Газораспределительный механизм как неотъемлемая часть двигателя появился практически с первыми моторами и почти столетие доставлял проблемы только в случае отсутствия техобслуживания. И ведь нельзя сказать, что за это время не менялся (об этом отдельный разговор). Но в процессе технического совершенствования ГРМ лишь немного усложнялись сервисные процедуры, что никак не сказывалось на ресурсе механизма и всех его составляющих. То ли дело последние полтора десятилетия или чуть больше. Сейчас даже при всех обещаниях производителя — мол, «на весь срок службы, среди сервисных операций не значится» и т. д. — компоненты ГРМ требуют пригляда. Зачем и какого?
На самых первых ДВС, появившихся еще в XIX веке, были они двух- или четырехтактными, подачей топлива управляли золотниковые клапаны разной конструкции, приводившиеся через эксцентрик от коленвала. На «двухтактниках», это общеизвестно, параллельно использовался принцип газораспределения, когда впускные и выпускные окна в стенке цилиндра закрывал/открывал непосредственно поршень. Но двухтактные моторы стали уделом мототехники, а для автомобилей нужно было изобретать нечто новое. Интересно, что привычные для нас Т-образные клапаны появились уже в конце XIX века.
Daimler Wire-Wheel образца 1889 года с 565-кубовым полуторасильным V2 и Benz Velo 1894-го с литровым одноцилиндровым двигателем той же мощности. Оба уже имели некое подобие газораспределительного механизма с клапанами. Впускные открывались благодаря разрежению — при ходе поршня вниз. Выпускные же приводились прообразом будущего распределительного вала
На четырехцилиндровых двигателях распредвал уже был нужен. Где располагался? Разумеется, в блоке, при этом клапаны находились непосредственно над ним и параллельно цилиндру. Такая — названная нижнеклапанной — компоновка ГРМ обуславливалась отсутствием необходимости устраивать сложную по форме и содержанию головку блока, что по тем временам было дорого и вообще не всегда возможно.
Слева разрез традиционного нижнеклапанного двигателя. Справа мотор с так называемой T-head — Т-образной головкой блока, в которой впускные и выпускные клапаны находились по разные стороны блока и приводились каждый своим распредвалом. Зачем? Подобное расположение позволяло снизить температуру впускных клапанов и, соответственно — попадавшей в камеры сгорания топливной смеси
Простота конструкции оборачивалась одним врожденным и непреодолимым недостатком. Из-за расположения клапанов рядом с цилиндром камера сгорания получалась продолговатой. Это, во-первых, приводило к тому, что бензин с воздухом смешивался некачественно. Во-вторых, форма камеры не позволяла значительно уменьшить ее объем, увеличив тем самым степень сжатия и мощность. Да и путь топливной смеси к цилиндрам был «долог и тернист». Альтернативой «нижнеклапанникам» стал смешанный тип размещения клапанов (головки при таком получили определение F-head), появившийся в начале 10-х годов прошлого века. Впускной находился в головке, что обеспечивало лучшую наполняемость камер сгорания горючей смесью. Выпускной располагался по-прежнему в блоке. И оба приводились нижним распредвалом.
Одним из производителей, использовавших разное расположение клапанов, был Harley-Davidson. Среди автомобильных компаний предпочтение ему отдавали в Horch, Rolls-Royce, Rover, Willys
Еще более интересной альтернативой нижним и вообще клапанам стало изобретение (в начале XX века) американца Чарльза Найта. Никак он отталкивался от двухтактного принципа газораспределения. Чем еще объяснить придуманную им конструкцию, в которой впускные и выпускные окна также располагались в стенке цилиндра, однако открывались-закрывались они снаружи — скользящей по цилиндру гильзой.
Mercedes-Knight 16/40 HP 1911 года (вверху), Willys-Knight Touring 1915-го (слева), Willys-Knight 66B Roadster 1930-го (в центре) и его двигатель. Обычно производители использовали систему Найта на моделях представительского класса. Тому было объяснение — отсутствие клапанов определяло тишину работы мотора
Движение гильз осуществлялось благодаря распредвалу, приводимому от коленвала через пакет шестерен. Помимо бесшумной работы такой принцип газораспределения, в сравнении с «нижнеклапанниками», обеспечивал лучшую наполняемость и очищение камер сгорания топливной смесью и продуктами горения. В недостатках значились плохая герметичность окон и, судя по всему, большой расход бензина. А также сложность устройства подобного привода ГРМ и повышенный расход масла
Представьте себе, верхнее расположение клапанов — в головке блока — начали использовать еще в начале прошлого столетия. Тогда же появились двигатели и с находящимся вверху распредвалом.
Слева — один из двигателей братьев Райт 1910 года с верхним расположением клапанов, но распредвалом в блоке. В центре — агрегат, устанавливавшийся на Mercedes 115 PS Grand Prix Rennwagen 1914 года (справа). На нем распредвал уже сверху, правда, находится над раздельными головками блока, а не включен в них
Любопытно, что даже в рамках одного производителя на разных моделях могли применяться и нижнеклапанные двигатели, и верхнеклапанные, и с распредвалом вверху, и с газораспределением посредством скользящих гильз. В том же Mercedes на протяжении 10-х годов минувшего века, похоже, все это использовалось «здесь и сразу». Впрочем, пересмотр отношения инженеров к ГРМ произошел еще до Второй мировой войны. Изобретение Найта приговорила сложность и дороговизна его исполнения. Распредвал сверху также считался непростым с точки зрения технологии производства. О минусах нижнеклапанной схемы мы говорили. А вот конструкция с верхними клапанами, приводимыми от вала, расположенного в блоке (такой механизм получил название OHV — OverHead Valve), прижилась надолго. До сих пор ее можно видеть на американских V8 и еще совсем недавно она присутствовала на V6. Логично, что до наших дней этот тип ГРМ дожил именно на моторах, где мощность получается благодаря большому рабочему объему, который компенсирует недостатки нижнего расположения вала. Дело в том, что устройство привода клапанов в таком случае оставляет места в головке только для пары клапанов на цилиндр, ограничивает сечение впускных и выпускных каналов и заставляет мудрить с их формой. Вдобавок подобный механизм — все его штанги, толкатели и прочее — обладает значительной инерционностью, что снижает максимально допустимые обороты коленвала.
Механизм OHV еще называют pushrod — от английского «толкатель». Кто-то из-за этой характерной особенности именует так двигатели. Распредвал приводится от коленвала либо шестернями, либо короткой цепью — надежно и долговечно
ГРМ с распредвалом вверху — OHC или SOHC (OverHead Camshaft или Single OverHead Camshaft) — как уже было сказано, появился в начале XX века. Но более-менее массово переходить на эту конструкцию производители начали в 50–60-х. К DOHC (Double OverHead Camshaft) — двум распредвалам в головке, то есть к их серийному распространению, пришли на десятилетие позже. Однако дебют такого ГРМ опять же состоялся гораздо раньше.
Alfa-Romeo 6C и ее 1,5-литровая рядная «шестерка» с двумя распредвалами. Один из первых автомобилей и двигателей с подобным механизмом. В фирме с DOHC экспериментировали еще в 1913–14 гг. Возможно, чуть раньше такие опыты ставили в компаниях Peugeot, Delage, Humber. Речь шла о спортивных моторах и моделях
Пара валов позволяла без проблем увеличивать число клапанов на цилиндр до четырех (хотя есть примеры SOHC с 16 клапанами на R4; скажем, хондовский двигатель D15, оснащенный к тому же системой изменения фаз газораспределения). А это, в свою очередь, позволяло лучше наполнять цилиндры горючей смесью и повышать мощность. Сейчас DOHC за редким исключением безальтернативен. Привод, как показывает время, тоже. От зубчатого ремня, появившегося в 60-х и ставшего бесшумным заменителем цепи, теперь производители отказываются едва ли не повсеместно. Многозвенные пластинчатые цепи не намного шумнее ремней, хотя и дороже по себестоимости. Основное же их преимущество — маркетинговое. Поскольку заявляется, что цепь рассчитана на весь срок службы двигателя, то компании радуют своих клиентов — дескать, на одну дорогостоящую процедуру обслуживания стало меньше. Так ли это на самом деле?
Как некое спортивное отклонение от привычных принципов построения ГРМ можно рассматривать десмодромный механизм. В нем на клапанах отсутствуют пружины. Вместо них для закрытия клапанов используются кулачки сложной формы (на фото). Либо даже дополнительный распредвал. Это исключает зависание клапанов на очень высоких оборотах
Роман Гярви Частный мастер, стаж работы более 10 лет
— Ресурс ремней ГРМ вычислить сложно. Раньше, в начале 2000-х, на пришедших из Японии автомобилях, бывало, выхаживали и до 150 тыс. км. Меняли превентивно, однако отмечая — еще бы походил. Сейчас смотришь, на пробеге под сотню — весь в трещинах, под замену. Это еще ничего. В теории ремень и нужно менять через 100 плюс-минус тысяч км. На практике встречаются и более показательные случаи. Например, на VW Amarok с дизелем в обслуживании значится та же «сотка», но с оговоркой — проверять привод в регионах с повышенной запыленностью на каждом ТО. На 50 тысячах дилеры глянули — все в порядке. А он порвался на 59 900 км.
98 тыс. км пробега — ремень под замену! В нынешней ситуации хороший результат, но раньше по ресурсу был некий запас
Крайне трудно определить состояние или, точнее, необходимость замены по внешнему виду. По собственному опыту знаю — ремни работали и со срезанными зубьями, и будучи все в трещинах. Безусловно, не советую при таких повреждениях затягивать с заменой. И вместе с тем могут рваться безо всякого видимого износа. На моей памяти было такое в 60-65 тыс. км, а своего рода антирекорд — разрыв при 10 тыс. км. Речь, конечно, идет не о том изделии, что поставили на заводе, и все же. Другой пример — ставим на субаровский двухвальный EJ синий ремень Gates. Устанавливается нормально. Ставим черный — не совпадают метки, а потом уплывают фазы. Что это — подделка, несоблюдение технологии производства, в случае с разрывами — осознанно рассчитанный и заложенный ресурс? Ответить затрудняюсь. В любом случае сейчас покупка ремня ГРМ — лотерея. Как вариант — приобретение оригинальной запчасти, но качество может подвести и здесь, к тому же цена, по сравнению с продуктами для вторичного рынка, будет отличаться втрое-впятеро.
Менять привод ГРМ лучше вместе с роликами. Понятно, что из нескольких не каждый работает с одинаковой нагрузкой. Конечно, значение тут имеет сложность привода, то есть количество роликов и то, как ремень их охватывает, воздействуя на подшипники. Но лучше заменить все компоненты целиком.
При таких «извивах» обводные и натяжные ролики нагружаются особо. И если при замене комплекта ГРМ на чем-то экономить, то только не на них. То, что они «на подходе», можно услышать — появляется стрекот, напоминающий звук швейной машинки. То же бывает, когда при замене ремень перетягивают
В цепном приводе больше нагружается нижняя звездочка, расположенная на коленвале и имеющая меньший радиус. Иногда ее нужно менять, порой можно обойтись без этого — как и без замены верхних звезд с натяжителем.
Сами цепи живут дольше, однако говорить об их несменяемости не приходится. Средний пробег — 150–180 тыс. км. Но его здорово сокращают, забывая о смене масла. Из примеров — Honda Accord с K20A, 40-тысячным пробегом и растянутой цепью. Или, скажем, Nissan Patrol последнего поколения с VK56. Я менял растянутую цепь на нем при 85 тыс. км, но знаю случаи, когда это происходило на 20 тысячах. Правда, за «японцами» не замечено, чтобы при этом цепи перескакивали через зубья и тем более рвались. Впрочем, замена цепи на том же VK56 — сущий ад для ремонтника. Надо снимать всю переднюю облицовку, разбирать подвеску и демонтировать редуктор! По работе получается около 40 000 руб. Обычно операция намного дешевле — от 6 тыс. руб. А замена ремня стоит еще меньше — 2–8 тыс. руб.
У цепного привода ГРМ все же есть одно важное преимущество перед ременным. Ремень рвется «молча», а цепь, когда сильно растянется, напоминает о своем состоянии характерным звуком
Кстати, при обрыве не надо тешить себя надеждой — мол, клапаны не загнет. Если раньше, на двигателях 90-х или начала 2000-х, это была опять же лотерея, то теперь подобное произойдет с гарантией. Зато за зазоры клапанов можно не переживать. Только на Honda, которая верна своим традициям, их надо регулировать через 45 тыс. км. На автомобилях остальных марок зазоры уверенно держатся до 300 тысяч.
От себя добавим, что цепи некоторых «немцев» не демонстрируют подобного «ресурсного героизма». Так, на фольксвагеновских VR6 они растягивались еще до 100 тыс. км, после чего могли перескакивать по зубьям или даже рваться. То же самое и при том же пробеге происходит с мерседесовским 1,8-литровым M271. И с 2,0-литровым турбодизелем BMW N47D20. В случае с VW и «баварцем» ситуация усугубляется тем, что цепь находится позади мотора. Как, кстати, вообще на многих ваговских V8 и VR. Чтобы поменять, нужно снимать коробку, в каких-то случаях и весь силовой агрегат. Вряд ли получится дешевле, чем у того же VK56.
Что касается подделок ремней-цепей, то нельзя сказать, что это явление носит массовый характер. Продавцы из разряда дилеров наиболее известных производителей отмечают прямо — что-то, может быть, и попадается, однако изредка. Больше надо обращать внимание на установку, да и покупать запчасти лучше там же, где их будете ставить — совмещение ответственности продавца и установщика минимизирует риск нарваться на подделку. И все же информация от потребителя о китайских клонах известных брендов встречается. Сами производители тоже нет-нет да и делятся сведениями о контрафакте и способах защиты от него. Словом, проблема при покупке ремня, как, впрочем, и цепи, все-таки существует.
«Нитки» на рабочей поверхности ремня — это, конечно, жесть. Но обычно определить подделку может только специалист. Вовсе не обязательно она будет отличаться неровным шрифтом или какими-то видимыми огрехами в упаковке. Так что лучше тут не рисковать — покупать у официальных представителей производителя и там же устанавливать
Другие статьи из раздела «Устройство автомобиля»
44988 110
Рулевое управление. Червяки да рейки — испытание Россией
60772 159
Системы изменения фаз газораспределения: сдвиг по фазе
177365 399
Подделки моторного масла: без гарантии
65145 181
Свечи зажигания: когда современные технологии — добро
113885 216
Особенности национального двигателестроения. Часть 2. «Американцы». Нижневально! Чугунно! Надежно!
поделиться