Принцип работы натяжного ролика грм

Механизм ГРМ, который работает за счет роликов и ремня, служит для того, чтобы синхронизировать работу распределительного и коленчатого валов. Это необходимо для того, чтобы такты вращения вала совпадали с тактами впрыска и выпуска топливной смеси, которая толкает поршни и приводит мотор в движение. В этой статье мы поговорим о том, зачем нужен обводной ролик, отвечающий за натяжение ремня ГРМ, и почему так важно следить за его состоянием.

Содержание

Чем это грозит?

Сколько бы ни говорили о том, как важно производить регулировку обводного ролика натяжения ремня ГРМ, многие автовладельцы пропускают это мимо ушей и продолжают ограничиваться заменой моторного масла и колодок. Тем не менее такое халатное отношение к состоянию натяжного ролика ремня ГРМ запросто может привести к тому, что валы перестанут двигаться синхронно.

Чем это грозит? Дело в том, что клапаны и поршни двигаются синфазно, таким образом, что, пока поршень находится внутри камеры сгорания, клапан ее освобождает. При следующем такте все происходит с точностью до наоборот, а затем цикл повторяется.

Если натяжной ролик механизма и ремня ГРМ работает по фазе, смещенной хоть на сколь угодно мало градусов, проблемы не миновать. Может случиться так, что клапан с поршнем встретятся и нанесут друг другу взаимный урон. Такое явление называется загибанием клапанов, и о том, во сколько обойдется ремонт такого двигателя, сказать достаточно сложно. Одно известно точно: такой ремонт является капитальным и требует как минимум замены головки блока цилиндров в сборе.

Сколько составляет межсервисный интервал натяжного обводного ролика ремня ГРМ? Здесь все зависит от конкретной марки и модели авто, а также от тех требований, которые описываются в сервисной книжке машины.

Сколько составляет средняя цифра? Если верить официальной статистике, то общепринятой нормой по замене натяжного ролика ремня ГРМ является показатель в 90–100 тысяч километров. Если этот показатель несколько превышен, ничего страшного нет. Однако не стоит забывать и о том, что необходимо время от времени производить подтяжку, это является залогом того, что не произойдет проскальзывания, и мотор не выйдет из строя неожиданно.

Также стоит отметить, что помимо халатного отношения к обслуживанию собственного автомобиля нередко владельцы экономят на комплектующих и приобретают детали, которые были сняты с бывшего в эксплуатации автомобиля и прошли процедуру восстановления. Натяжной ролик ремня, связывающего ГРМ, — не исключение из правил, но делать так категорически не рекомендуется. Если бывшая в эксплуатации деталь выведет мотор из строя, предъявлять претензии будет уже некому, а необходимость капитального ремонта станет очевидной.

Регулировка

Ролик, обеспечивающий натяжение ремня ГРМ, располагается с торцевой части двигателя. Он оборудуется пружинно-плунжерным механизмом, который позволяет многократно облегчить процедуру регулировки, а также сделать ее более быстрой и простой даже для человека, у которого нет специальных знаний и навыков.

А тем временем производить процедуру регулировки необходимо регулярно. Это гарантирует то, что неприятный эффект, который был описан в предыдущем разделе статьи, не наступит, и не придется тратиться на дорогостоящий и трудоемкий ремонт двигателя.

Что для этого нужно сделать? Чтобы регулировка прошла должным образом, крайне желательно вооружиться динамометром. Он позволит точно понимать, на сколько производить регулировку в том или ином направлении, во избежание перетирания тонкого резинового слоя при эксплуатации автомобиля.

Конечно, можно обойтись и без специального инструмента. Однако стоить помнить, что это всего лишь временная мера. Для чего это может пригодиться? К примеру, мотор может выйти из строя в пути. Или же ремонт двигателя производится самостоятельно, в гаражных условиях, и после этого необходимо доехать до сервиса своим ходом, чтобы уже там при помощи специального оборудования произвели настройку более качественно и точно.

Резюме

Регулировка натяжения ременного механизма крайне важна для любого автомобиля, будь то отечественная машина или дорогая иномарка премиум-класса. Важно понимать, что без качественной и своевременной регулировки двигатель не будет работать в полную силу. Кроме того, это может быть чревато усиленным износом, поэтому лучшим решением будет обратиться в сервис, где регулировку произведут качественно и наиболее точно.

Устройство ГРМ

Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания – наиболее распространенный силовой агрегат, использующийся в современном автомобилестроении. Свое название он получил по количеству фаз, необходимых для осуществления одного цикла работы, или поворота коленчатого вала на 720 градусов.

Фаза впрыска топлива или топливно-воздушной смеси, сжатие рабочего тела поршнем, рабочий ход и выпуск отработанных газов. В модели идеального двигателя все фазы разнесены во времени, перекрытие между ними отсутствует, что, в свою очередь, обеспечивает получение максимально возможных рабочих значений мощности, крутящего момента и оборотов двигателя.

На практике, к сожалению, дела обстоят несколько хуже. Устройство газораспределительного механизма, отвечающего за исполнение фазы впрыска топлива и удаление выхлопных газов, его схема и принцип работы – основная тема данной статьи.

Общая схема и взаимодействие частей

Своевременное открытие впускных и выхлопных клапанов в цилиндрах двигателя внутреннего сгорания обеспечивается работой газораспределительного механизма или ГРМ.

Данное устройство состоит из распределительного вала с кулачками, необходимого количества коромысел или толкателей клапанов, пружин и собственно клапанов. Шестерня распредвала, ремень или цепь, используемые для передачи вращения от коленвала, и механизм натяжения цепи так же являются частью ГРМ.

  1. Фаза впрыска топлива. Поршень начинает движение от верхней мертвой точки к нижней. Открывается клапан подачи горючего, и топливно-воздушная смесь заполняет разреженное пространство цилиндра. Отмерив необходимую дозу ТВС, клапан закрывается. Коленчатый вал повернулся на 180 градусов от начального положения.
  2. Фаза сжатия. Достигнув нижней мертвой точки, поршень меняет направление движения к ВМТ, осуществляя сжатие топливно-воздушной смеси. При достижении верхней мертвой точки фаза сжатия рабочего тела оканчивается. Коленчатый вал совершил поворот на 360 градусов.
  3. Фаза рабочего хода. В момент нахождения поршня в ВМТ и достижения максимальной расчетной степени сжатия, происходит воспламенение топливно-воздушной смеси. Под действием стремительно расширяющихся газов поршень движется к нижней мертвой точке, совершая рабочий ход. При достижении НМТ третья фаза работы четырехтактного двигателя внутреннего сгорания считается оконченной. Коленчатый вал совершил поворот 540 градусов.
  4. Фаза удаления отработанных газов. Под действием коленчатого вала поршень начинает движение к верхней мертвой точке, вытесняя из объема цилиндра продукты сгорания топливно-воздушной смеси через открывшийся выхлопной клапан. По достижении поршнем ВМТ, фаза выхлопа считается завершенной, коленчатый вал совершил оборот на 720 градусов.

Для достижения такой точности по времени открытия впускных и выхлопных клапанов, газораспределительный механизм синхронизирован с оборотами коленчатого вала двигателя. Ремень или цепь передает вращение распределительному валу, кулачки которого, нажимая на коромысла, открывают поочередно впускные и выпускные клапаны ГРМ.

Классификация ГРМ

Нижнеклапанные двигатели

Газораспределительный механизм двигателя внутреннего сгорания прошел долгий путь от 1900-х годов до наших дней.

Нижнеклапанные двигатели с распредвалом в блоке цилиндров, использовались повсеместно, вплоть до середины двадцатого века. Схема и устройство впускных и выпускных клапанов, расположенных в ряд тарелками вверх, обеспечивала простоту изготовления и малошумность двигателя. Основным минусом подобной конструкции был сложный путь топливно-воздушной смеси, неоптимальный режим наполнения цилиндров, и, как следствие, меньшая мощность силового агрегата.

Газораспределительный механизм такого вида использовался вплоть до 90-х годов двадцатого столетия в грузовых автомобилях. Пример тому – ГАЗ 52, выпуск которого закончился в 1991 году.

Смешанное расположение клапанов

Попытки повысить мощностные характеристики ДВС привели к созданию двигателя со смешанным расположением клапанов. Впускные находились в головке блока цилиндров, а выпускные – в блоке, как у обычного «нижнеклапанника».

Распределительный вал один, так же расположенный в блоке цилиндров. Клапана, отвечающие за впуск топливно-воздушной смеси управлялись посредством штанг – толкателей, через которые передавалось усилие с распредвала, выхлопные – с помощью привычного коромысла.

Такая компоновочная схема обеспечивала более низкую температуру ТВС, и, как следствие, более высокую мощность, по сравнению с нижнеклапанными двигателями внутреннего сгорания.

Верхнеклапанные двигатели

Газораспределительный механизм, клапаны впускной и выхлопной системы которого находятся в головке блока цилиндров, а распредвал – в самом блоке, был сконструирован Дэвидом Бьюиком в самом начале двадцатого столетия. Управление клапанами осуществлялось посредством штанг – толкателей, воздействовавших на коромысла.

Подобная компоновочная схема обладает высокой надежностью, за счет передачи вращения от коленчатого вала к распределительному, с помощью шестерни. Зубчатый ремень, изношенный в процессе эксплуатации, может оборваться, нанеся серьезные повреждения клапанному механизму ГРМ, изношенная же передаточная шестерня лишь немного сдвинет фазы газораспределения, что опытный водитель заметит по изменениям в работе двигателя.

Минусом является некоторая инерционность подобной конструкции, что накладывает ограничения на обороты двигателя, а, следовательно, на крутящий момент и степень форсирования. Использование более чем двух клапанов на цилиндр приводит к усложнению газораспределительного механизма и увеличению габаритных размеров двигателя. Четырехклапанные двигатели такой компоновки используются в грузовых автомобилях КамАЗ, дизельных тепловозных двигателях.

Газораспределительный механизм автомобиля «Волга» двадцать первой модели был устроен именно по верхнеклапанной схеме.

  • Двигатели, в которых распредвал и клапаны газораспределительного механизма располагаются в головке блока цилиндров, обозначаются аббревиатурой SOHC. Принцип действия и устройство механизма управления клапанами ГРМ отличается большим разнообразием. Существует схема открытия клапанов при помощи коромысел, рычагов и толкателей. Наибольшее распространение подобное устройство двигателей получило в период с середины 60-х до конца 80-х годов двадцатого столетия. В данный момент такие двигатели устанавливаются на недорогие легковые автомобили.
  • Двигатели, газораспределительный механизм которых включает в себя два распредвала, обозначается аббревиатурой DOHC. При использовании двух клапанов на цилиндр, каждый распределительный вал открывает свой ряд клапанов. Такое устройство ГРМ позволяет уменьшить инерцию коленчатого вала, и тем самым значительно увеличивает обороты и мощность ДВС. Принцип работы двигателя, использующего четыре и более клапана на цилиндр, ничем не отличается от вышеописанного. Подобные силовые агрегаты демонстрируют большую, чем у двухклапанных аналогов, мощность и устанавливаются на большинство современных автомобилей.


В двигателях с подобным типом газораспределительного механизма важную роль играет устройство привода распредвалов. В качестве передаточного элемента используется цепь, находящаяся в герметично закрытом объеме, и омывающаяся маслом, или зубчатый ремень, находящийся на внешней стороне двигателя.

Поломка привода ГРМ зачастую приводит к печальным последствиям. Оборвавшийся ремень, износившийся в процессе эксплуатации, вызывает мгновенную остановку распределительного вала, вследствие чего некоторые клапаны остаются в открытом состоянии. Удар поршня по выступающей тарелке наносит серьезные повреждения головке блока цилиндров. В особо тяжелых случаях ремонт невозможен и требуется замена данного элемента двигателя.

Устройство десмодромного газораспределительного механизма

Для двигателей, конструкция ГРМ которых допускает использование пружин для закрывания клапанов, существует ограничение по максимальному количеству оборотов в минуту. При достижении значения в 9000 об/мин пружины не смогут обеспечить нужную скорость срабатывания, что неизбежно приведет к поломке двигателя.

Принцип десмодромного ГРМ заключается в использовании двух распределительных валов, один из которых производит открытие, а второй, закрытие клапанов. В таком двигателе нет ограничения на развиваемые обороты, ведь скорость срабатывания механизма напрямую зависит от скорости вращения коленвала.

Создание газораспределительного механизма с изменяемыми фазами стало возможным относительно недавно, с началом использования в двигателестроении бортовых компьютеров и электронных управляющих блоков. Система электромагнитных клапанов, меняющая режим работы согласно команд микропроцессора, позволяет снимать с двигателя мощность, приближающуюся к расчетной, при минимальном расходе топлива.

Замена ремня ГРМ своими руками

Снимая изношенный ремень, и устанавливая на его место новый, легко изменить взаимное расположение коленчатого и распределительного валов. В этом случае сместятся фазы газораспределения двигателя, что приведет к нарушениям в работе, вплоть до поломки. Метки на шестернях приводного механизма служат для визуального контроля настройки ГРМ.

Сняв непригодный ремень, необходимо совместить метки шестерней коленчатого и распределительного валов с прорезями в кожухе приводного механизма. Назначение этой операции – установка условного «нуля», с которого и начнется работа двигателя. Далее следует аккуратно установить запасной ремень, стараясь не сместить метки на шестернях.

Следующий шаг – осмотр и регулировка усилия натяжного ролика. Назначение этого узла в удержании ремня на шестернях приводного механизма. Правильность регулировки ролика можно проверить, повернув натянутый ремень пальцами. Если удастся провернуть на девяносто градусов – натяжной механизм отрегулирован хорошо. Если ремень повернется на угол меньший, чем 90 градусов, то он перетянут, если на больший, то недотянут.

Очень важно при монтаже не брать ремень ГРМ промасленными руками. Это может привести к проскакиванию на шестернях приводного механизма.

Купленный на придорожной АЗС ремень следует тщательно осмотреть. При нарушении условий хранения, даже новый ремень привода ГРМ пойдет трещинами и не сможет быть использован по назначению.

Для нормальной работы ременного привода ГРМ необходимо, чтобы ремень всегда имел определенное натяжение. Это достигается введением в привод ГРМ специального устройства — натяжного ролика. Все о натяжных устройствах, их существующих типах, конструкции, принципах работы и замене читайте в этой статье.

Что такое натяжной ролик ГРМ?

Ролик ГРМ натяжителя (натяжной ролик, натяжное устройство) — вспомогательный компонент ременного привода ГРМ, обеспечивающий необходимое для нормальной работы привода натяжение ремня. Дополнительно данное устройство может выполнять функции обводного ролика.

Ременной привод газораспределительного механизма чувствителен к силе натяжения ремня. Чрезмерное натяжение приводит к интенсивному износу деталей ГРМ — подшипников шкивов (водяного насоса, генератора, натяжителя и т.д.), самого ремня и прочих. Кроме того, тугой ремень быстрее вытягивается, его срок службы сокращается. Слишком слабый натяг чреват более серьезными проблемами — проскальзыванием ремня по зубчатым шкивам газораспределительных валов, что приводит к нарушению фаз газораспределения и ухудшению работы всего двигателя.

Поэтому в привод ГРМ вводится натяжное устройство в виде роликов той или иной конструкции, которые в процессе эксплуатации двигателя поддерживают оптимальный натяг ремня.

Типы, конструкция и принцип работы натяжных роликов

Конструктивно все натяжители ремня ГРМ сочетают в себе два элемента:

Ролик — пластиковый или металлический шкив с гладкой поверхностью, установленный на одно- или двухрядном радиальном шарикоподшипнике. Ролик упирается в тыльную сторону ремня, и во время работы двигателя свободно вращается под действием бегущего по нему ремня. Ролики могут быть гладкими или иметь бурт (бурты) для предотвращения смещения ремня.

В приводах ГРМ применяется один или два натяжных ролика в зависимости от длины и конфигурации ремня. Ролики могут иметь общее или индивидуальные натяжные устройства.

Натяжное устройство — механизм, обеспечивающий такое позиционирование ролика, при котором достигается необходимое натяжение ремня. Натяжные устройства бывают двух типов:

  • С ручной установкой силы натяжения ремня;
  • С автоматической установкой силы натяжения ремня.

К первому типу относятся натяжители двух видов:

В эксцентриковых устройствах в роли натяжителя выступает втулка со смещенной осью, помещенная внутрь ролика. При вращении такого натяжителя вокруг оси, ролик меняет свое положение относительно ремня, чем и достигается натяг с необходимым усилием.

В ползунковых устройствах ролик может двигаться по ползунку перпендикулярно ремню, обеспечивая его необходимое натяжение. Регулировка положения ролика обычно осуществляется винтом. Натяжители данного типа сегодня используются редко, так как эксцентриковые устройства компактны, более просты и надежны в работе.

Эксцентриковые и ползунковые натяжители имеют ряд недостатков:

  • Необходимость ручной регулировки натяжения ремня, для чего необходимо использовать динамометр;
  • Неконтролируемое изменение натяжения ремня со временем вследствие его растяжения и износа;
  • Необходимость периодической регулировки натяжения.

Все эти проблемы решаются автоматическими натяжными устройствами. Данные натяжители имеют механизм, который обеспечивает автоматическое натяжение ремня при монтаже привода, а впоследствии компенсирует изменение натяга вследствие износа ремня, изменения режима работы двигателя, перепадов температуры и влажности, производственных допусков в деталях привода ГРМ, и т.д. Кроме того, автоматические натяжители благодаря особенностям конструкции выполняют функции демпферов, снижающих амплитуду вибраций ремня, поглощающих толчки и удары, и т.д.

Сегодня существует два основных вида автоматических натяжителей:

  • Механические — пружинные;
  • Гидравлические — масляные.

Пружинные устройства, в свою очередь, также бывают двух видов:

  • С пружиной сжатия;
  • С пружиной кручения.

В натяжителях первого типа используется обычная витая пружина, работающая на сжатие, чем и обеспечивает прижим ролика к ремню. В натяжителях второго типа используется короткая витая пружина, нижний виток которой зафиксирован на основании, а верхний воздействует на ролик, прижимая его к ремню. В обоих случаях сила натяжения пружины задана еще на предприятии-изготовителе, поэтому при монтаже натяжного устройства на двигатель нет необходимости выполнять регулировку — ролик сам займет необходимое положение.

Гидравлические натяжители — это наиболее сложные и дорогие, но и наиболее эффективные устройства, обеспечивающие не только автоматическую установку натяжения ремня, но и компенсирующие изменение натяга в очень широких пределах. Основу устройства данного типа составляет гидравлический цилиндр, который может устанавливаться двумя способами:

  • На одном кронштейне с роликом — в этом случае шток цилиндра упирается в опорный кронштейн или в специальный упор на блоке двигателя;
  • На блоке двигателя — в этом случае шток цилиндра упирается в подвижный кронштейн с роликом.

Сегодня существует множество конструкций цилиндров, однако они все построены на одном принципе. В цилиндре предусмотрено две сообщающихся полости, разделенных плунжером, связанный с плунжером шток и клапан. Рабочая жидкость может перетекать между полостями через каналы плунжера и клапан. Нормальное натяжение ремня обеспечивается равностью давлений масла в полостях и пружиной. При ослаблении или увеличении натяга ремня плунжер под воздействием пружины смещается, вследствие чего масло перетекает из одной полости в другую, и плунжер уравновешивается в новом положении, обеспечивая необходимое натяжение ремня. Работа различных моделей цилиндров может отличаться, но в общих чертах она соответствует вышеописанному.

Следует заметить, что новые автоматические натяжители (как гидравлические, так и пружинные) для удобства монтажа поставляются в сжатом состоянии, их шток или пружина зафиксированы чекой. Устройство монтируется на двигатель, затем чека удаляется и ролик занимает свое рабочее положение, обеспечивая необходимое натяжение ремня. При этом каких-либо дополнительных регулировок выполнять не нужно.

Правильный выбор, замена и регулировка ролика ГРМ натяжителя

Натяжители ремня ГРМ в зависимости от типа и конструкции обладают различным ресурсом и требуют замены или ремонта при различном пробеге. Наименее долговечны обычные механические ролики (эксцентриковые и ползунковые), их рекомендуется менять при каждой замене ремня ГРМ или через одно ТО. Именно поэтому ремни ГРМ часто продаются в комплекте с обводным и натяжным роликом. Автоматические натяжные устройства более долговечны, они могут служить в течение всего срока эксплуатации двигателя, их замена зачастую требуется только в случае неисправности.

Для замены необходимо выбирать ролики тех типов и каталожных номеров, которые рекомендованы производителем транспортного средства. Как правило, монтаж роликов другого типа невозможен вследствие различия монтажных размеров. При применении натяжителей с другими характеристиками может нарушиться нормальная работа газораспределительного механизма и всего двигателя.

Монтаж нового натяжного устройства может производиться как при снятом, так и при установленном ремне ГРМ — все зависит от конструкции конкретного двигателя. Автоматические натяжители нужно только смонтировать, механические натяжители необходимо регулировать с применением специального инструмента (например — ключа для поворота эксцентрикового ролика) и динамометра для выставления правильного натяжения ремня. Работу следует выполнять строго по инструкции по техническому обслуживанию и ремонту автомобиля, при несоблюдении рекомендаций высок риск повредить ролик.

При верном подборе, монтаже и регулировке натяжной ролик будет надежно выполнять свои функции, обеспечивая эффективную работу силового агрегата в любых условиях.

Оставить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *