В конце ноября старший технический специалист компании bilstein group Александр Сосновский провел в Алматы семинар «Цепной привод газораспределительного механизма». Присутствовавшие на занятии специалисты автосервиса ознакомились с назначением и компонентами цепного привода ГРМ, рассмотрели конструктивные особенности цепей, сравнили преимущества и недостатки различных видов цепей; узнали о методах диагностики цепного привода; рассмотрели причины и следствия неисправностей цепного привода.
Современные бензиновые моторы с системами непосредственного впрыска топлива и турбодизельные двигатели требуют высокого уровня износостойкости, поэтому их оснащают цепными приводами ГРМ. Некоторые производители, такие как BMW и Mercedes-Benz, традиционно используют цепной привод. Такая приверженность есть и у некоторых азиатских автопроизводителей. Цепным приводом ГРМ оснащаются высокофорсированные мощные моторы. Сейчас около 70% новых автомобилей комплектуются двигателями с цепным приводом, и количество таких машин растет.
Наиболее крупным производителем цепей для конвейерной комплектации привода ГРМ является компания Iwis. В упаковках брендов febi и SWAG можно встретить именно такие цепи, так как это один из ключевых партнеров bilstein group.
Основное назначение цепи ГРМ – обеспечивать открытие и закрытие клапанов в головке блока цилиндров. Цепной привод ГРМ также обеспечивает синхронность вращения коленчатого и распределительного валов. В современных двигателях цепь привода ГРМ служит и для привода масляного насоса, топливного насоса высокого давления и балансирных валов. Это делает весь цепной привод довольно сложным устройством. Следует иметь в виду, что работа приводимых цепью устройств влияет на состояние цепи.
Преимущества использования цепного привода ГРМ таковы: уменьшение рабочего объема двигателя при увеличении его мощности; снижение расхода топлива и вредных выбросов; повышение надежности привода, более низкое расположение двигателя и, как следствие, меньшая травмоопасность для пешехода в случае столкновения, так как под капотом, принимающим удар, остается больше свободного пространства.
Газораспределительный механизм с цепным приводом характеризуется относительно большим сроком службы. Цепной привод не требует обслуживания. К достоинствам можно отнести и способность привода работать под значительными нагрузками при большом расстоянии между приводными деталями. При вытягивании (удлинении) цепи не обязательно возникновение повреждений двигателя – скорее всего, автовладелец обратится в сервис с проблемой шума, вызываемого цепью, еще до возникновения критической ситуации.
К недостаткам цепного привода относятся высокая шумность, большие затраты времени и денег при ремонте, зависимость от качества масла, вес цепи. Денежные затраты связаны с тем, что при замене цепи обязательно меняется еще целый ряд деталей разового монтажа. Качество масла особенно значимо для привода в дизельных двигателях, где при сгорании топлива возникает много сажи, являющейся абразивом.
Каждая цепь имеет характеристики, рассчитанные на определенные нагрузки конкретного двигателя, поэтому тюнинг двигателя, увеличение его мощности, может привести к выходу штатной цепи из строя.
Цепь состоит из внутренних и наружных звеньев, изготовленных из стали твердых марок. Звенья соединяются стальными штифтами со втулочными роликами, которые взаимодействуют непосредственно с приводными звездочками. Так называемое растяжение цепи на самом деле является последствием совокупного износа компонентов цепи. То есть суммарное увеличение зазоров между множеством звеньев дает увеличение длины всей цепи. Во втулках цепи можно заметить отверстия. Они служат для захвата масла. При замене цепь устанавливается так, чтобы эти отверстия позиционировались вверх, наружу. Размещение отверстий вразнобой (то вверх, то вниз) свидетельствует о контрафактном качестве цепи.
Цепь изготавливается сплошной вереницей и лишь в ходе последующих операций делится на необходимые отрезки, соединяется и проверяется. В производственном процессе цепь подвергается предписанной нагрузке на растяжение, поэтому заблуждением является мнение о том, что цепь нового автомобиля нужно «прикатать», а затем пригнать машину на СТО, чтобы синхронизировать фазы газораспределения.
Наиболее популярны сейчас втулочные цепи. Это самый тяжелый и шумный тип. Ввиду этого в последнее время автопроизводители стали шире использовать роликовые цепи. Ряд автопроизводителей применяют в конструкции привода ГРМ зубчатые цепи, характеризующиеся наименьшей шумностью. Новейшей разработкой считаются зубчато-втулочные цепи, в которых низкая шумность сочетается с высокой износостойкостью. Однако это самые дорогие цепи.
В линейке Tritan компания Iwis использует технологию покрытия деталей цепи нитридом хрома. Это покрытие на 50% увеличивает износостойкость цепи и на 20% снижает трение. Такие цепи входят в конвейерную комплектацию ряда моделей BMW и Mercedes-Benz. Отличительным признаком цепи Tritan является треугольник, отштампованный на торце каждого штифта цепи.
Важно знать, что автопроизводитель может изменить конструкцию цепи или, например, увеличить шаг на звездочке. При этом если мастер проигнорирует требование комплексной замены, то он неизбежно столкнется с проблемой несовместимости компонентов привода.
Разрыв цепи – случай в практике довольно редкий, но такое случается. Как правило, рвется пластина цепи, в этом случае механик-моторист должен проверить все приводимые цепью механизмы. Пример из практики: в Nissan X-Trail T30 с двигателем 2,2 DCi произошел обрыв цепи привода ГРМ. Механики обнаружили отсутствие в двигателе моторного масла. Цепь поменяли, масло залили, однако через некоторое время машина снова оказалась на сервисе со сломанными зубьями звезды распредвала и следами износа на направляющих планках приводного механизма. Причиной проблемы оказался заклинивший вакуумный усилитель, который механики не проверили. К обрыву цепи может также привести, например, повреждение планки успокоителя.
Когда же необходимо менять цепь и другие компоненты привода? Когда возник шум – стук или бряцание цепи. Когда изменились фазы газораспределения и возникла потеря мощности двигателя. Когда на табло появился сигнал от датчика распредвала и/или коленвала. Когда натяжитель цепи вышел на всю длину. Рекомендуется замена компонентов привода, если на СТО сняли двигатель для обслуживания по иным причинам, не связанным с заменой цепного привода ГРМ.
Нужно иметь в виду, что у разных автопроизводителей существуют различные методики проверки работоспособности цепи привода ГРМ. Иногда этот параметр устанавливается по провисанию цепи, иногда по усилию надавливания на цепь, иногда даже по звуку натяжения. В автомобилях Mercedes-Benz с двигателем М 271 (EVO), в частности, применяется имитатор, который вкручивается вместо натяжителя цепи, и по его измерительной шкале устанавливается степень износа цепи. Необходимость замены цепи также устанавливается по рискам натяжителя.
Основной причиной износа (удлинения) цепи является моторное масло, менять которое необходимо в соответствии с рекомендацией автопроизводителя, но с непременной поправкой на реальные условия эксплуатации автомобиля, так как регламент замены масла прописан для нормальных условий. На практике периодичность замены масла может сократиться вдвое, если автомобиль, например, регулярно преодолевает лишь короткие расстояния, двигается в пробках, используется в условиях высокогорья или перевозит грузы. Регламент замены масла могут существенно сократить неисправности в системе охлаждения, износ фильтров, а также некачественное топливо.
Эксперты настоятельно рекомендуют производить замену цепи привода ГРМ комплексно, поэтому добросовестные производители запчастей предлагают мастерским соответствующие комплекты, в которые включены цепь, звездочки, натяжитель, направляющие планки, уплотнения и крепеж.
В зависимости от условий применения в приводе могут использоваться звездочки дискового или ступичного типа. Звездочки со ступицей применяются для передачи большого крутящего момента на вал. Для уменьшения соударения звеньев цепи с основанием звездочек на звездочках используется резиновое или пластиковое покрытие. Форма зубьев звездочек разрабатывается с учетом оптимального набегания и схода цепи. Однако как бы тщательно ни прорабатывался этот вопрос, траектория хода цепи по звездочке выглядит как многоугольник. Именно поэтому при вращении звездочки возникает вибрация цепи, которую сдерживают планки.
В цепном приводе, как правило, используется несколько планок: натяжная, направляющие и планки успокоителя. Планки и звездочки автопроизводители нередко модифицируют, поэтому при замене привода стоит обращать внимание на версии деталей и их совместимость.
Планки обеспечивают плавность захода цепи на звездочки и снижают колебания. Зачастую планки имеют рабочую поверхность из пластика, на которую действуют ударные нагрузки от цепи, а также сила трения. Для компенсации этих нагрузок производители добавляют в пластик графит, масло и стекловолокно. В конструкции некоторых планок предусмотрена замена пластикового компонента, так как со временем этот материал становится хрупким и начинает разрушаться. Некоторые двигатели комплектуются планками с резиновым покрытием, снижающим шум от работы цепи.
Натяжитель поддерживает цепь в натянутом состоянии в любых режимах, в том числе и когда двигатель автомобиля не работает. Это решение предохраняет от перескакивания цепи в момент запуска мотора. Натяжитель смазывает цепь и компенсирует ее растяжение, гасит колебания и вибрации.
Натяжители можно разделить на две основные группы: гидравлические и механические. Первые, в свою очередь, подразделяются на устройства фланцевого и винтового типа. Вторые делятся по конструкции на устройства с листовой или винтовой пружиной.
Когда и как могут возникать неисправности или повышенный износ? Какие признаки позволяют судить об этом? Неправильный подбор цепи и других компонентов может вызвать механическую несовместимость или повышенный шум привода. Неправильно подобранное моторное масло вызывает повышенный износ деталей привода ГРМ. К интенсивному износу компонентов цепного привода может привести несоблюдение сервисных интервалов. Если установлены некачественные детали, они также не смогут обеспечить надежную и долговременную работу.
Тревогу мастера должны вызывать следующие признаки: отсутствие свободного хода штока натяжителя, насечки на планке успокоителя; отложения на корпусе и штоке натяжителя. Неверная установка звездочки коленвала может спровоцировать поломку планки успокоителя. Недопустима и установка натяжителя в максимально взведенном состоянии, иначе дело может закончиться поломкой распредвала. Если в приводе ГРМ меняется только цепь, в двигателе могут проявиться шумы, так как износ на зубьях звездочки не устранен. Когда не производится комплексная замена, следы износа могут появиться в фазорегуляторе. Игнорирование требования менять болты крепления шестерни распредвала может привести к тому, что шестерня распределительного вала сорвется со штатного места и пробьет крышку головки блока цилиндров. Не стоит пренебрегать и заменой уплотнений, ведь будет обидно из-за протечек снова возвращаться к трудоемким операциям по разборке и сборке механизма ГРМ. Перед установкой сальников следует убедиться в отсутствии на месте посадки царапин, загрязнений или остатков герметика. Перед заменой сальника также нужно узнать, монтируются ли детали со смазкой, с герметиком или насухо. Описание процедуры замены можно найти в инструкциях, прилагаемых к детали.
Эксперты не устают призывать мастеров к внимательному изучению технической документации, инструкций и методик ремонта, которые широко представлены добросовестными производителями на бумажных и электронных носителях. Пользуясь проверенными, достоверными и актуальными источниками, можно точно подобрать детали или заказать комплекты, гарантирующие совместимость взаимозависящих компонентов. Такой подход позволит не возвращаться повторно к уже проделанной работе.
Текст: Андрей Сафонов
Фотоматериал редакции