Що краще в автомобілі – ремінь ГРМ або ланцюг ГРМ?
Вам подобаються запитання на кшталт «Яка машина краще?», на які в принципі немає правильної відповіді? Зазвичай такі питання викликають бурхливу хвилю обговорень і навіть жорсткої полеміки. Сьогодні ж ми вирішили поговорити з приводу системи газорозподілу (ГРМ) у двигунах внутрішнього згоряння (ДВЗ). Всі знають, що в ДВС для синхронізації роботи двигуна використовується ланцюг ГРМ або ремінь.
Але чим вони відрізняються один від одного? Вже давно багатьох автомобілістів цікавить, що ж краще? І треба визнати, що з тих пір, як на зміну ланцюга ГРМ прийшов ремінь, суперечки серед автолюбителів не вщухають. Особливо про сучасних моторах, до яких є маса претензій по терміну служби. Треба визнати, що це чудове питання. Але відповісти, що краще – ланцюг або ремінь, зльоту не вийде. Ми спробуємо зробити незвичайне порівняння цих двох систем, щоб кожен для себе зробив свій вибір.
Бомба уповільненої дії під капотом вашого автомобіля
В розділах 1-5 ми розповімо вам, що з історичної точки зору варіант з ременем ГРМ не є ні кращим, ні гіршим, також як і ланцюг ГРМ. Наша особиста думка, що і ланцюг, і ремінь ГРМ не є ідеальною системою газорозподілу в двигунах внутрішнього згоряння. В цілому ця технологія вже давно зарекомендувала себе надійною і пройшла перевірку часом. Тим не менш вона нещадно застаріла. На дворі 21 століття, і повірте, автовиробників сьогодні приваблюють більш сучасні технології. Саме тому все більше компаній починають думати про електрокарах і водневих автомобілях.
В принципі, з’ясування, що краще – ланцюг або ремінь ГРМ, – невдячна справа. Ті, хто любить сперечатися з цього приводу, все одно не дійдуть істини. Всі ці штучні дебати схожі на спір між тими, хто любить з піною у рота доводити, який автомобіль краще за всіх.
Найцікавіше, що ті, хто сперечається про те, який тип привода системи газорозподілу краще, чомусь не замислюються, що вся система ГРМ – це бомба уповільненої дії. Особливо в сучасних автомобілях. Саме через системи ГРМ двигуни автомобілів недовговічні. ГРМ – це слабка ланка багатьох автомобілів.
Еволюція системи газорозподільного механізму
Глава 1: Зубчасті шестерні
Основна мета використання ланцюгів, ременів ГРМ у двигунах внутрішнього згоряння – це транспортування енергії (крутного моменту) від обертання коленвала до пристрою клапанів в головці блоку, які зазвичай управляються розподільним валом (розподільчим).
Цю проблему не так складно вирішити. Очевидне рішення – це використання шестерень. Саме з допомогою них легко передавати крутний момент в бічному напрямку.
Ось зубчасті шестерні Volvo P1800S:
Так, це шестерні тієї Volvo P1800S 1966 року, яка проїхала майже 5 млн кілометрів. Мотор в цій машині без жодного ремонту пробіг більше 3 млн кілометрів. Далі був проведений дорогий ремонт, і машина знову наїздила понад 1 млн кілометрів. А тепер про сумне.
Як ви думаєте, чи вигідно автовиробникам випускати такі автомобілі, які можуть служити власнику тривалий проміжок часу? Адже чим більше ресурс автомобіля, тим менше продажу автовиробників. Ви уявляєте, скільки б сьогодні ходили автомобілі, якщо б всі вони оснащувалися для передачі крутного моменту від двигуна на распредвал зубчастими шестернями? Уявіть, якщо б ви були генеральним директором компанії, яка продавала продукт, який служив 50 років, а не 10.
Наскільки ми можемо судити, керівники великих автомобільних компаній вирішили в один прекрасний момент в історії автопромисловості спроектувати двигуни так, щоб зменшити їх термін служби. Ми не знаємо, зроблено це спеціально або за необхідності. Але суть від цього не змінюється.
Почавши проектувати двигун з меншим ресурсом, автокомпанії прагнули в першу чергу до своєї вигоди, щоб експлуатуються в світі автомобілі швидше опинялися на звалищі, що збільшувало б продажу нових автомобілів. Але як це зробити без скарг автовласників? Дуже просто. Потрібно придумати розумну нову технологію!
Глава 1.5: Нейлонові зубчасті шестерні
Перше рішення проблеми довговічності двигунів, яке ми хочемо обговорити, досить показово – заміна металевих зубчастих шестерень на шестерні з нейлоновими зубцями, які встановлені безпосередньо на метал.
Це шестерні від двигуна моделі Chrysler 383 1969 року. Важливо знати, що ці шестерні дорожче, ніж звичайний металевий шестереночный механізм.
Все тому, що нейлон дуже дорогий. Як альтернативу можна, звичайно, використовувати більш дешевий пластик. Але і пластикові шестерні насправді дорожче сталевих. Адже для виробництва пластикових шестерень потрібно в 30 разів більше матеріалу, ніж при виробництві металевих. Тільки так можна добитися, щоб пластикова шестерня витримувала ту ж навантаження, що і сталева.
Як ви думаєте, яке виправдання придумали автовиробники, які нещодавно стали замість сталевих шестерень використовувати пластикові? Вони пояснили заміну сталевих шестерень необхідністю зробити двигуни тихіше. Однак це слабкий аргумент, який можуть повірити тільки дилетанти. Про це нижче.
Глава 2: Ланцюг ГРМ
Коли деякі виробники стали використовувати нейлонові шестерні, виявилася одна проблема: шестерні були надто слабкими. У підсумку автовиробники стали отримувати безліч критики. Наступною технологією передачі енергії для синхронізації двигуна стали ланцюга ГРМ. Це більш розумний спосіб зменшити ресурс двигунів так, щоб споживачі не скаржилися.
З інженерної точки зору принцип роботи ланцюга ГРМ в газорозподільному механізмі заснований на передачі крутного моменту на великі відстані, як, наприклад, на цьому велосипеді:
Важливе значення в цьому механізмі має задня пружина, яка допомагає тримати ланцюг в натяжці при перемиканні швидкостей на велосипеді. Адже коли ланцюг перескакує на іншу зірочку, довжина її прямого сегмента змінюється. Якщо б не було спеціального механізму, то при перемиканні швидкостей ланцюг на велосипеді провисла або навіть злетіла.
Цієї проблеми в машині не існує. Але є в автомобілях свої заморочки. Наприклад, ланцюг ГРМ з часом зношується (причому якщо порівнювати з зубчастими шестернями, знос ланцюга відбувається дуже і дуже швидко). Це призводить до збільшення ефективної довжини ланцюга з плином часу. Тому автовиробники оснастили ланцюг ГРМ натягувачем для усунення її провисання. Ну що, ось вам і ще один доказ того, що автовиробники навмисно скоротили термін служби компонентів двигуна, перейшовши на використання ланцюга ГРМ.
В принципі, використовувати ланцюг не було необхідності. Тим більше що крутний момент від коленвала на распредвал потрібно передавати на невеликі відстані. Але немає. Автовиробники свідомо вирішили оснастити всі двигуни ланцюгом ГРМ, яка дуже швидко зношується порівняно з шестернями.
Це, безумовно, вирішувало проблеми довговічності моторів 60-х років.
Ось два рішення ланцюгового привода системи ГРМ:
На лівій картинці ви можете побачити двигун, оснащений довгими штовхачами клапанів (схема OHV). Цей мотор використовує невелику ланцюг. Праворуч ви бачите двигун з системою OHC або DOHC, де використовується довга ланцюг. Конструкція зліва розрахована на більш тривалий термін служби. Також конструкція мотора зліва дешевше і легше. Більш довгі ланцюги, що використовуються в двигунах конструкції OHC, з часом більше зношуються і розтягуються. Найгірше – це коли в двигунах з двома ланцюгами одна ланцюг зношується швидше іншої. У цьому випадку натягувач більш зношеної ланцюга погіршить ідеальну синхронізацію мотора.
Але багато автовиробників використовують безліч різних технологій, щоб запобігти подібну асиметрію в синхронізації двигуна в результаті зносу ланцюга або її розтягування.
У деяких моторах є системи змінної синхронізації клапанів, наприклад, такі як VTECH або VANOS. У таких моторах натягувач ланцюга підключений до пристрою випередження синхронізації. На таких моторах у разі провисання ланцюга від зносу вона автоматично трохи просувається на кілька ланок.
Але у всіх цих прикладах при використанні ланцюга ГРМ ми не бачимо систем, що запобігають швидкий знос ланцюгів. Замість того, щоб придумувати, як збільшити строк служби ланцюгів ГРМ, автовиробники все зробили для того, щоб сильно натягнута ланцюг відчувала максимальне механічне тертя. Це означає, що з часом порушується не тільки натяжка ланцюга, що призводить до її зносу, але і зношуються також натягувачі ланцюга.
Глава 3: Ремені ГРМ
Проблему довговічності двигунів можна вирішити з допомогою ременів? Якщо ви інженер в автомобільній компанії, яка доручила вам придумати, як скоротити термін служби двигунів, то ви, звичайно, не зупиніться на ланцюгах ГРМ. Ви обов’язково придумати ще що-небудь, з радістю повідомивши своїм керівникам, що замість ланцюгів ГРМ потрібно використовувати ремені ГРМ.
Саме так це і сталося в історії автопромисловості. Ремені ГРМ стали наступним кроком у змові проти автовласників, які мріють все життя володіти одним автомобілем. Ремені ГРМ прийшли на зміну ланцюгах у багатьох автомобілях.
Ремені газорозподільного механізму з’явилися на сцені ще в 1962 році. Але на ранньому етапі ремені не стали так популярні, оскільки в ті роки ще не було технологій, здатних виробляти міцні ремені. І вся справа була в гумі, з якої виготовляли перші ремені. Відомо, що гума при великих температурах швидко старіє.
У підсумку перші ремені ГРМ служили дуже недовго і рвалися, що нерідко призводило до суттєвої поломки двигуна. Потім ремені стали більш надійними, і автовиробники стали відмовлятися від ланцюгів, також заявивши, що це необхідно, щоб зменшити шум двигунів. Але, незважаючи на технології виробництва ременів ГРМ, вони все одно по терміну служби поступаються ланцюгів ГРМ. Автовиробники зробили так, щоб автовласники частіше приїжджали на технічне обслуговування для заміни ременя ГРМ (яке коштує чималі гроші).
У сучасних автомобілях ремені ГРМ служать більш тривалий термін порівняно зі старими автомобілями. У деяких машинах ремінь ГРМ потрібно міняти кожні 100-150 тис. км, тоді як зовсім недавно в деяких автомобілях автовиробники рекомендували міняти ремінь кожні 30-45 тис. км.
Але це не означає, що тепер ремені ГРМ мають перевагу перед ланцюгом. Також це не означає, що ви повинні бігти купувати автомобілі тільки з ланцюга ГРМ. Все не так просто.
Глава 4: Ланцюги з пластиковими напрямними
Наступним рішенням проблеми довговічності автомобілів був перехід автовиробників з використання звичайних кіл на ланцюги, які використовують зігнуті пластикові напрямні. Цей пластик розвалюється з часом. Але ви не дивуйтеся. Це спочатку і придумане так, щоб ці пластикові напрямні вийшли з ладу через певний пробіг автомобіля.
Плюс в таких сучасних моторах використовуються непрямі довгі ланцюги. Тобто використовується принцип, як у цьому 10-швидкісному велосипеді:
З інженерної точки зору для того щоб ефективно передавати крутний момент за довжиною ланцюга, необхідна додаткова шестерня. Але у вищевказаному прикладі відео ланцюг в сучасних моторах вигнута і постійно взаємодіє не з шестірнею, як годиться, а з шматком ПЛАСТИКУ!
Що дорожче – ланцюг ГРМ або ремінь ГРМ?
Отже, ми подивилися, як автовиробники перейшли від шестернею на ланцюга ГРМ, а потім на ремені ГРМ, і тепер знову вирішили використовувати ланцюги. Залишилося тепер розібратися, що дешевше обслуговувати автомобіль з ременем ГРМ або ланцюгом? Звичайно, тут все залежить від марки і моделі конкретного автомобіля. Але в цілому все приблизно те на те й виходить, як це не здасться спочатку дивним.
Ремінь ГРМ, звичайно, коштує дешевше ланцюга. Але як тільки до ременя ГРМ ви купуєте шківи і все інше, вартість заміни ременя ГРМ і приводних роликів буде приблизно порівнянна з вартістю заміни ланцюга ГРМ.
Якщо говорити про старих автомобілях, то, звичайно, краще купувати автомобіль з класичною ланцюгом, яка відноситься до древньої технології, перевіреною часом. Якщо ж говорити про нових сучасних автомобілях, то сьогодні краще купувати автомобілі з ременем ГРМ, оскільки нові ланцюгові технології газорозподільного механізму, знову набирають популярність, недосконалі і менш надійні, ніж старі класичні ланцюгові системи ГРМ.
Але з автомобілями, які використовують ремені ГРМ, потрібно бути уважним, оскільки ремені мають властивість несподівано рватися від зносу або заводського браку. У цьому випадку багато двигуни чекає поломка, з-за того що клапани двигуна зустрінуться з поршнями.
Глава 5: Різноманітність – це спеція життя
Ми лише побіжно торкнулися питання, що відбувається з еволюцією автомобілів. Насправді Все складніше. Ось тут ви можете прочитати, чому сучасні мотори набагато гірше старих.
До виробників автомобілів вже багато питань. Наприклад, чому автомобілі Мерседес Е-класу, випущені для таксопарку Німеччини, можуть легко проїхати до 500 тис. км, тоді як звичайні версії не завжди можуть без ремонту доїхати до такого кілометражу? Або чому сучасні вантажні машини, також як і старі, як і раніше, можуть легко намотати без ремонту більше 1-2 млн кілометрів, незважаючи на те що в двигунах вантажівок більш висока ступінь стиснення і крутний момент?
Або, наприклад, чому сучасні датчики кисню виходять з ладу набагато швидше, ніж у старих машинах? Або чому автовиробники стали в конструкції багатьох компонентів використовувати замість металевих деталей пластикові, що в підсумку призвело до істотного скорочення терміну служби транспортних засобів? І таких запитань тисячі.
Зазвичай виробники на всі питання відповідають просто: заміна металевих деталей на пластикові необхідна для зниження ваги автомобілів. Але стривайте, а що, у світі немає алюмінію? Але ні, автовиробники продовжують погіршувати автомобілі, полегшуючи всі переважно пластиком.
Насправді потрібно написати цілий підручник, щоб перерахувати всі деталі, які погіршилися в сучасних машинах.
Підсумок: Так що краще?
Як ми вже не раз відзначили, визначити точно, що ж краще – ремінь або ланцюг, не представляється можливим. Ті ж, хто сперечається про це, втрачають час. Це штучний безглуздий спір. Кожен тип приводу ГРМ має свої плюси і мінуси. Все залежить від типу і конструкції двигуна, а також від вартості заміни ременя/ланцюга ГРМ в конкретному автомобілі. Наприклад, в одних автомобілях ремінь/ланцюг змінюється досить-таки легко і обходиться в незаоблачную суму, тоді як в інших машинах для заміни ланцюга/ременя потрібно розібрати чи не півмашини, що в підсумку влітає в круглу суму. На закінчення наводимо основні плюси ременів ГРМ і ланцюгів ГРМ.
Плюси ременів ГРМ
- Дешевше
- Краща точність синхронізації сприяє підвищенню продуктивності і зниженню викидів
- Низький рівень шуму
- Знижені гармоніки колінчастого валу (непостійна швидкість), що впливають на динаміку і фази газорозподілу
- Зменшене тертя
- Зниження вимог до мастила (масло не потрібно для ременя)
- Простота регулювання (для гонок)
Плюси ланцюгів ГРМ
- Ланцюг має більший ресурс
- При заміні ланцюга ГРМ потрібна заміна меншої кількості компонентів
- Менше ризик обриву
