Цепь грм что это такое
Цепной ГРМ: как он устроен и как менять цепь
Издревле на Руси наличие цепи в приводе ГРМ считалось хорошим предзнаменованием. Разгадка тому проста: есть мнение, что цепь – это нечто вечное и не требующее обслуживания. Но как вы могли догадаться, мнение это ложное: цепь замечательно вытягивается и изнашивается, а значит, нуждается в периодической замене. В этой статье мы коротко расскажем о конструкции газораспределительного механизма и его типичных поломках, а затем отправимся в ремзону и заменим цепь на подопытном Mitsubishi Pajero с дизельным двигателем 4М41. Кстати, машина стоит у нас на капитальном ремонте – в прошлой статье мы уже рассказывали о том, как приводили в порядок головку блока цилиндров после 500 000 километров пробега. На очереди – привод газораспределительного механизма.
Н ет в двигателе элементов более или менее ответственных, но все же есть механизм, неправильная сборка которого может обнаружиться только после окончания монтажа и попытки пуска двигателя. Да, именно попытки – и зачастую неудачной. «Перепрыгни» мастер на один зуб или ошибись хоть в одной метке – и привет, разборка! Хорошо, если привод ГРМ ременной – а если это цепь, которая заключена в корпус и прикрыта крышкой… Но обо всем по порядку.
Зачем нужен привод ГРМ?
Для тех, кто пришел сюда просвещаться, традиционно дадим краткий экскурс в устройство и предназначение газораспределительного механизма. Если говорить вкратце, то его роль – обеспечение связи между открытием/закрытием клапанов и перемещением поршня (а вместе с ним и коленчатого вала), для чего необходимо соединить коленчатый вал с валом распределительным. В смысле передаточного числа соединение это жесткое: оно всегда составляет 2 к 1 – то есть на два оборота коленвала приходится один оборот распредвала.
Вообще, привод ГРМ обеспечивает соблюдение фаз газораспределения. Страшно звучит? На деле все не так уж пугающе, достаточно начать с азов. Двигатели, которые мы рассматриваем – четырехтактные, то есть при их работе постоянно выполняются четыре такта: пуск – сжатие – рабочий ход – выпуск. Фазами же называют моменты открытия клапанов, выраженные в угле поворота коленвала. Да-да, так и пишут: угол открытия впускного клапана – 12 градусов перед ВМТ (верхней мертвой точки, где поршень останавливается перед тем, как пойти вниз). Значит, клапан начнет свое открытие благодаря кулачку распредвала, когда поршень немного не дойдет до ВМТ. Немного – это те самые 12 градусов поворота коленчатого вала. Еще 12 градусов по часовой стрелке – и поршень в ВМТ. Ну а фазы – это график открытия клапанов.
Если на двигателе предусмотрены фазовращатели (например, система VANOS от BMW), то углы этих фаз могут изменяться. Но углы открытия клапанов существуют не в отрыве от системы: в зависимости от них работает система впрыска топлива и система зажигания (если мотор бензиновый). Получается, если при установке привода ГРМ мастер ошибся, то клапан начнет открытие не за 12 градусов, а, например, за 14, но вот впрыск и зажигание сработают в надежде на то, что все верно. Не вовремя открытые и закрытые клапаны станут следствием неустойчивой работы двигателя, а если «перескок» окажется значительным, то и до встречи клапана с поршнем недалеко.
Какие бывают приводы
Существует несколько способов соединения коленчатого вала с распределительным: ременной, цепной, шестеренный и комбинированный (это как раз наш случай). В целом из их описания все уже понятно – по крайней мере, с первыми тремя. В последнем случае зачастую совмещают шестеренный и цепной типы.
У каждого типа привода есть свои достоинства и недостатки. Ремень прост в обслуживании и относительно недорог, цепь более надежна в сравнении с ремнем, но требует смазки, шестерни почти идеальны, но их вес и монтаж при сборке – сущий ад. Комбинируют же разные типы, если необходимо достичь требуемого результата за меньшие средства.
Что может выйти из строя?
Разумеется, у разных типов привода ГРМ возможные неисправности и поломки тоже различаются. Рассмотрим их все по порядку – и начнем с ремня. Самая первая и основная проблема здесь – это износ самого ремня, выраженный в его потрепанности и растяжении. Также возможны срезы зубьев ремня. Ну а вторым «слабым звеном», конечно же, являются ролики – натяжителя и промежуточные. Они так же, как и ремень, изнашиваются, а потому зачастую требуют замены вместе с ремнем. Заодно при замене ремня проверяют и износ зубьев на зубчатых шкивах привода распределительных валов.
Если привод ГРМ осуществляется цепью, то основных вариантов неполадок два: либо вытянулась цепь, либо износились зубья звездочек, либо произошло и то и другое. Наиболее распространенный вариант – первый. В случае замены цепи вместе с ней заменяют башмак натяжителя и успокоитель. Эти две детали необходимы для выравнивания работы цепи. Ведь ремень упругий сам по себе и натягивается за счет собственной эластичности. Цепь таких свойств лишена – а потому, чтобы во время работы и перепадов оборотов звенья цепи не закусило, устанавливается успокоитель, который представляет из себя металлическую пластину с пластиковой рабочей частью, о которую (разумеется, не без смазки) «трется» цепь. Ну а для постоянного натяга цепи установлен натяжитель и башмак, похожий на успокоитель, но закрепленный только с одной стороны (чтобы иметь возможность его перемещения).
Цепь металлическая, а потому требует постоянной смазки. Из-за этого она располагается в корпусе и накрыта металлической крышкой. В некоторых случаях (как в нашем) для улучшения ее смазки дополнительно устанавливают распылитель масла, направленный непосредственно на цепь.
Если говорить о ремонтопригодности – то есть о простоте замены цепи, то здесь все зависит от производителя. Например, в Mercedes «любят» заменять цепь без снятия крышки – более того, они указывают это как основной способ замены. Способ этот известен с момента появления цепи и заключается в следующем: с помощью специального приспособления цепь размыкают – вытягивают из одного звена ось. Получается два конца, к одному из которых подсоединяют звено новой цепи, после чего проворачивают коленвал и «прогоняют» новую цепь по кругу, одновременно с этим вытягивая цепь старую. Потом остается только соединить звенья новой цепи осью. Вроде бы ничего сложного – но только в теории. На деле вероятность «перескока на зуб» при таком методе самая высокая.
Регламентированные сроки службы цепи также полностью зависят от производителя: кто-то говорит, что через 150 тысяч километров ее пора менять, а кто-то (Honda, к примеру) заявляет ее ресурс «на весь срок службы двигателя». Бывает, что для улучшения характеристик привод разделяют на две цепи (любят такое в Hyundai). В таком случае замену придется выполнять исключительно со снятием передней крышки.
Шестеренный привод ГРМ – самый древний. Из очевидных преимуществ стоит упомянуть то, что он лишен таких болезней, как у ремня или цепи. В шестернях ничего не растягивается и не расслаивается, зубья не перепрыгивают, натяжитель не нужен… Правда, в этом случае необходимо пристально следить за качеством моторного масла – но это не самое главное. Основная сложность шестеренного привода в том, что если его по каким-то причинам пришлось разобрать, то собрать его обратно с сохранением всех меток будет довольно проблематично. Более того, есть такие двигатели (к примеру, 2,5 TDI от Volkswagen), у которых собрать привод ГРМ или проверить правильность фаз газораспределения без набора специальных приспособлений невозможно! У них просто нет соответствующих меток на шестернях. Так что если у вас двигатель именно этого концерна, и привод у него шестеренный, то прежде чем обращаться за помощью мастера, убедитесь, что у последнего имеется набор спецприспособлений – в противном случае вы просто застрянете на станции.
Комбинированный привод: выше уже было указано, что зачастую это шестерни плюс цепь. У нашего «пациента» схема именно такая. Здесь от шестерни коленчатого вала приводятся: шестерня привода распредвала, масляный насос, правый и левый балансирные валы, топливный насос высокого давления, вакуумный насос и насос системы гидроусилителя рулевого управления. Однако, чтобы не громоздить еще больше, конструкторы решили, что распределительные валы лучше подсоединить через цепь – тогда не придется устанавливать дополнительно промежуточные шестерни и усложнять жизнь ремонтникам. Ко всему прочему, при необходимости цепь можно заменить тем дедовским способом, который любят в Mercedes-Benz. К счастью, в Mitsubishi решили не тревожить воображения мастеров и тщательно пометили относительное расположение шестерен друг относительно друга (это будет хорошо видно ниже).
Чем хорош описанный тип привода? Тем, что для передачи вращения такому количеству оборудования пришлось бы иметь цепь длиной в несколько метров или ставить несколько цепей (некоторые, правда, так и делают), а это – значительное удорожание в случае ремонта. Кроме того, шестерни все же надежней, и выйти из строя могут только конкретные элементы, например, масляный насос или вакуумный насос, а сами же приводные шестерни – только в исключительных случаях. Что касается проблем с цепью, заменить ее не представит особого труда.
Что проверяют во время капитального ремонта?
С ремнем все предельно ясно: благодаря относительной простоте и дешевизне, дело ограничивается заменой всех деталей – ремня и роликов. В случае, если привод ГРМ цепной, для начала измеряют длину цепи – иногда в заводских руководствах предоставляют данные диаметра обмотанной вокруг звездочки цепи. Сами звездочки проверяют на наличие сколов и износа зубьев: этих параметров достаточно, чтобы понять, требует ли замены цепь.
Если ГРМ приводят шестерни, то при ремонте мастера измеряют зазор в их зацеплении. На валы ставят две шестерни, одну из них блокируют, на один зуб второй устанавливают индикатор и, перемещая ее, замеряют зазор. Если износ чрезмерный – шестерни идут под замену, причем обе. Также проводится визуальная проверка зубьев на износ и сколы: если все в порядке, то шестерня возвращается на свое место. Комбинированный тип привода ГРМ в описании не нуждается – он сочетает в себе диагностику включенных в него типов.
Работа с приводом ГРМ Mitsubishi Pajero Wagon
Всю биографию и характеристики двигателя и модели данного экземпляра мы рассказали в предыдущей статье – напомню лишь, что ему 550 тысяч километров от роду, и «кормили» его исключительно хорошим маслом. Разобрав мотор и разделавшись с ГБЦ, мы приступили к приводу ГРМ.
При разборке механизма обошлось без каких-то особенно интересных процедур, заслуживающих описания, так как таких ответственных моментов, как с головкой блока, вроде выкручивания болтов в определенной последовательности, здесь практически нет. Самое главное при разборке – просто ничего не потерять. Но чистоты информации ради все же уточню, что демонтировать пришлось термостат, водяной насос (помпу), шкив коленчатого вала, компрессор системы кондиционирования и генератор. Остальное, как указывалось выше, приводится шестернями.
Реальный ресурс цепи ГРМ или, сколько ходит цепной привод двигателя?
Многие автолюбители хотя бы один раз в жизни видели в натуре и не сомневаюсь, что слышали, для чего предназначена цепь системы газораспределения (ГРМ) двигателя автомобиля. Для тех, кто впервые в жизни столкнулся с таким понятием, как цепной привод поясним, что цепь газораспределительного механизма является ключевой деталью, которая призвана соединять коленчатый и распределительный валы двигателя друг с другом, приводя их в движение. Справочно заметим, что в некоторых типах силовых установок, цепь ГРМ может соединять не один, а два распределительных вала, пример тому система газораспределения DOHC с 16-ю клапанами.
Как мы знаем любой автомобиль приводится в движение благодаря коленчатому валу, который “толкают” поршни двигателя. Что касается распределительного вала, то его функция заключается в открытии клапанов силовой установки, причем в нужной последовательности с целью подачи смеси горючего и отвода выхлопных газов из камер сгорания цилиндров. Что касается цепной и ременной передач, то они выполняют единую задачу по взаимодействию приводных компонентов при помощи их соединения друг с другом.
Заметим, что определенная доля автовладельцев считают цепную передачу не надежной, дорогой в обслуживании, а также не практичной, так как данный узел двигателя очень тяжело диагностировать на растяжение и износ. Однако, так ли это? Почему тогда подавляющее большинство автопроизводителей в последние годы так активно стали оснащать свои транспортные средства цепной передачей? Значит все-таки не так страшна цепь ГРМ, как про нее говорят. Чтобы окончательно определить надежность, а также реальный ресурс цепи ГРМ, необходимо тщательно рассмотреть преимущества и недостатки, которыми обладает данный компонент двигателя, что мы и сделаем в нашей статье.
1. ОСОБЕННОСТИ, ИНТЕРВАЛЫ ОБСЛУЖИВАНИЯ И СЛАБЫЕ СТОРОНЫ ЦЕПИ ГРМ
Сразу отметим, что главной отличительной чертой цепи от ремня системы газораспределения двигателя является вид используемого материала и расположение приводной детали в силовой установке. Цепь ГРМ конструктивно, как правило, располагается внутри двигателя, а ремень ГРМ наоборот снаружи мотора под специальным кожухом. Кроме того, цепь всегда функционирует в смазке, оно же моторное масло, причем высокого качества, а ремню это все не требуется. Данный момент является также немаловажным отличием приводных деталей.
Как утверждают автомеханики, то по их мнению, приводная цепь ГРМ считается лучше ремня системы газораспределения двигателя по надежности. Специалисты утверждают, что самой сильной стороной цепи является именно материал, из которого она изготавливается, то есть металл однозначно крепче и практичней, чем химические резина-полимерные или тканевые волокна в ременной передаче. Однако, почему же некоторых автопроизводителей все же не устраивает цепь ГРМ и они не устанавливают ее на свои машины, а ставят морально устаревшие ремни? Ответ на этот вопрос кроется в недостатках приводной цепи системы ГРМ мотора.
Слабые стороны цепи ГРМ двигателя:
Высокая шумность работы: является одним из основных минусов цепной системы ГРМ. Отметим, что даже в новом и отлично настроенном двигателе, оснащенном цепью работа газораспределительного механизма всегда будет более шумной, чем с ремнем. А дело все в том, что во время движения металлической цепи по звездам, которые изготовлены из такого же материала, звука никак не избежать. У приводного же ремня в этом плане ситуация совсем иная.
Конструктивные особенности: порой играют не в пользу цепи ГРМ, так как некоторые производители автомобилей, в угоду все той же тишине и компактности (справочно: ременной мотор по размерам меньше цепного на 10-15%), не вправе устанавливать цепной привод, изготовленный из металлических звеньев, который в отличие от ремня идет внутри двигателя. Кроме того, некоторые автопроизводители для своих машин используют силовые установки, которые просто конструктивно не могут оснащаться цепным приводом, поэтому они отказываются от цепей в пользу ремня, который работает за пределами мотора и вращается, как бы в воздухе.
Не эффективно захватываются звенья: во время движения цепи по шестерням валов, как распределительного, так и коленчатого в сравнении с ремнем, что является доказанным фактом. Дело в том, что шестерни цепной системы газораспределения имеют широкие полоски для зацепления, а зубья цепи в придачу всегда находятся в смазке, что снижает цепкость компонентов двигателя друг с другом. Однако нельзя утверждать, что цепь работает совсем не эффективно – это не так, потому что в зацеп она входит вполне нормально, благодаря наличию двух рядов зубьев в своем строении. Если сравнивать цепь и ремень ГРМ, то как утверждают автомеханики, первый элемент все же намного быстрее может перескочить через зуб шестерни, нежели гибкий компонент мотора.
Натяжение: наравне с перескакиванием через зубья является очень серьезной проблемой для цепного привода системы газораспределения двигателя. Как мы уже знаем, приводной ремень является гибким компонентом, который легко гнется и настраивается при надобности, а вот цепь находится внутри мотора, в смазке, что значительно усложняет процедуру по ее подтягиванию, то есть выравниванию по натяжению.
Диагностика: также не является сильной стороной цепного привода, так как его гораздо сложнее проверять на износ, в отличие от ремня. Из-за этого, порой случаются ситуации, когда недосмотренный компонент двигателя в процессе сильного износа рвется и происходит “дружественная” встреча клапанов с поршнями, а это уже как ни странно приводит к капитальному ремонту силовой установки.
Кроме того, некоторые специалисты по обслуживанию и ремонту транспортных средств утверждают, что цепной механизм сложнее менять, так как необходимо разобрать почти половину мотора. Что же касается ременной передачи, то для замены там нужно только открутить защитный кожух, снять старый ремень и установить новый. Однако стоит учитывать тот факт, что ремень нужно обновлять, как минимум в 3-4 раз чаще, чем цепь.
Заметим, что на ресурс цепи напрямую влияет моторное масло, в котором работает компонент двигателя. Как мы знаем цепь функционирует внутри силовой установки, поэтому, чем лучше она смазывается, тем больше будет ее срок службы. Положительным образом на цепной механизм влияет частая замена моторного масла, так как благодаря этим действиям, мы убираем из двигателя ненужный мусор в виде песка и разного рода грязь, которые ускоренно разбивают, а также изнашивают систему газораспределения. Новое моторное масло помогает лучше скользить поршням, что обеспечивает снятие лишней нагрузки с цепного механизма автомобиля.
Таким образом, можно уверенно сказать, если мы хотим повысить ресурс цепи ГРМ и ее элементов, то нам просто, как воздух необходимо обновлять моторное масло примерно на 1-2 тысячи километров раньше регламентного срока производителя. Например, автопроизводитель заявляет срок по замене моторного масла 1 раз в 15 тысяч километров пробега, но менять его лучше уже на 13-14 тысячах, а в идеальном варианте на 9-10 тысячах километров пробега. Соблюдая правила по обслуживанию цепного механизма двигателя, цепь будет служить верой и правдой значительно дольше.
2. РЕАЛЬНЫЙ РЕСУРС ЦЕПИ ГРМ АТМОСФЕРНОГО И ТУРБИРОВАННОГО ДВИГАТЕЛЯ
Цепной привод системы газораспределения устанавливается, как на атмосферные, так и на турбированные двигатели. Что касается простых, атмосферных силовых установок, то конкретной информации, которая касалась бы точных сроков замены цепи толком нигде нет. Дек может она вечная? К сожалению, вечного, как и постоянного в этом мире ничего не бывает. Однако, как утверждают некоторые автопроизводители машин с атмосферными моторами, ресурс цепи ГРМ, как правило, не ограничен, то есть он закладывается на весь срок службы двигателя, а это не много, не мало, в среднем около 250-350 тысяч километров пробега. Но это не значит, что мы вообще не должны следить за цепью.
По мнению автомехаников, если автомобиль имеет пробег в 160-200 тысяч километров, то автовладельцу стоило бы уже прислушиваться к работе мотора на наличие излишнего шума, вибрации и биения. Если имеются эти нехорошие симптомы, то тогда нужно более тщательно диагностировать цепной механизм и при необходимости подтянуть или поменять компонент на новый.
Таким образом, основным диагностическим признаком, указывающим на скорый выход из строя цепного привода в атмосферных двигателях, является наличие постороннего звука со стороны цепи во время работы двигателя, а не какой-то конкретный пробег. Вот поэтому ресурс цепи довольно сильно разнится от производителя к производителю и от владельца к владельцу. Однако существует определенный алгоритм высчитывания приблизительного срока службы цепного привода мотора, который гласит, что если автомобиль обслуживается каждые 15 тысяч километров, то в этом случае цепь оптимально функционирует до 160-170 тысяч километров пробега, а если машина проходит техобслуживание каждые 10-12 тысяч километров, то цепь способна нормально работать до 300 тысяч километров пробега.
Таким образом, если мы постоянно следим за своей машиной и не ленимся делать техобслуживание, как можно чаще, то с уверенностью можно сказать, что цепной механизм будет последним узлом в двигателе, который мы поменяем. Однако не все так радужно с турбированными двигателями, особенно от Фольксваген и его моторов “TSI” и “TFSI“, в которых цепь действительно слабая, но это касается в основном силовых установок с объемами в 1.2 и 1.4 литра.
Что касается двигателей, оснащенных турбо нагнетателем, то в этих установках работают другие правила и законы функционирования. Как мы знаем турбомоторы зачастую обладают большим крутящим моментом и усилием, следовательно, они мощнее, чем атмосферные собратья. Вот поэтому цепной механизм в таких моторах имеет иной срок службы, как правило, меньший.
Основной проблемой двигателей с турбинами является вытягивание цепи, в следствии чего она просто перескакивает на зубец, и силовая установка перестает нормально функционировать. Косвенными симптомами, которые указывают на проблемы с цепью ГРМ в турбо моторах являются повышенный расход масла, топлива и троение силовой установки с потерей тяги. В самом крайнем случае, мотор просто перестает заводится.
Особенно характерны проблемы с растяжением цепи для моторов производства VAG с объемами в 1.2 и 1.4 литра с маркировкой TSI. Дело в том, что с этими двигателями конструкторы сильно просчитались и допустили конструктивную ошибку, которая касается ширины металлического полотна цепи. Почему-то ширина цепи в данных моторах оказалось очень узкой.
Справочно заметим, что обладатели автомобилей с моторами 1.2 и 1.4 TSI первых годов выпуска получили “подарки” в виде скорой замены цепей. Причем такие замены происходили уже на 30 тысячах километров пробега для моторов 1.2 TSI, а для силовых установок с объемом в 1.4 TSI с мощностью в 122 лошадиные силы, цепь обновлялась на 70-80 тысячах километров пробега. Кроме того, двигатели 1.8 и 2.0 TSI в стороне не остались и также обновляли свои цепи довольно рано, примерно на 110-120 тысячах километров пробега.
Как мы понимаем, выше обозначенные пробеги очень тяжело назвать большими, причем даже для современных автомобилей, которые сплошь и рядом делаются маркетологами, то есть одноразовыми. А теперь давайте пофантазируем и представим, как функционировал бы ремень ГРМ в условиях турбо мотора. Быстрее всего ремню стало бы уже плохо на 10-15 тысячах километров пробега.
Справочно заметим, что если отбросить недоработанные двигатели TSI и TFSI первых годов выпуска и проанализировать нормальные турбо моторы, то получается, что средний ресурс цепи составляет около 150-170 тысяч километров пробега и не более того. Но это все же приблизительные цифры, а вообще нужно читать регламенты производителей, где четко прописан срок службы и частота обслуживания турбированного двигателя.
Для справки отметим, что в случае обнаружения посторонних звуков со стороны цепи ГРМ во время работы двигателя, то рекомендуется незамедлительно обратиться на станцию технического обслуживания для тщательной проверки компонента механизма газораспределения и возможной его замены. Таким образом, если мы обладаем атмосферным мотором, то можно сильно не волноваться по поводу цепного привода, потому что пробеги таких механизмов составляют в среднем около 300 тысяч километров, а вот турбо двигатели – это, в какой-то степени, кот в мешке, может повести, а может и нет.
Таким образом, при своевременном обслуживании и правильной эксплуатации автомобиля, оснащенного цепью системы газораспределения силовой установки, проблем, связанных обрывом или растяжением цепной передачи, не возникнет, за исключением конструктивно недоработанных моторов.
ИСТОЧНИК МАТЕРИАЛА — НАШ КАНАЛ ЯНДЕКС ДЗЕН