Особенности обрыва для 8- и 16-клапанных автомобилей
Необходимо отметить, что чем сложнее конструкция мотора, тем более серьезными будут для него последствия при обрыве ремня. Так, на обычных 8-клапанных ДВС можно отделаться простой заменой устройства. В то же время на 16-клапанном двигателе приходится полностью восстанавливать поврежденные клапана и поршни (то бишь производить их замену). Но это не значит, что ездить на 16-клапанных авто очень опасно и что они непригодны для дальних путешествий. Если вы будете регулярно следить за его внешним состоянием, обрыв ремня вам точно не грозит
Также при осмотре зубчатого элемента рекомендуется обратить внимание на состояние сальников распределительного и коленчатого валов на предмет утечки, а также продиагностировать на исправность натяжные ролики. Помните, что неисправность этих элементов значительно влияет на ресурс ремня
Особенности замены ремней ГРМ
К особенностям замены ремня ГРМ следует, прежде всего, отнести сроки.
- Плановая (регламентная) замена ремня вопросов не вызывает, если точно известен пробег от предыдущей замены или от начала эксплуатации автомобиля.
- Сложнее ситуация, когда, например, приобретается автомобиль с пробегом, точность определения которого вызывает сомнения. В этом случае, даже если внешний осмотр не обнаруживает видимых повреждений, специалисты рекомендуют перестраховаться и произвести замену ремня – слишком велик риск последующего дорогостоящего ремонта.
Часто при необходимости замены ремня возникает вопрос, следует ли также менять направляющий и паразитный ролики? Дело в том, что ресурс роликов обычно приравнивают к ресурсу ремня, и поэтому следует их также менять в процессе замены ремня (недаром ремень ГРМ, как правило, продаётся в комплекте с роликами).
Процесс замены ремня ГРМ достаточно трудоёмкий и поэтому следует особое внимание обратить на состояние водяной помпы, особенно на автомобилях с недостоверным пробегом. Дело в том, что замена помпы сопутствующая замене ремня может сэкономить значительные средства, предотвратив вероятность заклинивания
Операция по замене ремня ГРМ требует определённой квалификации и выполняется, в большинстве случаев, в автосервисе. Однако при наличии определённых навыков может быть выполнена самостоятельно
Важно только точное соблюдение последовательности и содержания операций на конкретном двигателе по инструкции производителя
Особенности конструкции ремней ГРМ
Конструктивно ремень ГРМ представляет собой зубчатое строение внутренней рабочей поверхности с различной формой зуба. Наиболее распространены три формы зубьев:
- Трапециевидная,
- Округлая,
- Сложная.
Округлая форма зуба имеет несколько лучшие эксплуатационные характеристики по сравнению с трапециевидной из-за более равномерного распределения нагрузок по профилю. За счёт этого снижается риск «перескакивания» зубцов. Кроме того, округлая форма зубцов способствует снижению шумности при работе ремня. Сложные формы, как и округлая, также имеют криволинейный профиль.
Повышенные требования к эксплуатационным характеристикам ремней ГРМ предопределяют и специфику свойств материалов, из которых они изготавливаются. Прежде всего, это относится к прочностным характеристикам: сопротивление растяжению при динамических нагрузках, повышенная гибкость, износостойкость, долговечность.
Следует также учесть, что ремни ГРМ работают в условиях высоких температур и расширенного диапазона их изменений: в летнее время температура под защитным кожухом ремня может доходить до 100 и более градусов, а запуск двигателя в зимнее время производится при температурах ниже – 40оС.
Внутренняя структура ремней ГРМ, обеспечивающая такие повышенные требования достаточно сложна. Она представляет собой многослойный «пирог», верхний слой которого содержат синтетические каучуковые смеси стойкие к перепадам температур и износу, а внутренний слой включают корд из стекловолокна, обеспечивающий сопротивление разрыву. Помимо слоёв для улучшения эксплуатационных характеристик используется тканевая оплётка зубьев, а в некоторых случаях и внешней поверхности ремня.
Материалы – основное направление совершенствования ремней ГРМ. С 80-х годов прошлого века фирма Gates – один из самых авторитетных в мире производителей – изобретает и внедряет в производство бутадиен-нитрильный каучук, существенно улучшивший характеристики ремней (правда, при этом повысивший себестоимость продукции). С тех пор широко используются как ремни, изготовленные из традиционных материалов (хлоропреновые каучуки), так и из новых (нитрильные каучуки).
Эксплуатационная долговечность хлоропреновых ремней ГРМ производители обычно ограничивают пробегом не более 60 тыс. км. У нитрильных ремней этот показатель существенно выше: до 120 тыс. км и даже (для определённых моделей) – весь срок службы автомобиля. Однако для наших условий эксплуатации специалисты не рекомендуют производить замену ремня ГРМ реже, чем каждые 60 тыс. км.
Фазы газораспределения
Фазами газораспределения принято считать начало открытия и момент закрытия клапана, выраженный в градусах угла поворота коленвала относительно мертвых точек. Лучшая очистка цилиндра от выхлопных газов достигается при открытии выпускного клапана до наступления нижней мертвой точки (НМТ), и закрытии после ВМТ. Наполнение цилиндров воздухом или горючей смесью происходит при открытии впускного клапана до прохождения им ВМТ, и закрытии после НМТ. Период одновременного открытия обоих клапанов называется их перекрытием.
Фазы подбираются на заводе-изготовителе двигателя экспериментальным путем, и зависят от его конструкции и быстроходности. При этом колебание газов используется таким образом, что перед закрытием впускного клапана перед ним находится волна давления, а перед закрытием выпускного – волна разрежения. Такой подбор фаз обеспечивает одновременное улучшение заполнения цилиндров воздухом или смесью, а также их очистку от выхлопных газов.
Установка механизма газораспределения осуществляется при помощи меток на шестернях. Отклонение от нормы на пару зубов или звездочек может привести к удару клапана о поршень и поломке двигателя. Постоянство фаз сохраняется при наличии теплового зазора в клапанном механизме, нарушения которого вызывают уменьшение или увеличение продолжительности открытия.
Для каждого двигателя завод-изготовитель указывает фазы газораспределения в виде диаграммы, где показаны моменты открытия, закрытия, и перекрытия клапанов.
Есть нюансы
Именно по этой причине для ряда моторов рекомендована замена всего комплекта целиком: ремня, роликов, а также водяного насоса. На некоторых моделях допустима замена помпы через раз. В общем, здесь надо рассматривать каждый двигатель в отдельности. А универсальное правило – соблюдать регламент, заданный производителем. И не забывать, что надо ответственно подходить не только к срокам службы привода ГРМ, но и «соседние» узлы тоже должны заменяться своевременно. Взять тот же натяжитель вспомогательного ремня: если оставить его на второй срок, есть риск, что со временем пружина ослабнет, ремень соскочит, порвется, его намотает на шкив, что чревато обрывом ремня ГРМ.
Интервалы замены у разных производителей и для разных регионов – это вообще отдельная тема для разговора. Достаточно вспомнить двигатель Renault К9К. На моторах первого поколения замена ремня и ролика ГРМ требовалась каждые 60 тыс. км, во втором поколении этот срок увеличили до 90 тысяч, а последние версии имеют заявленные интервалы 120 и даже 180 тысяч. Но это в Европе. В нашем регионе регламент, скажем, для Renault Duster, следующий: если автомобиль произведен до 16 сентября 2021 года, привод ГРМ подлежит замене через 60 тыс. км или 4 года, если позже – каждые 90 тысяч или 6 лет. В зависимости от того, что наступит раньше. Это тоже важный момент. Ремень не только изнашивается, но и стареет со временем, поэтому момент его замены определяется не одним пробегом, но и сроком.
Отдельный вопрос – правильная замена ремня. Неправильная установка опять же способна привести к серьезным повреждениям двигателя. Так что исполнитель должен не только иметь понимание, но и владеть технологией, иметь соответствующий инструмент (для некоторых моторов – специальный, либо работающий заменитель). А в ряде случаев еще и знать специфику мотора.
Проверка ремня ГРМ на наличие повреждений
Учитывая важность технического состояния ремня ГРМ, некоторые производители рекомендуют проводить визуальную диагностику каждые 15 тыс. км
При этом достаточно простым способом оценивается и натяжение ремня. На автомобилях ВАЗ, например, передняя ветвь (самый длинный участок между шкивами) при закручивании большим и указательным пальцами перпендикулярно направлению движения ремня при нормальном натяжении поворачивается приблизительно на 90о.
Если при внешнем осмотре ремня выявляется, что он неровно надорван (тем более полностью разорван по неровной траектории) – это может свидетельствовать об избыточном натяжении.
Срез одного из зубьев, напротив, может свидетельствовать о недостаточном натяжении.
Трещины на внешней поверхности ремня могут быть следствием перегрева или переохлаждения, а также естественных процессов старения.
Дефекты торцевой поверхности свидетельствуют о перекосе ремня, вызванном либо смещением шкивов, либо смещением ролика натяжителя.
Отслоение сразу нескольких зубьев от основы ремня может быть вызвано заклиниванием шкива водяного насоса.
Наличие перечисленных дефектов свидетельствует о необходимости замены ремня и учёта при замене выявленных дефектов.
Особое внимание при осмотре следует уделить наличию следов замасливания. Дело в том, что ремень ГРМ не рассчитан на работу с материалами, которые могут оказать агрессивное воздействие на материал ремня (моторное масло относится к таковым)
Поэтому перед заменой необходимо устранить причины попадания масла (как правило, это уплотнения) на работающий ремень.
Последствия обрыва ремня ГРМ
Отказ ремня ГРМ может носить постепенный характер. Как правило, это растяжение ремня, смещение фаз газораспределения и, как следствие, затруднённый пуск двигателя, повышенная задымлённость выхлопных газов (результат неполного сгорания), вибрации двигателя и появление посторонних шумов.
Проявление таких симптомов может быть вызвано и другими причинами, но является лишним поводом проверить состояние ремня ГРМ. В противном случае возрастает риск обрыва ремня, влекущий куда более серьёзные последствия.
Обрыв ремня ГРМ может носить и внезапный характер, вследствие использования некачественных комплектующих или выхода из строя (заклинивание) водяной помпы, приводимой в движение тем же ремнём.
Для понимания и оценки негативных последствий целесообразно вновь рассмотреть схему работы ГРМ с ременным приводом. На следующем рисунке изображён разрез двигателя, иллюстрирующий все 4 такта работы и расположение клапанов в каждом такте.
Если представить, что произошёл обрыв ремня, то становится понятно, что клапана «замирают» в положении на момент обрыва, а поршни продолжают возвратно-поступательное движение. Соответственно, в определённый момент времени происходит «встреча» опускающихся вниз тарелок клапанов и верхних частей поршней.
Характерный результат такой «встречи», получивший в обиходе название «загнуло клапана», представлен на рисунке ниже. Замена же клапанов на современном двигателе – процесс дорогостоящий и не быстрый (если только работы производятся не в авральном режиме).
Иногда последствия встречи ещё серьёзнее: клапан пробивает поршень, и тогда трудоемкость и стоимость ремонта значительно возрастают.
Замена ремня ГРМ Рено- Лагуна 1.8 2003г. выпуска
В заводском мануале эта процедура описана, но не объясняются особенности конструкции газораспределительного механизма поэтому не совсем понятна логика действий. Попробуем восполнить этот пробел и опишем, как это делается на практике.
Снимаем верхнюю опору двигателя и переднюю крышку ремня ГРМ.
Вытаскиваем задние заглушки распредвалов. Вращая вручную коленвал фиксируем коленвал специальным пином, как показано на рисунке 1. Особенностью двигателей Рено является то, что соединение ведущего шкива ГРМ с коленвалом и ведомых шкивов с распредвалом безшпоночное. Поэтому если мы ослабим крепежные болты этих шкивов то они будут вращаться независимо от вала..
Следуя этой логике мы прежде чем ослаблять крепление шкивов, для замены ремня, должны установить коленвал и распредвалы на установочные пины.
Рисунок: Установка пина коленвала
После этого мы снимаем шкив привода генератора, за ним видим шкив привода ГРМ.
На фото видно, что на коленвале нарезан шпоночный паз хотя по факту, как мы говорили, шпонки там нет. Если коленвал стоит на стопоре то шпоночный паз должен смотреть вверх, что мы и видим на фото.
Так как надежность крепления шкива к валу зависит только от усилия с которым этот шкив прижимаются к опорной плоскости проверяем длину крепежного болта (он не должен быть вытянут). Длина не должна превышать 49.1мм.
Дальше мы ослабляем ролик натяжителя ремня, снимаем старый ремень и проверяем на всякий случай правильно ли стоит фазовращатель. Под действием возвратной пружины и вследствие отсутствия давления масла он должен самоустановится на шариковый фиксатор.
Рисунок: Проверка фиксации фазовращателя
Так как коленвал и рапредвалы стоят на фиксаторах то для того чтобы правильно натянуть новый ремень мы ослабляем крепление шкивов распредвала и надеваем новый ремень. Теперь все три шкива при натяжке ремня могут свободно вращаться относительно валов и усилие натяжки распределяется по ветвям ремня равномерно.
Ролик натяжения вращаем по часовой стрелки вставив в отверстие В шестигранник, до совмещения меток 6 и7.
Для проверки натяжения можно повращать привод, воздействуя на шкив выпускного вала (валы при этом стоят на стопорах).
Рисунок: Натяжитель ремня ГРМ
Далее фиксируем натяжитель, шкивы распредвала и коленвала рабочим моментом.
Шкив впускного вала (фазовращатель) 10Н.м
Шкив выпускного вала 3Н.м.+ доворот 90гр.
Шкив коленвала 2Н.м.+ доворот 115гр.
При затяжке валы дополнительно фиксируем чтобы не повредить установочные пины.
Вытаскиваем все пины, на распредвалы ставим заглушки и далее собираем все в обратной последовательности.
Особенности замены
Однако прежде, чем говорить о замене неисправного механизма, стоит уделить внимание особенностям процесса. Среди них выделяют следующие аспекты:
- Работы по замене ремня ГРМ потребуют наличия подъемника или смотровой ямы. Это необходимо для того, чтобы поднять двигатель и снять левую опору крепления. В противном случае добраться до ремня будет невозможно.
- Перед ослаблением и откручиванием валов необходимо позаботиться о том, чтобы метки ГРМ полностью совпали. Это позволит ускорить процесс обратной сборки.
В процессе замены рекомендуется обратить внимание на длину болтов шкивов. Если она превысила допустимые нормы, то лучше детали крепления заменить новыми
Учет перечисленных особенностей поможет ускорить процесс замены и выполнить его на должном уровне.
Устройство ГРМ
С противоположной стороны распределительного вала посредством прямой передачи или при помощи ремня, могут приводиться в действие вакуумный усилитель, гидроусилитель руля или автомобильный генератор.
Распредвал представляет собой ось с проточенными на ней кулачками. Кулачки расположены по валу так, что в процессе вращения, соприкасаясь с толкателями клапанов, нажимают на них точно в соответствии с рабочими тактами двигателя.
Существуют двигатели и с двумя распредвалами (DOHC) и большим числом клапанов. Как и в первом случае, шкивы приводятся в действие одним ремнем ГРМ и цепью. Каждый распредвал закрывает один тип клапанов впускных или выпускных.
Клапан нажимается коромыслом (ранние версии двигателей) или толкателем. Различают два вида толкателей . Первый – толкатели, где зазор регулируется калибровочными шайбами, второй – гидротолкатели. Гидротолкатель смягчает удар по клапану благодаря маслу, которое находится в нем. Регулировка зазора между кулачком и верхней частью толкателя не требуется.
Последствия обрыва ремня ГРМ
Основная задача ремня ГРМ – соединение распредвала и коленвала, позволяющее открывать и закрывать клапана синхронизировано с работой поршней. Ремень должен крутить распределительный вал со скоростью, ровно вдвое меньшей скорости прокручивания коленвала
Это важно для нормальной работы ДВС
Если ремень газораспределения
соскакивает или рвется, поршень гарантированно бьется в открытый клапан, сгибая его, что ведет к дорогостоящему ремонту мотора. Следует отметить, что двигатели с такими конструктивными особенностями устанавливаются на подавляющее большинство производимых сегодня автомобилей.
Часто задаваемые вопросы
Ремень газораспределительного механизма расположен снаружи сбоку на двигателе под пластиковым защитным кожухом. Ищите его с той стороны, которая расположена перпендикулярно валам мотора. Ремень зацепляется за зубчатые шкивы коленвала и распредвала, а также часто огибает шкив помпы.
Самый надежный вариант — это подбор ремня ГРМ по VIN-коду (номеру кузова) авто. Так вы точно избежите вариантов, когда ремень не подошел. Если такой вариант недоступен, то подбирайте ремень ГРМ по марке, модели автомобиля и типу вашего мотора. Теоретически можно подбирать ремень ГРМ по длине его окружности и количеству зубцов, но так делать делать не рекомендуется. Это не всегда можно заметить, но зубцы могут отличаться профилем, углом наклона, глубиной. Не говоря уже о том, что визуально одинаковые ремни могут быть изготовлены из разных материалов.
Как установить ремень ГРМ?
Для установки нового ремня ГРМ сначала нужно снять старый. В рабочем режиме он находится в натянутом состоянии, поэтому для замены нужно ослабить натяжной ролик
Очень важно установить новый ремень ГРМ так, чтобы не слетели метки на распредвале и коленвале. Метки должны совпадать на шкивах валов и защитном кожухе либо блоке двигателя.
Связанные термины
- Помпа
- Навесной ремень
- Коленвал
- ГРМ (газораспределительный механизм)
- Распредвал
- Масляный насос
Классификация газораспределительных механизмов
Двигатели на современных автомобилях оснащаются разными газораспределительными механизмами, которые имеют следующую классификацию:
- В зависимости от расположения распределительного вала – нижнее или верхнее.
- В зависимости от числа распределительных валов – один или SONC (Single OverHead Camshaft), либо два вала – DOHC (Double OverHead Camshaft).
- В зависимости от количества клапанов – от 2 до 5.
- От разновидности привода вала – шестеренчатый, цепной или с зубчатым ремнем.
Двигатели с верхним расположением вала считаются наиболее эффективными, и получили самое широкое распространение. В них клапана приводятся в движение распредвалом через рычаги толкателей. Это упрощает всю конструкцию, снижает массу двигателя и уменьшает силу инерции. В такой компоновке вал монтируется в головке, рядом с клапанами. Движение с коленчатого вала передается при помощи роликовой цепи или зубчатого ремня.
При нижнем положении вала ГРМ, он монтируется рядом с коленчатым валом в блоке цилиндров. Передача усилия на клапана происходит при помощи толкателей через коромысла. Распредвал входит в зацепление с коленвалом при помощи шестерни. Такая конструкция двигателя считается усложненной, к тому же инерция двигающихся частей механизма возрастет.
Количество распределительных валов механизма и клапанов на каждый цилиндр зависит от варианта двигателя. Чем больше в нем клапанов предусмотрено, тем лучше цилиндры заполняются воздухом или горючей смесью, и очищаются от газов. Благодаря этому, двигатель в состоянии развить больший крутящий момент и мощность. Нечетное количество клапанов означает большее число впускных в сравнении с выпускными.