну изготовления, простоту конструкции, высокую надежность и практический вечный, не требующий замены механизм. Из минусов – малая мощность, увеличить которую можно только увеличением объема и, соответственно, размером конструкции (например – Додж Вайпер с объемом более восьми литров).

Распределительный вал

Что это и зачем? Распредвал служит для регулировки момента открытия клапанов, которые на впуске подают топливо в цилиндры, а на фазе выпуска отводят из них выхлопные газы. На распределительном валу для этих целей расположены специальным образом эксцентрики. Работа распределительного вала напрямую связана с работой коленчатого вала , и благодаря этому впрыск топливо осуществляется в максимально полезный момент – когда цилиндр расположен в своем нижнем положении (в нижней мертвой точке), т.е. перед началом впускного тракта.

Распредвал (один или несколько – неважно) может располагаться в ГБЦ , тогда мотор называется «верхневальным», а может располагаться в самом блоке цилиндров, тогда мотор называется «нижневальным». Выше про это было написано. Обычно ими оснащают мощные американские пикапы, и некоторые дорогие автомобили с гигантским объемом двигателя, как ни странно. В таких силовых агрегатах клапана приводятся в действие штангами, идущими через весь двигатель. Эти моторы медлительны и очень инерционны, активно расходуют масло. Нижневальные двигатели – тупиковая ветвь развития моторостроения.

Виды газораспределительных механизмов

Выше мы рассмотрели виды приводов ГРМ, а теперь речь пойдет именно о видах самого газораспределительного механизма.

Механизм SOHC

Название буквально обозначает «один верхний распределительный вал». Раньше назывался просто «OHC».

Такой двигатель, как ясно уже из названия, содержит в себе один распределительный вал, расположенный головке блока цилиндров. Такой двигатель может иметь как два, так и четыре клапана в каждом цилиндре. То есть, вопреки различным мнениям, мотор SOHC может быть и шестнадцатиклапанным.

Какие же сильные и слабые стороны у таких моторов?

— Двигатель функционирует относительно тихо. Тишина именно относительно двухраспредвального мотора. Хотя разница и не большая.

— Простота конструкции. А значит и дешевизна. Это касается также ремонта и обслуживания.

— А вот из минусов (хотя и совсем незначительных) можно отметить слабую вентиляцию мотора, оснащенного двумя клапанами на цилиндр. Из-за это мощность двигателя падает.

— Второй минус есть у всех шестнадцатиклапанных моторов с одним распредвалом. Так как распредвал один, то все 16 клапанов приводятся в действие одним распредвалом, что увеличивает нагрузку на него и делает всю систему относительно хрупкой. Помимо этого из-за низкого угла фазы цилиндры хуже наполняются и вентилируются.

Механизм DOHC

Выглядит такая система практически так же, как и SOHC, а отличается вторым распредвалом, установленным рядом с первым. Один распределительный вал отвечает за приведение в действие впускных клапанов, второй, естественно, выпускных. Система не идеальна, и обладает, конечно же, своими недостатками и достоинствами, подробное их описание выходит за рамки этой статьи. Изобрели DOHC в конце прошлого века, и после этого не меняли. Стоит отметить, что вторым распределительным валом существенно усложняется и удорожается конструкция такого двигателя.

Но за то, такой двигатель расходует меньше топлива за счет лучшего наполнения цилиндров, после которого из них уходят почти все выхлопные газы. Появление такого механизма существенно увеличило КПД двигателя.

Выше по тексту уже рассматривался такой тип двигателей (нижневальный). Придумали его в начале прошлого века. Распредвал в нем располагают внизу – в блоке, а для приведения действия клапанов используются коромысла. Из преимуществ такого двигателя можно выделить более простое устройство ГБЦ, что позволяет V-образным нижневальным двигателям уменьшить их размеры. Повторим и минусы: малое число оборотов, большая инерционность, малый крутящий момент и слабая мощность, невозможность использовать четыре клапана на цилиндр (за исключением очень дорогих автомобилей).

Подведем итог

Описанные выше механизмы не являются исчерпывающим списком. Моторы, раскручивающиеся более чем 9 тысяч оборотов, например, не используют пружины под клапанными тарелками, и в таких двигателях один распредвал отвечает за открытие клапана, а второй – за закрытие, что позволяет системе не зависать на оборотах выше 14 тысяч. В основном такая система используется на мотоциклах с мощностью выше 120 л.с.

Видео о том как работает ГРМ и из чего он состоит:

Замена ремня ГРМ на примере Форд Фокус 2: