14 августа 2022
Мастер-класс

Цепной привод газораспределительного механизма

О конструктивных особенностях цепного привода газораспределительного механизма автомобилей рассказал слушателям в ходе очередного технического семинара Дмитрий Хлудов – технический консультант компании Ferdinand Bilstein. Материал занятия был основан на технологиях, используемых одним из ведущих мировых производителей цепей – немецкой компании iwis.

На сегодня около 60% новых автомобилей оснащаются цепями ГРМ. Наблюдается и углубление данной тенденции как в сегменте дизельных двигателей, так и в сегменте бензиновых моторов. Пассивная безопасность пешехода обеспечивается увеличением расстояния между капотом и двигателем, уменьшением размера мотора, использованием более «мягких» материалов.

В современных двигателях цепь ГРМ служит не только для синхронизации вращения коленчатого и распределительного валов, но часто и для привода масляного насоса, топливного насоса высокого давления и балансирных валов. Это делает весь цепной привод довольно сложным устройством.

Преимущества цепного привода перед ременным таковы: длительный срок службы при соблюдении регламента обслуживания; цепной привод практически не требует техобслуживания; компактность; способность работать под большими нагрузками и с большими интервалами между приводными деталями. Важно и то, что растяжение цепи не равнозначно ее повреждению.

Недостатки цепного привода следующие: высокая шумность; большие затраты времени при ремонте узла; ресурс цепи сильно зависит от качества масла; больший вес в сравнении с ремнем.

Цепь изготавливается на заводе бесконечной вереницей, лишь на завершающих этапах она нарубается на определенную длину и заклепывается. Интересен процесс, задающий нагрузку на удлинение цепи. Цепь на заводе растягивается под нагрузкой вполовину от максимально допустимой. Делается это для того, чтобы устранить зазоры, возникающие при запрессовке штифта в пластину. В сервисах существует заблуждение, что цепь после установки необходимо «прикатать», то есть дать ей приработаться в двигателе, и затем снова переустановить ее по меткам. На самом деле эта манипуляция в случае с качественным заводским продуктом не нужна.

Какие цепи бывают? Наиболее популярный тип – втулочная цепь. Она характеризуется особой износостойкостью и низким коэффициентом трения. Цепь эта довольно тяжелая, несколько более шумная, чем прочие виды.

Менее шумная по сравнению со втулочной цепью роликовая цепь. Смягчающий эффект от ударных нагрузок в ее конструкции обеспечивается роликом. Роликовые цепи также долговечны.

У зубчатой цепи основные особенности заключаются в высокой прочности на разрыв и низкой шумности. Такие цепи особенно часто используются в двигателях VAG.

Зубчато-втулочная цепь является и наименее шумной, и наиболее прочной из всех видов цепей ГРМ. Однако основной ее минус – цена, это самая дорогая цепь. Цепи данного вида часто устанавливаются на автомобили Mercedes -Benz.

Одна из передовых технологий, применяемых компанией iwis, – нитридо-хромовое покрытие штифтов цепи под названием Tritan. Толщина слоя покрытия в 1–2 микрона обеспечивает повышение износостойкости цепи на 50 процентов. Цепи с таким покрытием устанавливаются на конвейерах Mercedes-Benz и BMW.

Если втулки запрессованы в пластины цепи в асинхронном порядке, это визуально определяемый признак некачественного или контрафактного продукта, так как добросовестные производители цепей имеют на производственных линиях датчики автоматизированного контроля продукции, электроника следит за правильным расположением всех компонентов.

Долговечность цепного привода напрямую коррелирует с интервалами замены масла. Если автомобиль используется в особых условиях с повышенными нагрузками, то интервал замены масла необходимо сокращать. Например, если для нормальных условий эксплуатации производитель масла предусматривает ресурс в 15 000 км, то при повышенных нагрузках масло следует заменить по прохождении 7500 километров.

Максимальная температура в 130 градусов Цельсия и количество сажи в двигателях также регламентированы, так как дизельные моторы работают с большим количеством сажи и это тоже сказывается на износостойкости цепи.

Во втулках цепи, как правило, предусмотрены каналы и отверстия, на которые при монтаже цепи нужно обращать внимание, так как правильная ориентация цепи обеспечивает ее смазку. Если цепь установить в перевернутом виде, то последует повышенный износ цепи и приводных звездочек.

Иногда автопроизводитель рекомендует менять цепь с одним артикульным номером на цепь с другим номером. Связано это с тем, что происходят доработки в конструкции цепи, оптимизация характеристик. Производители, в частности, предлагают цепи с покрытием компонентов карбидом хрома, нитридом хрома или карбон-нитридом. Это продлевает ресурс работы цепи, делает ее более устойчивой к воздействию механических и температурных нагрузок. Цепи с особым покрытием наиболее востребованы в высокопроизводительных  двигателях.

Одно их самых критичных повреждений цепи – ее разрыв. Он свидетельствует о превышении максимальной нагрузки в приводе и требует серьезной проверки всех приводимых в движение компонентов. Пример на семинаре рассматривался на автомобиле Nissan X-Trail с турбированным дизельным двигателем объемом 2.2. В нем сломало зубья распредвала и порвало цепь. Связано это было с заклиниванием вакуумного насоса.

Рабочие нагрузки естественным образом приводят к удлинению цепи. И возникает вопрос: когда же необходимо менять цепь ГРМ? Производить замену нужно, когда возникает нехарактерный для цепи шум, лязг и бряцание. Такие «симптомы» проявляются в основном в зимнее время, когда снижается прокачиваемость масла на холодном пуске двигателя. Также шумы могут возникнуть вследствие повышенных нагрузок на двигатель автомобиля, при эксплуатации машины в особых условиях.

Когда в современных двигателях меняются фазы газораспределения, падает мощность и загорается чек, свидетельствующий о неисправности, об ошибке по синхронизации валов, это повод проверить, не удлинилась ли цепь. Механику важно знать технологии замера цепи и сверять показатели с допусками автопроизводителя. Разговор с клиентом языком цифр покажет высокие компетенции мастера и не потребует дополнительной аргументации.  Проверка удлинения в разных моделях автомобилей производится, например, посредством выхода штока натяжителя цепи. Проверку же синхронизации валов порой приходится производить с помощью осциллографа.

Если цепь расположена в задней части двигателя, пробег уже близится к регламентной замене цепи, а на автомобиле производятся манипуляции с  коробкой передач, то клиенту следует предложить и сопутствующую замену цепи. Эксперты рекомендуют производить замену цепи с помощью комплектов, в которых наличествует все необходимое: звездочки, натяжители, сальники, направляющие планки и детали разового монтажа. Крупные поставщики запчастей, как правило, имеют в ассортименте те же изделия, которые поставляются для конвейерной комплектации автомобилей, а зачастую клиент может выбрать и компоненты с улучшенными характеристиками.

Компоненты цепного привода – натяжные и направляющие планки, а также планки успокоителя, звездочки, натяжитель, крепеж и уплотнения. Все эти компоненты меняются при замене цепи ГРМ.

Планки обычно изготавливают из алюминия с пластиковым покрытием. В ходе эксплуатации автомобиля планки изнашиваются, пластиковое покрытие становится хрупким и может осыпаться, что ведет к появлению шума от соприкосновения цепи с металлом. Бывают планки со специальными отверстиями, через которые поступает масло для смазывания цепи. Иногда эти отверстия забиваются, и цепь лишается смазки.

Планка успокоителя, как правило, имеет две точки крепления. Эта планка обеспечивает надлежащую кинематику движения цепи, то есть с ее помощью возникает плавный заход цепи на звездочку.

Как говорилось выше, в конструкцию компонентов привода цепи ГРМ нередко вносятся изменения, поэтому, подбирая компоненты и комплекты, стоит обращать на это особое внимание. Если планки, например, имеют отличающийся от оригинала размер, это еще не значит, что они не подойдут для замены.

Наиболее распространенные типы натяжителя – фланцевый со стопорным штифтом и винтовой. Натяжители служат для компенсации удлинения цепи. Если натяжитель не справляется с данной задачей, то цепь может сойти с заданной рабочей траектории или начнет издавать нехарактерный шум. Натяжитель также гасит вибрации цепи. В некоторых двигателях через специальный канал натяжителя с обратным клапаном на цепь подается смазка.

В натяжителях присутствует клапан, через который отводится воздух. Каналы этого клапана могут закоксовываться, ввиду чего эффективность натяжения цепи будет низкой. Также на некоторых видах натяжителей можно встретить механизмы блокировки обратного клапана, которые отвечают за натяжение цепи в моменты, когда двигатель заглушен и масло стравливается из натяжителя. Иногда вместо клапанов в натяжителях применяют пружины с запорными элементами.

При установке натяжителя в ряде случаев требуется его взвод и опускание в рабочее положение. Механику следует четко представлять выполнение этой процедуры, так как нарушение последовательности действий может привести к необратимому выходу натяжителя из строя или даже к поломке распредвала. Как правило, взводят натяжитель после его установки.

Звездочки привода также требуют замены при обновлении цепи. Иногда этот компонент производители покрывают резиной или пластиком для снижения шума в контакте с цепью. Если новая цепь устанавливается на старые звездочки, это может привести к выламыванию зубьев на звездочках. При замене компонентов мастеру нужно сверять шаг и количество зубьев звездочки с шагом цепи, так как автопроизводители нередко модифицируют компоненты привода. Часто звездочки поставляются в комплекте с фазорегулятором. Это решение позволяет избежать рассинхронизации фаз вращения валов и потери мощности двигателя.

Замены вместе с цепью требуют и уплотнения. Сальники коленвала часто повреждаются при демонтаже, но даже если они уцелели, лучше поставить новые – с эффективной устойчивостью к температурным и механическим нагрузкам. Уплотнения могут устанавливаться как с предварительной смазкой, так и насухую. Уточнять нюансы нужно в инструкции. При монтаже прокладок важно также убедиться в возможности нанесения герметика, и если это предписано, то важно тщательно зачистить и обезжирить поверхность, на которую будет наноситься герметик.

В целом мастера автосервисных предприятий, работая с цепным приводом, не должны полагаться лишь на опыт. Руководствоваться в подборе и установке компонентов всегда следует на инструкции поставщика. Добросовестный производитель обязательно сопровождает ими детали. Кроме того, материалы о правильном монтаже всегда можно найти на сайтах компаний-производителей.

Текст: Андрей Сафонов, фотоматериал редакции и Bilstein Group

Похожие материалы

Инженеры Febest настоятельно рекомендуют: при замене ступиц обязательно используйте специнструмент

admin

Цепной привод газораспределительного механизма

admin

Работая со сцеплением, необходимо знать…

admin