Механизм газораспределения: как он устроен, как работает и как понять, что нужно менять ремень ГРМ

ГРМ — это часть двигателя, которая вроде бы не требует особого внимания при эксплуатации современного автомобиля и годами не нуждается в обслуживании. Но если совсем забыть о сервисном регламенте, может случиться беда. Которая, вероятно, закончится капитальным ремонтом или даже заменой двигателя. Поэтому знать устройство, особенности и типичные проблемы этого механизма полезно каждому автовладельцу. Расскажем об этом просто и понятно.

Что такое ГРМ

ГРМ — это газораспределительный механизм. Важнейший компонент любого двигателя внутреннего сгорания. Без него мотор не сможет функционировать в принципе. Ведь именно ГРМ управляет впускными и выпускными клапанами, через которые в цилиндры попадают воздух или рабочая смесь и отводятся в выпускной коллектор отработавшие газы. А поскольку ключевые процессы должны происходить в строго определённые моменты времени, от ГРМ требуется особая точность — погрешности недопустимы. И конечно, огромную роль играет надёжность его деталей.

Как работает и из чего состоит ГРМ

За более чем столетнюю историю автомобиля инженеры успели опробовать несколько систем газораспределения. Большинство из них стали экзотикой. Сегодня, к примеру, не встретить массовых моделей с золотниковым ГРМ. Да и двухтактные двигатели, где роль клапанов выполняет сам поршень, остались разве что на мотоциклах и спецтехнике. А перспективные вроде бы варианты с электромагнитным управлением, наоборот, пока не вышли из стадии экспериментов.

Поэтому давайте разберём самую распространённую конструкцию — с тарельчатыми клапанами.  С высокой вероятностью именно она будет у двигателя внутреннего сгорания вашей машины. Если описывать ГРМ максимально упрощённо, устроен он так:

• У каждого цилиндра двигателя есть как минимум два клапана — впускной и выпускной. Когда открывается первый, в цилиндр попадает воздух или его смесь с топливом. Второй открывается, чтобы выпустить наружу продукты его сгорания. Клапаны представляют собой стержни, которые расширяются с одного конца, образуя «тарелку», перекрывающую доступ в цилиндр.
• На другой конец клапана воздействует вал с эксцентриковыми утолщениями (кулачками) — он называется распределительным. При вращении вала его кулачки заставляют клапаны открываться, толкая их напрямую или через дополнительные рычаги (коромысла). Закрывается клапан под действием мощной пружины, когда действующий на него кулачок оказывается с другой стороны вала.
• Нижнеклапанные ГРМ давно перешли в разряд архивных редкостей. Сегодня клапаны размещаются над цилиндрами, в головке блока (ГБЦ). На них воздействует один (SOHC — Single Overhead Camshaft) или два (DOHC — Double Overhead Camshaft) распредвала, когда каждый управляет своей группой клапанов.
• Поскольку ГРМ должен работать в чётком соответствии с тактами двигателя, он связан с коленчатым валом. Привод газораспределительного механизма реализуют по-разному: зубчатой передачей, цепью или менее шумным зубчатым ремнём. Вне зависимости от конструкции принцип один: распределительный вал должен вращаться строго вдвое медленнее коленчатого.
• Тихо, точно и надёжно цепному или ременному приводу ГРМ помогают функционировать успокоители, башмаки и натяжные ролики, обычно автоматически устраняющие провисание гибкого звена, возникающее по мере нагрева и износа деталей.
• Последовательность и длительность открытия клапанов называются фазами газораспределения. На многих современных моторах эти параметры меняются прямо на ходу: в зависимости от скорости, оборотов, нагрузки и других факторов. Заведует сложным процессом отдельная система изменения фаз газораспределения, способная при помощи дополнительных механизмов слегка двигать распредвалы относительно привода (и, разумеется, коленвала) или же менять профиль кулачков.

Как понять, что нужно менять ремень ГРМ

Привод ГРМ ремнём заслужил популярность тихой работой, конструктивной простотой и относительно небольшой стоимостью. Однако есть у такой системы и существенный недостаток — ограниченный срок службы, прежде всего самого ремня.

Чтобы не упустить момент его отказа, нужно прежде всего изучить регламент техобслуживания конкретной модели. Как правило, автопроизводители предписывают менять так называемый комплект ГРМ (ремень, а также натяжной и, иногда, направляющий ролики) на пробеге от 60 до 120 тысяч километров или по прошествии 5–10 лет, поскольку резинотканевый материал ремня ГРМ со временем стареет и теряет свойства. Многие механики советуют заодно обновить и водяной насос системы охлаждения, если он приводится от того же ремня.

Есть мнение, что с учётом критической важности ГРМ ремень следует менять заранее — за 10–15 тысяч километров до официального срока, при очередном плановом ТО. Особенно это касается автомобилей, испытывающих повышенные нагрузки: резкие ускорения, движение по бездорожью или по разбитым дорогам, эксплуатация при очень низких температурах или, наоборот, на аномальной жаре, когда привод газораспределительного механизма подвержен избыточному стрессу.

Отдельный сценарий: покупка подержанного автомобиля, историю обслуживания которого невозможно точно установить. В этом случае профессионалы рекомендуют проверить и при необходимости заменить ремень ГРМ при первой же возможности.

При наличии базовых слесарных навыков и некоторого опыта диагностику можно провести самостоятельно. Нередко в кожухе привода ГРМ предусматривают сервисные окна для осмотра ремня. Трещины, разрывы, потёртости и прочие визуально заметные повреждения — весомые поводы насторожиться. Натянут ремень ГРМ должен быть плотно, а ролик (или ролики, если их несколько) — вращаться бесшумно и без люфта.

Что будет, если не поменять ремень ГРМ

Скорее всего, однажды ремень порвётся. Как минимум, в этот момент заглохнет и уже не заведётся двигатель. Но хуже другое — современные моторы скомпонованы так плотно, что при обрыве ремня ГРМ остановившиеся клапаны обычно встречаются с движущимися поршнями. Разрушения при таком ударе рискуют стать фатальными: сложный и дорогой ремонт со вскрытием агрегата обеспечен, а порой и переборка не помогает — приходится менять ДВС целиком.

Иными словами, ремень ГРМ — не та запчасть, на которой стоит экономить. И, разумеется, нужно следить за пробегом, чтобы не пропустить регламентный срок обслуживания системы газораспределения.

Что надёжнее — ремень или цепь ГРМ

В теории, цепной привод газораспределительного механизма не требует внимания весь срок службы автомобиля. Но на практике известны случаи, когда ремонтировать такую систему приходится на пробегах, сравнимых с ресурсом ремня ГРМ. Всё зависит от конструкции конкретного мотора и режима эксплуатации. В среднем цепь выдерживает до 150–200 тысяч километров.

Считается, что, в отличие от ремня, цепь не рвётся внезапно, а потому безопаснее для мотора. Прежде чем окончательно прийти в негодность, цепной привод ГРМ обычно сообщает о неполадке повышенным шумом. Нередко чрезмерное растяжение цепи фиксирует электроника и зажигает на панели приборов лампу Сheck Еngine.

Однако растянувшаяся цепь тоже опасна. Ремень, кстати, хоть и резиновый, этому почти не подвержен. Ослабленная цепь при резком ускорении или при запуске холодного двигателя может перескочить на один или несколько зубов по шестерням, необратимо нарушив фазы газораспределения. Катастрофическую встречу клапанов с поршнями при таком раскладе тоже нельзя исключать. Поэтому контролировать состояние цепного механизма газораспределения нужно регулярно, пусть и реже, чем на машинах с ремнём ГРМ.

Что ещё может сломаться в ГРМ

Обрыв ремня или чрезмерное растяжение цепи газораспределительного механизма — критические неисправности, способные привести к необратимым последствиям. Однако на изрядно поездивших или просто плохо обслуженных машинах могут возникать и другие сбои в работе ГРМ, которые не приводят к остановке мотора, но сильно портят жизнь водителю.

Например, изношенные сальники клапанов (их ещё называют маслосъёмные колпачки) пропускают смазку в цилиндры. Из-за этого двигатель начинает дымить и покрываться изнутри нагаром. Скопление отложений на клапанах, возникающее и при заправках некачественным топливом, в запущенных случаях приводит к их «зависанию», когда пружина уже не может вернуть клапан в закрытое положение.

Бывает, отказывают натяжители цепей или свистят подшипники роликов ремня. Иногда сбоит электроника или механизмы регулировки фаз газораспределения, отчего система может даже перейти в аварийный режим.

Последствием подобных неполадок становится неровная работа двигателя, он с трудом запускается или перегревается, теряет мощность и тягу, увеличивается расход топлива. О комфорте движения говорить в этих случаях уже не приходится.

Фото на обложке: BMW AG