Читайте также

Эволюция ГРМ: шестерни, цепь и ремень

80701 3 15

Любите спорить на автомобильную тему и рассуждать, что лучше — ремень или цепь? Ничто так не придает спорщику значимости, как знание истории развития механизмов! Мы расскажем вам о том, как появились и ушли в небытие разные приводы ГРМ.

 

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.


И ведь так удобно все это было! Конструкция очень проста. Распредвал, оставаясь внизу, находится в блоке цилиндров, где прекрасно смазывается разбрызгиванием масла! Даже штанги и кулачки рокеров с регулировочными шайбами можно оставить снаружи при необходимости. Но прогресс не стоял на месте.

Почему отказались от штанг?

Проблема — в лишнем весе. В 30-е годы скорость вращения гоночных моторов на земле и авиационных моторов на самолетах достигла величин, при которых появилась необходимость облегчить механизм газораспределения. Ведь каждый грамм массы клапана вынуждает увеличивать и силу пружин, которые его закрывают, и прочность толкателей, через которые распредвал жмет на клапан, в результате потери на привод ГРМ быстро возрастают при увеличении оборотов мотора.

Выход был найден в переносе распределительного вала наверх, в головку блока цилиндров, что позволило отказаться от простой, но тяжелой системы с толкателями и значительно уменьшить инерционные потери. Поднялись рабочие обороты мотора, а значит, увеличилась и мощность. Например, Роберт Пежо создал в 1912 году гоночный двигатель с четырьмя клапанами на цилиндр и двумя верхними распредвалами. С переносом распределительных валов наверх, в головку блока, возникала и проблема их привода.



Первым решением было ввести промежуточные шестерни. Существовал, скажем, вариант с приводом дополнительным валом с коническими шестернями, как, например, на всем танкистам знакомом двигателе В2 и его производных. Такая схема применялась и на уже упомянутом моторе Peugeot, авиамоторах Curtiss К12 образца 1916 года и Hispano-Suiza 1915 года.

Еще одним вариантом стала установка нескольких цилиндрических шестерен, например в двигателях болидов Формулы-1 периода 60-х годов. Удивительно, но «многошестеренная» технология находила применение и совсем недавно. Например, на нескольких модификациях дизельных 2.5-литровых моторов Volkswagen, ставившихся на Transporter T5 и Touareg — AXD, AXE и BLJ.




Почему пришла цепь?

У шестеренчатого привода было много «врожденных» проблем, главная из которых — шумность. Помимо того, шестерни требовали точной установки валов, расчета зазоров и взаимной твердости материалов, а также — муфт гашения крутильных колебаний. В общем, конструкция при кажущейся простоте была мудреной, а шестерни — отнюдь не «вечными». Нужно было что-то другое.

Когда впервые применили цепь для привода ГРМ, точно неизвестно. Но одной из первых массовых конструкций был двигатель мотоцикла AJS 350 с цепным приводом в 1927 году. Конструкция оказалась удачной: цепь не только была тише и проще в устройстве, чем система валов, но и снижала передачу вредных крутильных колебаний за счет работы своей системы натяжения.




Как ни странно, цепь не нашла применения в авиационных моторах, и в автомобильных появилась значительно позже. Сначала она появилась в приводе нижнего распредвала вместо громоздких шестерен, но постепенно стала набирать популярность и в приводах с верхними распредвалами, однако особенно стала актуальна, когда появились моторы с двумя распредвалами. Например, цепью приводился ГРМ в двигателе Ferrari 166 1948 года и в поздних версиях мотора Ferrari 250, хотя ранние варианты его имели привод коническими шестернями.

В массовых моторах нужды в цепном приводе долго не возникало — до 80-х годов. Маломощные двигатели выпускались с нижним распредвалом, и это не только «Волги», но и Skoda Felicia, Ford Escort 1.3 и множество американских машин — на V-образных моторах штанги-толкатели стояли до последнего. А вот на высокофорсированных моторах европейских производителей цепи появились уже в 50-е годы и до конца 80-х оставались преобладающим типом привода ГРМ.

Как появился ремень?

Примерно тогда же у цепи появился опасный конкурент. Именно в 60-е развитие технологий позволило создать достаточно надежные зубчатые ремни. Хотя вообще-то ременная передача — одна из старейших, она использовалась для привода механизмов еще в античности. Развитие станочного парка с групповым приводом механизмов от паровой машины или водяного колеса обеспечило развитие технологий производства ремней. Из кожаных они стали текстильными и металлокордными, с применением нейлона и других синтетических материалов.




Первый случай использования ремня в приводе ГРМ относят к 1954 году, когда в гонках SCCA победил Devin Sports Car конструкции Билла Девина. Его мотор, согласно описанию, имел верхний распредвал и привод зубчатым ремнем. Первой же серийной машиной с ремнем в приводе ГРМ считается модель Glas 1004 1962 года небольшой немецкой компании, позднее поглощенной BMW.

В 1966 году, Opel/Vauxhall начал производство массовых моторов серии Slant Four с ремнем в приводе ГРМ. В том же году, несколько позже, появились моторы Pontiac OHC Six и Fiat Twincam, тоже с ремнем. Технология стала по-настоящему массовой.

Причем мотор от Fiat чуть было не попал на наши» Жигули»! Рассматривался вариант его установки вместо нижневального мотора Fiat-124 на будущий ВАЗ 2101. Но, как известно, старый мотор просто переделали под верхние клапаны, а в качестве привода поставили цепь.

Как видно, сначала ремень использовался исключительно на недорогих моторах. Ведь его основными преимуществами была низкая цена и малая шумность привода, что актуально для небольших машин, не обремененных шумоизоляцией. Но его нужно было регулярно менять и следить, чтобы на него не попадали агрессивные жидкости и масло, причем интервал замены уже тогда был немаленьким и составлял 50 тысяч километров.

И все же славу не слишком надежного способа привода ГРМ он получить успел. Ведь достаточно было погнуться одной шпильке или выйти из строя одному ролику, как его ресурс снижался в разы.




Серьезно снижало ресурс и замасливание — тут не всегда помогал даже герметичный кожух, ведь моторы тех лет имели весьма примитивную систему вентиляции картерных газов и масло все равно попадало на ремень.

Впрочем, все нюансы применения некачественных ремней ГРМ у нас знакомы владельцам переднеприводных ВАЗ. Мотор 2108 разрабатывался как раз в 80-е, на пике увлечения ремнями. Тогда их стали ставить даже на большие моторы вроде ниссановского RB26, и надежность лучших образцов была на уровне. С тех пор споры о том, что лучше — цепь или ремень, не утихают ни на минуту. Будьте уверены, прямо сейчас, пока вы читаете эти строки, на каком-нибудь форуме или в курилке два апологета разных приводов спорят до полного изнеможения.

В следующей публикации я подробно разберу все плюсы и минусы цепных и ременных приводов. Оставайтесь на связи!


Читайте также:



Поделиться: 0 0 0 0 Подпишитесь на нас в Яндекс Дзен

Добавить комментарий

Такой e-mail уже зарегистрирован. Воспользуйтесь формой входа или введите другой.

Вы ввели некорректные логин или пароль

Извините, для комментирования необходимо войти.
Юрий Недре

Эх, раньше цепь была вечной - 200 000 - 300 000 км для них было нормой, а в современных машинах (особенно немецких) и до 100 000 не доживают 🙁

Андрей

Я вам не скажу про всю Одессу...

Форды относительно недавно вернулись на цепь. Если я не ошибаюсь, Европейский Форд - одним из первых вернул цепь на массовые легковые автомобили. И, опять же, если не ошибаюсь - причина возврата была в том, что они стали ставить новые малошумные цепи с достаточной прочностью. На тех же Фокусах 2 и Мондео 3 с моторами 1,8 и 2,0 цепи "ходят" достаточно долго. А вот с Фольксвагеновскими цепями есть определенные проблемы.

ИМХО, конечно, но Форд "смог", а Фольксваген нет исключительно из-за того, что последние сэкономили на материалах. Современная автопромышленность вполне способна сделать надежную и тихую цепь с ресурсом в 200 тысяч километров пробега по приемлемой цене.

Борис Игнашин

цепь на фордовском 2 литра как ходила 120-200 так и ходит, еще и шкивы с бесшпоночной посадкой стоята речь о том, что цепи раньше были все же двух и трех-рядными, такую цепь порвать нереально, если даже один ряд порвет, шум будет жуткий и успеют заменить

Новые статьи Смотреть все
Статьи / История
Конкуренция с девяткой, французский дизайн и угроза ВАЗу: мифы и факты об ИЖ-2126

Судьба ижевского хэтчбека оказалась незавидной: ИЖ-2126 долго и нелегко рождался, но почти добравшись до заводского конвейера, вновь волею обстоятельств «завис» в виде предсерийного прототипа, готового к производству,…

7770 0 8
Статьи / Финвопрос
Что с DW Hower? Почему «людей распустили», а «дилеров до последнего держали в неведении»?

Стоит ли покупать автомобили марки DW Hower – на этот вопрос одного из читателей мы постарались найти ответ в максимально сжатые сроки: до нового года осталось чуть больше месяца и многие нацелились на покупку новой…

9537 8 4
Статьи / Интервью
Мэттью Юинг, Nissan: мы планируем нанять ещё больше российских инженеров

На прошлой неделе в Санкт-Петербурге открыли новый офис NTCE-R – российского подразделения Nissan Technical Center Europe. Подобных технических офисов в Европе всего три: по одному в Англии и Испании, а теперь - ещё один…

679 0 0
Выбор подержанных авто Смотреть все
Выбор авто / Подержанные авто
SsangYong Actyon New с пробегом: АКП с обратной стороны Земли и цепь от УАЗа

Скажем честно: Actyon New – не самая популярная машина. И причина этого не в корейском происхождении или страшном дизайне, нет. Выглядит кроссовер вполне современно, а у “корейцев” уже давно есть большая армия…

7819 20 0
Выбор авто / Подержанные авто
SsangYong Actyon New с пробегом: коррозия всего и гирлянда неисправностей на приборке

Дешевый кроссовер с автоматом, который наполовину собран из деталей Мерседеса — это мечта, а не автомобиль. Во всяком случае, так думали те, кто покупал эту машину, оглядываясь на Actyon первого поколения. Но как…

14593 31 2
Выбор авто / Подержанные авто
Hyundai Elantra XD с пробегом: под хруст гранат и стук клапанов

Elantra этого поколения получилась на редкость удачной. Настолько, что первая часть обзора, посвящённая кузову, салону, ходовой части и электрике этого автомобиля, даже кажется скучной. Что ж, вся надежда на моторы и…

2690 1 0
Популярные тест-драйвы
Тест-драйвы / Одиночные
Китайский Крузак пошёл «неверной дорогой»: первый тест-драйв Roewe RX8

Вы на подсознательном уровне привыкли к тому, что «эр икс восемь» – это что-то дерзкое, обтекаемое и роторное? Значит, вы за последний год ни разу не бывали в Китае: там бренд Roewe весной представил свое видение того,…

177630 5 8
Тест-драйвы / Одиночные
Шо, опять? Тест-драйв обновленного УАЗ Патриот

Сахару залили дожди, в Антарктиде проросли баклажаны, в заповеднике сдох здоровенный медведь: Ульяновский завод решил провести тест-драйв обновленного Патриота до того как сошедшие с заводского конвейера автомобили…

31324 23 2
Тест-драйвы / Одиночные
Акупунктура: тест-драйв обновленной Lada Granta

Медицинский факт: Гранту с "икс-фейсом" не узнают на улицах, задают вопрос "что за модель?". И всё же, несмотря на радикальный рестайлинг, внутри это по большей части "старая добрая Гранта" со всеми присущими ей…

28377 86 6
Обзоры и тесты гаджетов
Статьи / Практика
Подогреватель масла и не только: гаджеты советских автолюбителей

Массовость однообразных советских машин, число моделей которых можно было пересчитать по пальцам двух рук, порождала у большинства автолюбителей страстное желание заняться «улучшайзингом» своих автомобилей. А дефицит…

26902 5 0
Статьи / Практика
Пить нельзя ехать: можно ли верить приложениям-алкотестерам?

Лето на пороге… Сакраментальное «займи, но выпей!» звучит в голове даже у некоторых автолюбителей. Как и выпить, и при этом проконтролировать свое состояние, дабы гаишный замер не оставил вас без права управления…

18583 2 0
Гаджеты / Приложения
10 полезных приложений: смартфон в помощь автовладельцу

Продвинутые автовладельцы давно уже используют свои смартфоны в хвост и в гриву – применяют в качестве навигатора, антирадара, для диагностики двигателя, чтения PDF-мануалов по ремонту и многого другого. Давайте…

14955 0 6
Военная техника
Статьи / Интересно
А царь-то ненастоящий: как и из чего делают автомобили для кино и парадов

Представьте любой фильм о Великой Отечественной войне, особенно современный. В голове обязательно возникнет образ взрыва и кусков искорёженного металла – иначе сейчас снять не могут. Само собой, взрываются там не…

38877 15 23
Статьи / Военная техника
«Ответ Чемберлену» или как грузовики ЯГАЗ чуть не довели СССР до мирового лидерства

Довоенное семейство почти одинаковых грузовиков Ярославского автозавода не отличалось ни техническими, ни тем более эстетическими особенностями. Да и в Красной армии эти неповоротливые машины не жаловали, доверяя им лишь…

25795 0 4
Статьи / Военная техника
Бронированные, санитарные, секретные: неизвестные версии ЗИС-5

Знаменитые трехтонки Московского автозавода имени Cталина, как и легкие полуторки, о которых мы уже рассказывали, пережили все трудности самостоятельной организации серийного производства, а в годы Великой Отечественной…

12720 1 0
История автомобилестроения
Статьи / История
Феномен Bose: почему лучшая в мире подвеска до сих пор не стала серийной

Предназначение автомобильной подвески – обеспечивать комфорт и постоянное сцепление с дорогой. Предназначение выдающейся автомобильной подвески – обеспечивать беспрецедентный комфорт, полностью изолируя кузов от того,…

402274 6 192
Статьи / История
Не для простых смертных: мифы и факты о ГАЗ-3102

«Партийно-номенклатурный» ГАЗ-3102 всегда стоял особняком в модельном ряду Волг, хотя и был создан на платформе "двадцать четвёртого" семейства. Ведь этот автомобиль заметно отличался от обычных ГАЗ-24 как внешностью,…

37255 3 8
Статьи / История
Задний привод, Северный полюс и Париж – Дакар: мифы и факты о ВАЗ-2121 Нива

Более четырёх десятилетий в Тольятти выпускается полноприводный автомобиль на базе Жигулей. За это время легендарная Нива сохранила привычный силуэт, но стала мощнее, тише, комфортабельнее и экономичнее – конечно,…

36479 5 2
Внимание

Изображение
Выбрать файл
Добавить цитату
Внимание

Вы уверены, что хотите удалить этот комментарий?

Внимание

Вы уверены, что хотите удалить все комментарии пользователя?

Внимание

Вы уверены, что хотите отклонить комментарий пользователя?

Внимание

Вы уверены, что хотите переместить комментарий пользователя в спам?

Внимание

Вы уверены, что хотите переместить комментарий пользователя в корзину?