Цепной ГРМ: как он устроен и как менять цепь

Нет в двигателе элементов более или менее ответственных, но все же есть механизм, неправильная сборка которого может обнаружиться только после окончания монтажа и попытки пуска двигателя. Да, именно попытки – и зачастую неудачной. «Перепрыгни» мастер на один зуб или ошибись хоть в одной метке – и привет, разборка! Хорошо, если привод ГРМ ременной – а если это цепь, которая заключена в корпус и прикрыта крышкой… Но обо всем по порядку.

Зачем нужен привод ГРМ?

Для тех, кто пришел сюда просвещаться, традиционно дадим краткий экскурс в устройство и предназначение газораспределительного механизма. Если говорить вкратце, то его роль – обеспечение связи между открытием/закрытием клапанов и перемещением поршня (а вместе с ним и коленчатого вала), для чего необходимо соединить коленчатый вал с валом распределительным. В смысле передаточного числа соединение это жесткое: оно всегда составляет 2 к 1 – то есть на два оборота коленвала приходится один оборот распредвала.

Вообще, привод ГРМ обеспечивает соблюдение фаз газораспределения. Страшно звучит? На деле все не так уж пугающе, достаточно начать с азов. Двигатели, которые мы рассматриваем – четырехтактные, то есть при их работе постоянно выполняются четыре такта: пуск – сжатие – рабочий ход – выпуск. Фазами же называют моменты открытия клапанов, выраженные в угле поворота коленвала. Да-да, так и пишут: угол открытия впускного клапана – 12 градусов перед ВМТ (верхней мертвой точки, где поршень останавливается перед тем, как пойти вниз). Значит, клапан начнет свое открытие благодаря кулачку распредвала, когда поршень немного не дойдет до ВМТ. Немного – это те самые 12 градусов поворота коленчатого вала. Еще 12 градусов по часовой стрелке – и поршень в ВМТ. Ну а фазы – это график открытия клапанов.

Если на двигателе предусмотрены фазовращатели (например, система VANOS от BMW), то углы этих фаз могут изменяться. Но углы открытия клапанов существуют не в отрыве от системы: в зависимости от них работает система впрыска топлива и система зажигания (если мотор бензиновый). Получается, если при установке привода ГРМ мастер ошибся, то клапан начнет открытие не за 12 градусов, а, например, за 14, но вот впрыск и зажигание сработают в надежде на то, что все верно. Не вовремя открытые и закрытые клапаны станут следствием неустойчивой работы двигателя, а если «перескок» окажется значительным, то и до встречи клапана с поршнем недалеко.

Какие бывают приводы

Существует несколько способов соединения коленчатого вала с распределительным: ременной, цепной, шестеренный и комбинированный (это как раз наш случай). В целом из их описания все уже понятно – по крайней мере, с первыми тремя. В последнем случае зачастую совмещают шестеренный и цепной типы.

У каждого типа привода есть свои достоинства и недостатки. Ремень прост в обслуживании и относительно недорог, цепь более надежна в сравнении с ремнем, но требует смазки, шестерни почти идеальны, но их вес и монтаж при сборке – сущий ад. Комбинируют же разные типы, если необходимо достичь требуемого результата за меньшие средства.

Что может выйти из строя?

Разумеется, у разных типов привода ГРМ возможные неисправности и поломки тоже различаются. Рассмотрим их все по порядку – и начнем с ремня. Самая первая и основная проблема здесь – это износ самого ремня, выраженный в его потрепанности и растяжении. Также возможны срезы зубьев ремня. Ну а вторым «слабым звеном», конечно же, являются ролики – натяжителя и промежуточные. Они так же, как и ремень, изнашиваются, а потому зачастую требуют замены вместе с ремнем. Заодно при замене ремня проверяют и износ зубьев на зубчатых шкивах привода распределительных валов.

Если привод ГРМ осуществляется цепью, то основных вариантов неполадок два: либо вытянулась цепь, либо износились зубья звездочек, либо произошло и то и другое. Наиболее распространенный вариант – первый. В случае замены цепи вместе с ней заменяют башмак натяжителя и успокоитель. Эти две детали необходимы для выравнивания работы цепи. Ведь ремень упругий сам по себе и натягивается за счет собственной эластичности. Цепь таких свойств лишена – а потому, чтобы во время работы и перепадов оборотов звенья цепи не закусило, устанавливается успокоитель, который представляет из себя металлическую пластину с пластиковой рабочей частью, о которую (разумеется, не без смазки) «трется» цепь. Ну а для постоянного натяга цепи установлен натяжитель и башмак, похожий на успокоитель, но закрепленный только с одной стороны (чтобы иметь возможность его перемещения).

Цепь металлическая, а потому требует постоянной смазки. Из-за этого она располагается в корпусе и накрыта металлической крышкой. В некоторых случаях (как в нашем) для улучшения ее смазки дополнительно устанавливают распылитель масла, направленный непосредственно на цепь.

Если говорить о ремонтопригодности – то есть о простоте замены цепи, то здесь все зависит от производителя. Например, в Mercedes «любят» заменять цепь без снятия крышки – более того, они указывают это как основной способ замены. Способ этот известен с момента появления цепи и заключается в следующем: с помощью специального приспособления цепь размыкают – вытягивают из одного звена ось. Получается два конца, к одному из которых подсоединяют звено новой цепи, после чего проворачивают коленвал и «прогоняют» новую цепь по кругу, одновременно с этим вытягивая цепь старую. Потом остается только соединить звенья новой цепи осью. Вроде бы ничего сложного – но только в теории. На деле вероятность «перескока на зуб» при таком методе самая высокая.

Регламентированные сроки службы цепи также полностью зависят от производителя: кто-то говорит, что через 150 тысяч километров ее пора менять, а кто-то (Honda, к примеру) заявляет ее ресурс «на весь срок службы двигателя». Бывает, что для улучшения характеристик привод разделяют на две цепи (любят такое в Hyundai). В таком случае замену придется выполнять исключительно со снятием передней крышки.

Шестеренный привод ГРМ – самый древний. Из очевидных преимуществ стоит упомянуть то, что он лишен таких болезней, как у ремня или цепи. В шестернях ничего не растягивается и не расслаивается, зубья не перепрыгивают, натяжитель не нужен… Правда, в этом случае необходимо пристально следить за качеством моторного масла – но это не самое главное. Основная сложность шестеренного привода в том, что если его по каким-то причинам пришлось разобрать, то собрать его обратно с сохранением всех меток будет довольно проблематично. Более того, есть такие двигатели (к примеру, 2,5 TDI от Volkswagen), у которых собрать привод ГРМ или проверить правильность фаз газораспределения без набора специальных приспособлений невозможно! У них просто нет соответствующих меток на шестернях. Так что если у вас двигатель именно этого концерна, и привод у него шестеренный, то прежде чем обращаться за помощью мастера, убедитесь, что у последнего имеется набор спецприспособлений – в противном случае вы просто застрянете на станции.

Комбинированный привод: выше уже было указано, что зачастую это шестерни плюс цепь. У нашего «пациента» схема именно такая. Здесь от шестерни коленчатого вала приводятся: шестерня привода распредвала, масляный насос, правый и левый балансирные валы, топливный насос высокого давления, вакуумный насос и насос системы гидроусилителя рулевого управления. Однако, чтобы не громоздить еще больше, конструкторы решили, что распределительные валы лучше подсоединить через цепь – тогда не придется устанавливать дополнительно промежуточные шестерни и усложнять жизнь ремонтникам. Ко всему прочему, при необходимости цепь можно заменить тем дедовским способом, который любят в Mercedes-Benz. К счастью, в Mitsubishi решили не тревожить воображения мастеров и тщательно пометили относительное расположение шестерен друг относительно друга (это будет хорошо видно ниже).

Чем хорош описанный тип привода? Тем, что для передачи вращения такому количеству оборудования пришлось бы иметь цепь длиной в несколько метров или ставить несколько цепей (некоторые, правда, так и делают), а это – значительное удорожание в случае ремонта. Кроме того, шестерни все же надежней, и выйти из строя могут только конкретные элементы, например, масляный насос или вакуумный насос, а сами же приводные шестерни – только в исключительных случаях. Что касается проблем с цепью, заменить ее не представит особого труда.

Что проверяют во время капитального ремонта?

С ремнем все предельно ясно: благодаря относительной простоте и дешевизне, дело ограничивается заменой всех деталей – ремня и роликов. В случае, если привод ГРМ цепной, для начала измеряют длину цепи – иногда в заводских руководствах предоставляют данные диаметра обмотанной вокруг звездочки цепи. Сами звездочки проверяют на наличие сколов и износа зубьев: этих параметров достаточно, чтобы понять, требует ли замены цепь.

Если ГРМ приводят шестерни, то при ремонте мастера измеряют зазор в их зацеплении. На валы ставят две шестерни, одну из них блокируют, на один зуб второй устанавливают индикатор и, перемещая ее, замеряют зазор. Если износ чрезмерный – шестерни идут под замену, причем обе. Также проводится визуальная проверка зубьев на износ и сколы: если все в порядке, то шестерня возвращается на свое место. Комбинированный тип привода ГРМ в описании не нуждается – он сочетает в себе диагностику включенных в него типов.

Работа с приводом ГРМ Mitsubishi Pajero Wagon

Всю биографию и характеристики двигателя и модели данного экземпляра мы рассказали в предыдущей статье – напомню лишь, что ему 550 тысяч километров от роду, и «кормили» его исключительно хорошим маслом. Разобрав мотор и разделавшись с ГБЦ, мы приступили к приводу ГРМ.

При разборке механизма обошлось без каких-то особенно интересных процедур, заслуживающих описания, так как таких ответственных моментов, как с головкой блока, вроде выкручивания болтов в определенной последовательности, здесь практически нет. Самое главное при разборке – просто ничего не потерять. Но чистоты информации ради все же уточню, что демонтировать пришлось термостат, водяной насос (помпу), шкив коленчатого вала, компрессор системы кондиционирования и генератор. Остальное, как указывалось выше, приводится шестернями.

1 / 3

2 / 3

3 / 3

Закончив с вышеперечисленным, мы выкрутили болты крепления и сняли вакуумный насос, а следом за ним и насос гидроусилителя рулевого управления. После этого, изрядно потрудившись, сняли ТНВД. На заметку: вот тут-то часто длина болтов крепления неодинакова, и чтобы избавить себя от ненужной двойной, а то и тройной работы, все болты необходимо помечать. Сняв все лишнее, мы выкрутили болты крепления крышки механизма привода ГРМ и предельно осторожно (так как все установлено на герметике) отделили крышку от блока цилиндров.

Добравшись до сути, мы по очереди демонтировали все элементы привода – снятая ГБЦ делает это возможным и куда менее сложным этапом. Цепь даже не стали осматривать и измерять – пробег не оставлял ей шансов, и она сразу отправилась под замену. Все остальное после снятия ушло на мойку и последующий осмотр.

А осмотр этот выявил поразительные способности всех элементов к износоустойчивости – ни сколов зубьев, ни предельных зазоров в зацеплениях.

Состояние зубьев и корпуса масляного насоса говорит о том, что мы с мастером будем долго вспоминать используемое масло. Повторюсь: хоть насос и выглядит как новый, на самом деле его просто помыли!

Между крышкой привода ГРМ и блоком цилиндров установлена специальная пластина, причем довольно массивная. Не вдаваясь в ее изоляционно-укрепляющие функции, ее просто отдали на очистку и мойку.

А вот еще одну добрую весть принесла проверка диаметров опорных шеек балансирных валов – здесь все тоже оказалось в порядке. Неудивительно, что не сходящая с лица улыбка хозяина этого «боливара» озаряла сервисную зону в течение всей дефектовки.

Сборка по сравнению с разборкой оставила более яркие впечатления. Прежде всего наносим герметик на поверхность той самой промежуточной пластины, ставим ее на блок цилиндров и затягиваем болты ее крепления.

1 / 4

2 / 4

3 / 4

4 / 4

Главный здесь, по сути, коленвал, потому и шестерню ставим на его хвостовик в первую очередь. Надеваем вручную, на шпонку, потом лишь немного ручкой молотка стучим по ней, чтобы усадить окончательно.

1 / 3

2 / 3

3 / 3

Затем совмещаем метки и устанавливаем шестерню привода распредвала. На ней стоит звездочка, на которую будет надета цепь привода распределительных валов.

1 / 3

2 / 3

3 / 3

На оси этой шестерни монтируем масляный распылитель, который дополнительно смазывает цепь.

После нее – шестерня промежуточная, от которой будут вращаться шестерни насоса гидроусилителя и вакуумного насоса.

Подготовив и установив первый балансирный вал, устанавливаем промежуточную шестерню между шестерней распределительных валов и шестерней балансирного вала. Расположение балансира предельно важно, потому необходимо внимательно устанавливать шестерню, четко совмещая нанесенные метки. Здесь, повторюсь, отдельное спасибо стоит сказать производителю – они ясно видны и заметно облегчают работу.

1 / 2

2 / 2

После этого примеряем цепь. На ней тоже есть метки – выкрашенные звенья. Метки эти совмещаются с метками на звездочках. Далее наступает очередь масляного насоса – его разбирали для проверки.

Второй балансирный вал проходит через корпус масляного насоса. Зачем было так делать – вопрос интересный, но ответа на него мы не получим. Ну что ж, так, значит так – ставим шестерню привода балансира и насоса, совмещая метки. Вал занимает место в корпусе насоса, и вся эта сборка ставится мастером в блок цилиндров.

Основным параметром насоса является зазор в зацеплении зубьев ведущей и ведомой шестерни – и здесь, как мы помним, проблем не было, и насос собрали. Правда, затем конструкторская мысль почему-то пошла по непонятному для нас пути.

Стоит заметить, что перед «капиталкой» был куплен полный набор прокладок и уплотнителей, в том числе и на масляный насос. Установка же этой сборки отняла немало времени и нервов, так как совместить метки шестерни насоса и коленчатого вала оказалось очень затруднительно.

Закончив с этим хлопотным делом, мы поставили на место новенькие башмак натяжителя и успокоитель цепи, затем окончательно поставили цепь и зафиксировали ее пластиковым хомутом.

Не без определенных мучений поставили шестерню привода топливного насоса высокого давления – и на этом всё! Все, что могло быть поставлено под крышку — смонтировано!

1 / 4

2 / 4

3 / 4

4 / 4

Теперь пришла очередь крышки. Полюбовавшись чистотой ее поверхности, мы тщательно высушили ее и обезжирили, подготовив к установке. Предварительно на ее привалочную поверхность нанесли специальный герметик. Покрывать им поверхность нужно так, чтобы сам герметик не попал в отверстия – в таком случае есть вероятность ошибиться с моментом затяжки болтов крепления. Еще хуже, если герметик попадет в масляные каналы: он их незамедлительно забьет, и можно «заработать» масляное голодание.

1 / 3

2 / 3

3 / 3

После нанесения герметика крышку поставили на блок цилиндров и равномерно затянули болты крепления крышки – не забыв, что здесь длина болтов может быть разной. Выполнив эту операцию, можно удовлетворенно вздохнуть и сказать, что с ГРМ мы разделались. Остались внешние элементы: новая помпа, насос гидроусилителя и вакуумный насос – но это, как говорится, уже совсем другая история.

1 / 5

2 / 5

3 / 5

4 / 5

5 / 5

После установки головки блока и распределительных валов нужно обязательно проверить, чтобы метки совпадали.

Для этого мы провернули коленвал на два полных оборота и, увидев окрашенные звенья цепи напротив меток на звездочках распредвалов, окончательно выдохнули с облегчением. Эта проверка, кстати, применима ко всем типам приводов: после полной сборки надо провернуть коленвал на два полных оборота, и упаси вас, если метки «поплывут» – значит, сборка была нарушена, и придется все разобрать и собрать по новой. В нашем случае все ожидаемо оказалось в порядке – осталось лишь поставить на место новые термостат и генератор (их профилактически заменили), а также все снятое навесное оборудование.

На этом работа по переборке газораспределительного механизма была закончена. В следующей части мы расскажем вам о том, каких работ потребовал блок – хотя там, надо признать, все оказалось еще лучше.