Еволюція грм шестерні, ланцюг і ремінь
Любіть сперечатися на автомобільну тему і міркувати, що краще - ремінь або ланцюг? Ніщо так не додає сперечальників значущості, як знання історії розвитку механізмів! Ми розповімо вам про те, як з'явилися і пішли в небуття різні приводи ГРМ.
Два слова про ГРМ
Клапанний механізм газорозподілу, скорочено ГРМ, - це те, без чого чотиритактний двигун існувати в принципі не може. Він відкриває впускні клапана, впускаючи повітря або горючу суміш в циліндри на такті впуску, відкриває випускні на такті випуску і надійно замикає палаючу в циліндрі суміш під час робочого ходу. Від того, наскільки добре він забезпечує «дихання» мотора - подачу повітря і випуск відпрацьованих газів - залежить і потужність, і екологічність мотора.
Клапани відкривають і закривають своїми кулачками розподільні вали, а крутний момент на них передається з клонували, у чому, власне, і полягає завдання приводу ГРМ. Сьогодні для цього використовують ланцюг або ремінь. Але так було не завжди ...
Старий добрий нижній распредвал
На початку ХХ століття проблем з приводами распредвала не було - його розкручували звичайні шестерні, а до клапанів від нього йшли штанги штовхачів. Клапани розташовувалися тоді збоку, в «кишені» камери згоряння, прямо над розподільним валом, і відкривалися-закривалися штангами. Потім клапани стали ставити один навпроти іншого, щоб зменшити обсяг і площа поверхні цього «кишені» - в результаті неоптимальною форми камери згоряння мотори мали підвищену схильність до детонації і поганий термічний ККД: багато тепла йшло в стінки головки блоку циліндрів. І нарешті, клапани перенесли в область прямо над поршнем, і камера згоряння стала зовсім невеликий і майже правильної форми.
Розташування клапанів зверху камери згоряння і привід клапанів довшими штовхачами (так звана схема OHV), запропоновані ще на початку ХХ століття Девідом Бьюїком, виявилися найзручнішими. Така схема витіснила варіанти моторів з бічними клапанами в гоночних конструкціях вже до 1920 року. Наприклад, саме вона застосовується в знаменитих двигунах Chrysler Hemi і моторах Corvette і в наш час. А мотори з бічними клапанами можуть пам'ятати водії ГАЗ-52 або ГАЗ-М-20 «Перемога», де дана схема застосовувалася в двигунах.
І адже так зручно все це було! Конструкція дуже проста. Шток, залишаючись внизу, знаходиться в блоці циліндрів, де чудово змащується розбризкуванням масла! Навіть штанги і кулачки рокерів з регулювальними шайбами можна залишити зовні при необхідності. Але прогрес не стояв на місці.
Чому відмовилися від штанг?
Проблема - в зайвій вазі. У 30-ті роки швидкість обертання гоночних моторів на землі і авіаційних моторів на літаках досягла величин, при яких виникла потреба полегшити механізм газорозподілу. Адже кожен грам маси клапана змушує збільшувати і силу пружин, які його закривають, і міцність штовхачів, через які распредвал тисне на клапан, в результаті втрати на привід ГРМ швидко зростають при збільшенні оборотів мотора.
Вихід був знайдений в перенесенні розподільного вала наверх, в головку блоку циліндрів, що дозволило відмовитися від простої, але важкої системи з штовхачами і значно зменшити інерційні втрати. Піднялися робочі обороти мотора, а значить, збільшилася і потужність. Наприклад, Роберт Пежо створив в 1912 році гоночний двигун з чотирма клапанами на циліндр і двома верхніми розподільчими. З перенесенням розподільних валів наверх, в головку блоку, виникала і проблема їх приводу.
Першим рішенням було ввести проміжні шестерні. Існував, скажімо, варіант з приводом додатковим валом з конічними шестернями, як, наприклад, на всім танкістам знайомому двигуні В2 і його похідних. Така схема застосовувалася і на вже згаданому моторі Peugeot, авіамоторів Curtiss К12 зразка 1916 і Hispano-Suiza 1915 року.
Ще одним варіантом стала установка декількох циліндричних шестерень, наприклад в двигунах болідів Формули-1 періоду 60-х років. Дивно, але «многошестеренная» технологія знаходила застосування і зовсім недавно. Наприклад, на декількох модифікаціях дизельних 2.5-літрових моторів Volkswagen, що ставилися на Transporter T5 і Touareg - AXD, AXE та BLJ.
