Эволюция ГРМ: шестерни, цепь и ремень

79062 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:



Теги: Практика
Поделиться: 0 0 0 3 0 12

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 / Финвопрос
Говорят, что бензин может подорожать до 100 рублей. Почему, и правда ли это?

Цены на бензин плавно, но уверенно растут: с начала 2018 года его стоимость выросла более чем на 10%, с 41 до 45,5 рубля. И хотя мы уже выяснили, что рост цен на автомобильное топливо отмечается не только в России, а во…

362 0 0
Статьи / История
Волга, Ford и даже ЗИС: на чем ездили советские таксисты

Каждый из нас хоть раз в жизни пользовался услугами службы такси, история которой своими корнями уходит в начало прошлого века. Идея использовать автомобиль вместо извозчика "на гужевом ходу" возникла почти сразу после…

1865 0 5
Статьи / Интересно
Пять причин любить и ненавидеть UAZ Hunter

Этот автомобиль родился в самый разгар холодной войны — в 1964 году, но его путь к заводскому конвейеру занял долгие восемь лет. Во времена СССР о его покупке можно было только мечтать: в свободную продажу они не…

6213 0 4
Выбор подержанных авто Смотреть все
Выбор авто / Подержанные авто
Volvo C30 с пробегом: неудачная механика и плавающие холостые обороты

В первой части обзора С30 мы уже рассказали, что этот маленький и местами даже спортивный Volvo – это всё-таки больше Volvo, чем второй Ford Focus. У него долговечный салон, качественная окраска и антикоррозийная…

523 1 0
Выбор авто / Подержанные авто
Volvo C30 с пробегом: “слепые” фары и подшипники, погибающие в воде

Этот автомобиль одним только внешним видом способен нарушить все стереотипы о Вольво как об автомобиле для серьёзных взрослых людей, более всего беспокоящихся о собственной безопасности и имидже уравновешенных граждан.…

1465 2 2
Статьи / Эксперт выбирает авто
Можно всё: покупаем Renault Logan l с пробегом за 250 тысяч

Логан первого поколения – автомобиль уникальный. Надёжный, как чугунный шар, страшный, как атомная война, но при этом практически идеальный для бюджетной перевозки себя любимого из точки А в точку Б, между которыми лежит…

7758 19 0
Популярные тест-драйвы
Тест-драйвы / Одиночные
Управление неожиданностями: тест-драйв новой Toyota Camry

Мы не думали, что это когда-то случится. Хотя, говоря объективно, это должно было случиться уже давно. А случилось вот что: Toyota Camry стала интересным автомобилем. И если раньше словосочетание «водитель Camry»…

20413 18 0
Тест-драйвы / Подержанные авто
Как игрушечный, только настоящий: опыт владения Hummer H3

Во втором десятилетии XXI века лицо автопрома поменялось коренным образом. Благодаря Tesla электромобильные стартапы растут как грибы после дождя, каршеринг становится новым видом общественного транспорта, а автопилоты…

14365 2 8
Тест-драйвы / Одиночные
Я толстый самолет: опыт владения Chrysler Concorde

Гигантомания у американских драйверов в крови. Не изжить ее ничем – ни пробками, ни повышением цен на топливо, ни здравым смыслом. Больше – значит лучше. Простая формула, по которой рождён и он – Chrysler Concorde.

12243 7 7
Обзоры и тесты гаджетов
Статьи / Практика
Проекция на лобовое стекло из смартфона: как сделать по уму?

Сегодня любой автовладелец может скачать HUD-приложения для смартфона и сделать проекцию на лобовое стекло в своем автомобиле. Но изображение будет мутным, двоящимся и практически невидимым в солнечный день. Для того,…

71753 5 2
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…

13187 2 0
Статьи / Практика
Смешной шутки автомобиль креативный скидка: забавные автоаксессуары с AliExpress

Когда речь идет об AliExpress, шутки и веселье начинаются еще на этапе прочтения описания товара, даже если вы покупаете какую-нибудь скучную штуку вроде парктроника или насоса. Но есть у китайцев в арсенале и товары,…

9029 3 0
Военная техника
Статьи / Военная техника
Наш тепловоз, вперед лети! Уникальная военная автотехника 21-го института

Внимание! Не пробегайте мимо! Внимательно вглядитесь в это фото! Нет, это вовсе не тепловоз, и даже не электровоз. Да это же какая-то уникальная помесь тепловоза с автомобилем, сотворенная ради шутки! Вовсе нет: это…

52064 2 0
Статьи / Военная техника
Сначала был хаос: первые военные автомобили Царской России

Во всех важных делах Царская Россия всегда стремилась идти в ногу с Западом, но всегда терпела неудачи. Так получилось и с рождением первых военных автомобилей. В конце XIX века русское Военное ведомство составило доклад…

9219 0 1
Статьи / Военная техника
Тигры, Тайфуны, Катраны и Ураны: новинки и классика российской армейской техники на параде Победы

Парад Победы на 9 мая — это не только важное патриотическое событие, но ещё и редкая возможность увидеть живьём сразу множество новинок автобронетехники Российской армии и Войск национальной гвардии. В этом году…

7367 0 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,…

366958 5 192
Статьи / История
Последняя удача АЗЛК: как и зачем создали Москвич-2140 «Люкс»

Об этом автомобиле приходилось слышать пренебрежительные высказывания. Мол, навесили на старый кузов «какой-то нелепый пластик». Подобный подход говорит только о незнании специфики автомобильного производства и его…

247070 19 0
Новости / Рендеры "Колёса.ру"
Последний рестайлинг Москвича: каким он мог быть

Немногие знают, что московский завод в конце 90-х годов планировал существенно обновить свою основную модель. Пользуясь имеющейся информацией, мы представили, что из этого могло получиться.

113290 14 1
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?