Как расшифровать грм: Как расшифровывается ГРМ и что это такое: описание, фото- и видеообзор

Содержание

Как расшифровывается ГРМ и что это такое: описание, фото- и видеообзор

Что такое ГРМ — расшифровка которого описана в данной статье, важно знать любому автолюбителю. Это необходимо для того, чтобы не было неприятных сюрпризов при выходе из строя какого-либо комплектующего газораспределительного механизма.

Содержание

[ Раскрыть]

[ Скрыть]

Что такое ГРМ в автомобиле?

ГРМ расшифровывается как газораспределительный механизм. Его назначение подавать в цилиндры воздушно-топливную смесь (ВТС) с определенной периодичностью, а также выводить из камер цилиндров отработанные газы. Вместо ВТС может поступать просто воздух, это зависит от конструкции двигателя в автомобиле. Мотор будет выполнять свои функции, если вовремя будут открываться и закрываться клапана и правильно ходить поршни в цилиндрах.

Газораспределительные механизмы различаются типом привода, идущего от коленвала. Он может быть цепным и ременным.

Виды привода ГРМ

Отличаются ГРМ расположением распределительного вала в автомобиле:

  1. Клапаны могут располагаться сверху в головке цилиндра, а распределительный вал внутри блоков цилиндров. Благодаря клапанам приводятся в движение коромысла и штанги-толкатели. Преимуществом этой системы является простая конструкция и соответственно высокая надежность. Недостаток – большая инерционность, что не дает набирать высокие обороты, что снижает мощность.
  2. При нижнем расположении клапанов, они располагаются снизу тарелками вверх. Распредвал размещается снизу и от него непосредственно идет привод. Плюс этой системы — малый шум и простота изготовления. Минус — в сложной системе топливной системы, из-за этого падает мощность, так как происходит слабое насыщение камер качественной ВТС.
  3. Разновидностью ГРМ являются двигатели, в которых распределительный вал находится в головке цилиндров вместе с клапанами. Существуют моторы, в которых клапаны находятся с двух сторон от распредвала и приводятся в действие коромыслами, нанизанными на одну ось. Коромысла раскачивают кулачки на распределительном валу. К недостаткам системы относится высокая шумность и сложность настроек клапанных зазоров, а также большая нагрузка в местах контактов.
  4. Есть системы, где распредвал расположен над клапанами, тарелки которых находятся снизу. При такой конструкции распределительный вал двигает клапана с помощью толкателей цилиндрического типа. Недостаток системы в низкой эластичности двигателя и сложности настройки зазоров для клапанов. Эти системы, в свою очередь, делятся на два вида по количеству клапанов, приходящихся на один цилиндр: два и четыре.

    Устройство ГРМ двигателя внутреннего сгорания

Механизм с клапанным газораспределением является самым распространенным среди ГРМ, устанавливаемых на 4-х контактных ДВС поршневого типа. ГРМ играет важную роль в правильном функционировании силового агрегата в автомобиле. Благодаря ему синхронизируется работа поршней и клапанов, которые движутся в нужных фазах. Без этой синхронизации мотор работать не будет.

Для чего служит ремень ГРМ

Теперь разберемся, что такое ремень ГРМ, какой принцип действия. Его основное назначение — связывать между собой распредвал и коленчатый вал.

Назначение и принцип действия устройства

Привод ГРМ представляет собой резиновое изделие с зубчатой внутренней поверхностью. Изготовленный из прочной резины, он надевается на коленвал и на одну или несколько шестерен распредвала. Назначение зубьев — обеспечивать хорошее сцепление и исключать проскальзывание. Их количество строго определено, так как от того зависит синхронизация коленвала и распредвалов. Например, на двигателях ВАЗ-2111 и ВАЗ-2112 устанавливаются ремни распредвалов с 111 и 136 зубьями соответственно.

Ремень газораспределительного механизма

Провод распредвала является важной комплектующей автомобиля, поэтому следует разобраться, что такое ремешок ГРМ, и постоянно контролировать его состояние. Выполнять замену следует согласно регламента через 30-45 тысяч километров пробега или при повреждении его частей. При несвоевременной замене ремень может оборваться, что приведет к (в лучшем случае), остановке машины, в худшем к поломке ДВС и его капремонту или замене. Причина этого в том, что при разрыве или соскоке ремня исчезает синхронизация валов, в результате поршни начинают ударять по клапанам. Так как это чаще всего происходит на высоких оборотах, комплектующие быстро приходят в негодность.

Продлить срок службы двигателя позволяет правильная его эксплуатация. Не стоит запускать двигатель с помощью буксировки, именно в эти моменты большая вероятность обрыва и соскока ремня ГРМ, что приводит к поломке силового агрегата. Дешевле найти и устранить причину неполадки, или вызвать эвакуатор, чем делать капитальный ремонт силовому агрегату. Кроме синхронизации валов, ремень может выполнять функцию привода для насоса:

  • охлаждающей жидкости;
  • масла;
  • топлива с высоким давлением и др.

От исправной работы ГРМ и ремня зависит правильное функционирование двигателя в автомобиле, поэтому следует следить за состоянием системы газораспределения: соблюдать регламентные проверки и вовремя выполнять замены комплектующих, которые пришли в негодность.

Расшифровка обозначений ремня ГРМ

Расшифровку обозначений ремня газораспределительного механизма по международным стандартам можно рассмотреть на примере ремня для силового агрегата ВАЗ-2111. На этих двигателях устанавливается ремень ISO-58111×19. Первые две цифры – 58 – содержат зашифрованную серию зубьев. В рассматриваемом случае шаг и профиль без желобка, полукруглой формы с высотой 3,5 мм.  Следующие цифры – 111 – означают количество зубьев. За знаком X идет цифра 19, обозначающая ширину ремня. Могут встретиться зубья в форме скругленной трапеции (эвольвентные). Они полностью могут заменяться описанными выше.

Многие производители зубчатых ремней указывают не обозначение по ISO, а номер, который соответствует собственному каталогу. Ниже приведена таблица с обозначениями и краткими характеристиками ремней разных производителей.

Зубчатый ремень фирмы Dayco
ПроизводительОбозначения ремня
ДВС 8VДВС 16V
ContitechCT 527CT 996Ремни марки поставляются во многие страны мира. Они могут устанавливаться как на отечественные, так и на импортные марки машин.
BoschZP 1 987 949 095ZP 1 987 049 559Надежные, малошумные обеспечивают синхронную передачу в течение всего срока эксплуатации. Имеют широкое применение.
Gates55215539Компания находится на рынке уже более 100 лет, предлагает широкий спектр приводов как для зарубежных, так и для отечественных автомобилей.
Dayco111 SP 190 EEU136 SP 254 HРемни обладают высоким износостойкими качествами. Компания поставляет 40 лет ведущим фирмам продукцию для первичной комплектации, поэтому имеет безупречную репутацию.

Важны не только геометрические параметры, но также и эксплуатационные характеристики зубчатых ремней. Ремни должны быть:

  • прочными на разрыв;
  • надежными;
  • соединение с основой должно выдерживать эксплуатацию в широком диапазоне температур;
  • наработка должна выдерживать до полного износа;
  • после наработки должно существовать допустимое удлинение.

Таким образом, следует использовать ремни проверенных производителей, имеющих высокое качество и долгий срок службы.

Видео «Принцип работы ГРМ»

В этом видео показано устройство газораспределительного механизма, подробно рассматривается принцип работы.

расшифровка аббревиатуры, назначение устройства в автомобиле и его принцип действия, обозначения на ремешке

Газораспределительный механизм (ГРМ) — узел, который состоит из множества конструктивных элементов, работающих синхронно. В этой статье мы расскажем, какая используется расшифровка для ремня ГРМ и в чем заключается принцип действия механизма в целом.

Содержание

Открытьполное содержание

[ Скрыть]

Что такое ГРМ?

Прежде чем разобрать, как переводится и расшифровывается аббревиатура ремня ГРМ, рассмотрим, для чего предназначен газораспределительный механизм двигателя в машине и его принцип работы. ГРМ представляет собой распределительное устройство силового агрегата автомобиля, использующееся для дозировки цилиндров установленным количеством горючей смеси. Процедура дозирования при этом осуществляется в определенные временные промежутки.

Устройство и принцип действия

Сам узел представлен головкой блока цилиндров мотора машины, на которой устанавливаются все конструктивные компоненты системы — клапаны, втулки, посадочные седла, пружины, рокера, распредвал, а также корпус подшипниковых устройств. В зависимости от особенностей и типа силового агрегата узел может подавать воздух в цилиндры как с горючим, так и отдельно.

Клапаны устанавливаются в специально предназначенных для их монтажа втулках, расположенных в головке БЦ. Они крепятся благодаря так называемым тарелкам, пружинным элементам и стопорным деталям. Сверху монтируются рокера с возвратной пружиной. Также здесь есть рабочая поверхность, по которой скользят кулачки распределительного вала, издавая при этом минимум посторонних звуков. Верхней конструктивной составляющей является распредвал, установленный в подшипниковые устройства. На более старых авто он монтируется в корпус вкладышей.

Устройство ремня ГРМ

Принцип действия начинается с момента вращения звездочки распредвала, которая запускает определенный такт. В результате в работу вступает сам вал. На нем в определенном порядке имеются кулачки, которые должны соответствовать такту.

Когда при запуске силовой агрегат начинает работать с первого цилиндра, то кулачок 1 бьет по рокеру. Последний преодолевает усилие пружинной детали и опускает клапан в самый низ. В результате вращения кулачок соскакивает с поверхности рокера, и тот под давлением пружинки перемещается в изначальное положение. Это приводит к возвращению клапана, который в итоге закрывает камеру сгорания. Аналогично происходит с другими цилиндрами.

Вся процедура синхронизируется с работой коленвала силового агрегата. Если один из клапанов откроется не вовремя, это приведет к невозможности запуска двигателя.

Поэтому в качестве привода газораспределительного механизма применяется коленчатый вал.

Из ролика канала «Сделано в гараже» можно узнать о последствиях обрыва ремня ГРМ.

Виды

Газораспределительные механизмы могут отличаться между собой по месту нахождения распредвала в машине:

  1. Распредвал установлен внутри ГБЦ, а клапана — на верхней части головки. Это позволяет элементам запускать движение так называемых коромысел и штанг-толкателей. Основное достоинство такого механизма заключается в простоте конструкции и надежности системы в целом. Минус — высокая инерционность, в результате чего силовой агрегат не способен быстро набирать обороты, что приводит к потере мощности.
  2. Клапаны могут располагаться в нижней части тарелками вверх. Распределительный вал устанавливается внизу, привод идет от него. Достоинство этого механизма заключается в отсутствии шума. Основной недостаток — сложная по конструкции топливная система. В результате слабого насыщения камеры сгорания топливовоздушной смесью снижается мощность двигателя.
  3. Распредвал может быть установлен непосредственно в головке блока цилиндров с клапанами. Элементы располагаются по бокам от распределительного вала и начинают работать в результате воздействия коромысел, находящихся на одной оси. Эти детали раскачивают кулачки на распредвале. Минусом таких устройств является высокая шумность, а также сложность регулировки зазоров клапанов. Кроме того, в месте контакта устройство работает под высокой нагрузкой.
  4. В некоторых силовых агрегатах распределительный вал устанавливается над клапанами, а тарелки этих элементов расположены снизу. Сам вал в таких моторах приводит в действие клапаны посредством толкателей, находящихся в цилиндрическом корпусе. Основной недостаток такой конструкции заключается в низкой эластичности агрегата и сложности регулировки зазоров.

Для чего служит ремень?

Ремень газораспределительного механизма представляет собой деталь, назначение которой заключается в выполнении функции связующего звена.

Благодаря ремню ГРМ распределительный и коленчатый вал работают синхронно, что способствует правильному функционированию двигателя в целом. В этом заключается необходимость применения ремешка.

Обозначения на ремешке

Разберем несколько примеров перевода расшифровки на ремне ГРМ:

  1. ISO-58111х19. В первых двух цифрах (58) зашифрована серия зубчиков, использующихся на изделии. В этом случае шаг и профиль будут без желобка, форма полукруглая, а высота составляет 3,5 мм. Затем идут три цифры (111), которые указывают на число зубьев. По цифре 19 можно определить ширину изделия. В продаже бывают ремни, зубчики которых выполнены в виде округленной трапеции.
  2. 58127х3/4 HSN. Здесь первые две цифры также обозначают серию зубчиков. Цифры 127 указывают на их число, но нужно учесть, что в ремешках, относящихся к серии 40, это количество условно. Цифры 3/4 говорят о ширине изделия в дюймах. В данном случае она также составляет 19 мм. Метка HSN в самом конце обозначает, что изделие изготовлено из прочного высоконасыщенного нитрила. Этот материал доказал свою прочность. Если таких букв в конце нет, то ремешок выполнен из неопренового каучука.

Таблица: Маркировка ремней

Производители могут по-разному обозначать маркировку своих изделий. В таблице показано, как расшифровать значения ГРМ.

Цепной или ременной привод

Для обеспечения вращения двух валов применяются ремни или цепи. Цепная передача использовалась в машинах изначально. Цепи могут иметь от одного до трех рядов звеньев, здесь все зависит от мощности силового агрегата.

Цепь: преимущества и недостатки

Достоинство цепи заключается в высоком ресурсе эксплуатации. Ее растяжение компенсируется за счет специально установленного натяжителя. По сравнению с ремешком она функционирует намного дольше.

Цепь необходимо менять только при значительном растяжении или повреждении и обрыве, что происходит довольно редко.

Это единственное преимущество цепной передачи.

Минусы таких устройств:

  1. Использование цепи влияет на шумность работы силового агрегата. Однорядные изделия издают не так много шума, но двух- и трехрядные цепи более громкие. Их применение способствует довольно шумной работе двигателя машины.
  2. Блоки цилиндров, в которых используется цепь, по конструкции представляют собой более сложные устройства. Из-за этого процедура замены изделия значительно усложняется, поскольку автовладельцу нужно иметь прямой доступ к коленвалу.

Ремень: плюсы и минусы

Основные плюсы ременных передач:

  1. Если двигатель оборудован ремнем ГРМ, то такое изделие будет работать значительно тише. Водитель может услышать только один звук при функционировании силового агрегата — слабый стук клапанов.
  2. Простота замены по сравнению с цепной передачей. Если подготовиться, то можно поменять ремень самостоятельно.

Недостатки:

  1. Низкий ресурс эксплуатации привода по сравнению с цепной передачей. В результате длительного использования ремешок обрывается, а это может стать причиной серьезных неисправностей. Восьмиклапанные двигатели практически не страдают от обрывов. В случае с моторами, оборудованными 16 клапанами, сами элементы могут погнуться в результате обрыва. Это приведет к необходимости проведения капитального ремонта, стоимость которого будет значительно выше, чем замена ремешка. Иногда сокращение ресурса и обрыв ремня приводит к образованию трещин на головке или самом блоке цилиндров. Единственным вариантом решения проблемы будет установка новой ГБЦ, при этом меняется и прокладка.
  2. Необходимость замены натяжного ролика вместе с ремнем. В некоторых случаях автовладельцам также надо менять водяное насосное устройство и комплект шайб. Ресурс эксплуатации ремешка в среднем составляет около 60 тысяч км пробега. Но если учесть сложные условия использования и наличие брака во многих запчастях, специалисты рекомендуют менять ремень раньше.

Фотогалерея

На фото можно посмотреть, как выглядит цепной и ременной привод ГРМ.

Цепной привод ГРМ
Ременной привод ГРМ
 Загрузка ...

Видео «Ресурс эксплуатации ремней ГРМ»

О фактическом ресурсе эксплуатации ремней ГРМ можно узнать из ролика, снятого каналом Avto-Blogger.

Ремень грм расшифровка аббревиатуры - Автомобильный портал AutoMotoGid

Ремень ГРМ представляет собой замкнутое резиновое кольцо, диаметр которого зависит от типа и модели двигателя. Внутренняя сторона ремня снабжена специальными насечками по всему периметру. Вот и вся схема ремня ГРМ. Не смотря на его простоту без него движения автомобиля невозможно. Задачей ремня является связать распределительный вал с коленчатым и синхронизация движения поршней с клапанами. Поскольку данная деталь выполнена из резины, в работе она практически бесшумна и не страдает от коррозии. Но устройство ГРМ характеризуется постоянным трением между ремнем и шкивами, из-за чего он изнашивается и требует периодической замены.

Предназначение и виды ремней ГРМ

Работа ремня ГРМ заключается в передаче крутящего момента с коленвала двигателя на вентилятор, газораспределительный механизм, генератор и прочие узлы, точный состав которых зависит от модели автомобиля. Наиболее распространенными на данный момент являются зубчатые, клиновые и поликлиновые ремни. Зубчатый ремень ГРМ является наиболее сложным конструктивно, но и самым эффективным.

Обрыв ремня может стать серьезным бедствием для автомобильного двигателя, поскольку с его помощью приводится в движение газораспределительный механизм, и внезапная его остановка чревата поломкой клапанов и головки блока цилиндров. До ремней в ДВС использовались цепи. Их замена позволила несколько упростить и облегчить двигатель, а также улучшить его шумовые характеристики. Но ремень ГРМ нуждается в постоянном контроле состояния и натяжения.

Последствия обрыва ремня ГРМ

Основная задача ремня ГРМ – соединение распредвала и коленвала, позволяющее открывать и закрывать клапана синхронизировано с работой поршней. Ремень должен крутить распределительный вал со скоростью, ровно вдвое меньшей скорости прокручивания коленвала. Это важно для нормальной работы ДВС.

Если ремень газораспределения соскакивает или рвется, поршень гарантированно бьется в открытый клапан, сгибая его, что ведет к дорогостоящему ремонту мотора. Следует отметить, что двигатели с такими конструктивными особенностями устанавливаются на подавляющее большинство производимых сегодня автомобилей.

Анализ повреждения ремня ГРМ

Быстрый износ ремня, как правило, указывает на неисправность в системе газораспределения. Факторы влияния нужно изучить и устранить, дабы уберечь себя от серьезных поломок.

Дефектовка состояния ремня ГРМ.

  1. Когда ремень ГРМ немного надорван или вовсе разорван и при этом корд растрепан, то вероятной причиной этому может быть чрезмерное натяжение.
  2. Если срезало один из зубьев, то это говорит о недостаточном натяжении ремня.
  3. Полное отсутствие или значительный износ зубца на ремне, также указывает на неправильное натяжение.
  4. Потресканная поверхность ремня указывает на сильный перегрев или переохлаждение.
  5. Когда проглядывается износ поверхности меж зубьев, то скорей всего ремень неправильно натянут (сильно или слабо).
  6. Замасленный ремень ГРМ указывает, что где то с двигателя прокапывает масло. В таком случае нужно менять и ремень и проводить осмотр на предмет течи.
  7. Заметный торцовый износ говорит об угловом или параллельном перекосе ремня.
  8. Доносящийся повышенный шум говорит о чрезмерном или недостаточном натяжении ремня. Следует сразу же исправить эту проблему дабы не срезало зубья или не разорвало зубчатый ремень.

Периодичность и причины замены ремня ГРМ

Ремень выходит из строя без предупреждения, поэтому ему требуется периодическая замена. Периодичность колеблется в зависимости от марки и модели автомобиля. Данная информация приводится производителями в технической документации на машину. Специалисты рекомендуютменять ремень через каждые 75 000 километров пробега. Этот срок может быть большим или меньшим в зависимости от текущего состояния детали.

Видимы повреждения ремня явный повод для преждевременной замены.

Оно определяется визуально: если ремень не стерся, не растянулся, на нем не появились трещины и другие дефекты, он будет работать и дальше.

Замена ремня ГРМ

Ремень газораспределительного механизма располагается спереди двигателя и хорошо заметен. В некоторых моделях он устанавливается открыто, в некоторых – под крышкой, защищающей его и шкивы механизмов. В современных двигателях коленвал через ремень приводит в движение не только газораспределительную систему, но и многие другие устройства. Поэтому ремень проходит по сложному маршруту, для достижения максимальной компактности и оптимального натяжения он ограничивается регулируемыми валиками.

Для того чтобы снять ремень, необходимо ослабить подвижные валики, что снизит натяжение и позволит высвободить резиновую ленту, а на ее место установить новую. Далее нужно с помощью тех же валиков обеспечить максимальное натяжение ремня для обеспечения его наивысшей эффективности.

Следует отметить, что от состояния валиков и шкивов также во многом зависит работоспособность ремня и продолжительность его эксплуатации. Так что при обнаружении проблем иногда нужно менять и их. Для многих моделей автомобилей можно купить все валики сразу в комплекте с ремнем.

Подпишись на наш канал в Я ндекс.Дзене

Еще больше полезных советов в удобном формате

Среди различных узлов и элементов, из которых состоит конструкция современных авто, особого упоминания заслуживает газораспределительный механизм. Многие автолюбители, изучающие строение машины, желают выяснить какие бывают грм, что это, расшифровка аббревиатуры и как устранять самые распространенные неисправности этого узла.

Что такое ремень ГРМ

Ремень газораспределительного механизма представляется важнейшим элементом, необходимым для корректной работы машины. Он используется для обеспечения должной синхронизации движений коленчатого и распределительного вала. Выясняя, что такое ремень грм и каковы его основные особенности, необходимо отметить его незаменимость для подачи топлива к цилиндрам силового агрегата.

Помимо прочего, грм в автомобиле используется для правильной работы жидкостного насоса. Он отвечает за циркуляцию охлаждающей жидкости по всей системе. Это позволяет предотвратить перегрев двигателя даже при интенсивных нагрузках.

Ремень ГРМ

Изучая, как выглядит ремень ГРМ в машинах, следует отметить, что он представляет собой своеобразный ремень, который находится между блоком цилиндров и радиатором. При этом необходимо учитывать, что точное расположение данного узла напрямую зависит от конкретного производителя авто. В некоторых моделях он скрыт за различными защитными элементами, однако даже в этом случае к нему легко получить доступ, демонтировав крышку.

Если ознакомиться с фото, можно сделать вывод, что ремень ГРМ представляет собой замкнутую полоску из резины, оснащенную с внутренней стороны зубьями для лучшего сцепления с валами. При этом необходимо помнить, что подобные комплектующие предназначены для использования лишь в конкретной модели/серии авто и не являются универсальными.

Для чего необходим

Как было сказано ранее, ремень газораспределительного механизма необходим для корректной работы двигателя. Именно благодаря ему удается сделать работу коленвала и распредвала синхронной. Однако, нередко в конструкции автомобиля он служит и для выполнения других действий.

Так, данный узел может эксплуатироваться в качестве привода для насосного оборудования, предназначенного для:

  • охлаждающей жидкости;
  • моторного масла;
  • бензина/дизеля, в зависимости от используемого типа топлива.

Узел ГРМ невероятно важен. Необходимо поддерживать его в работоспособном состоянии во избежание появления серьезных проблем, для устранения которых потребуются внушительные затраты.

Принцип действия

Выяснив, как переводится ГРМ в автомобиле, необходимо отметить, что он используется для согласования работы распредвала и коленвала с помощью специальных зубьев, которые обеспечивают отличный уровень сцепления с поверхностями данных деталей.

При этом число таких зубьев строго ограничено и зависит от используемой модели авто. Например, ВАЗ 2112 оснащен сразу 136 зубьями, в то время, как другие модели могут иметь значительно больше или меньше.

Цепной механизм ГРМ

Классификация газораспределительных механизмов

Выяснив, как расшифровывается ГРМ, необходимо более подробно ознакомиться с существующими разновидностями подобных механизмов. Они отличаются между собой своими характеристиками, сроком службы и другими параметрами. Это следует учитывать при эксплуатации.

Наибольшее распространение получили следующие разновидности привода ГРМ:

  • ременной привод. Отличается низким уровнем шума при работе, что компенсируется низким уровнем прочности и возможным смещением фаз из-за недостаточного уровня натяжения;
  • цепной механизм. Благодаря уникальной конструкции, вероятность сбивания фазы значительно снижается, что обусловлено поддержанием оптимальной степени натяжения. При этом уровень шума у данного типа привода значительно выше, в связи с чем далеко не все автопроизводители устанавливают этот элемент;
  • шестереночный привод. Подобный вариант широко использовался в прошлом и отличается низкой стоимостью, высокой надежностью и практически неограниченным сроком службы. К числу недостатков подобного элемента можно отнести внушительные размеры узла.

Также стоит упомянуть, что существует также перечень разновидностей ГРМ, которые необходимо упомянуть. Прежде всего, это SOHC, предусматривающий наличие одного распредвала. Подобный элемент обладает низкой стоимостью и работает без серьезного шума.

Другим типом ГРМ является DOHC, который предусматривает наличие в конструкции второго распредвала, который монтируется неподалеку от первого. Отличается повышенной стоимостью, однако способен несколько уменьшить расход топлива за счет улучшенного заполнения цилиндров.

OHV отличается специфичным расположением распредвала — внизу, что позволяет упростить его конструкцию, а также сократить размеры агрегата. К недостаткам можно отнести небольшой крутящий момент, избыточную инерционность и малую мощность.

Причины поломок

Самыми распространенными поломками данного узла представляется обрыв или сбивание фазы. Это приводит к остановке работы двигателя, а также серьезным поломкам, требующим дорогостоящего ремонта. К числу наиболее вероятных причин поломок можно отнести чрезмерный износ, заклинивание помпы натяжителей или валов, а также недостаточный уровень натяжения.

Способы их устранения

Процедура устранения неисправностей значительно отличается и зависит от причины их появления. Чаще всего, ремень требуется натянуть до оптимального состояния, что можно сделать с помощью соответствующего механизма. Однако, при обрыве или других серьезных поломках, может потребоваться замена ГРМ.

Процедура довольно проста и предусматривает выполнение следующих действий:

  1. Демонтировать переднее колесо для получения доступа к шкиву коленвала.
  2. Снять ремень гидроусилителя руля, генератор, свечи и насосный механизм.
  3. Извлечь шкив и правую опору ДВС.
  4. Удалить изношенный ГРМ и установить на его место новый.

Далее, потребуется повторить все операции в обратно порядке, поочередно устанавливая на автомобиль демонтированные узлы. Благодаря простой конструкции, подобные манипуляции можно выполнить своими руками, значительно сэкономив на услугах специалистов.

Заключение

Ремень ГРМ представляется одним из важнейших узлов в конструкции авто. Он отвечает за корректную работу двигателя. Он бывает различных типов и, как правило, уникален для каждой модели авто. При необходимости автомобилист может заменить его самостоятельно, избежав дополнительных затрат.

Что такое ГРМ — расшифровка которого описана в данной статье, важно знать любому автолюбителю. Это необходимо для того, чтобы не было неприятных сюрпризов при выходе из строя какого-либо комплектующего газораспределительного механизма.

Что такое ГРМ в автомобиле?

ГРМ расшифровывается как газораспределительный механизм. Его назначение подавать в цилиндры воздушно-топливную смесь (ВТС) с определенной периодичностью, а также выводить из камер цилиндров отработанные газы. Вместо ВТС может поступать просто воздух, это зависит от конструкции двигателя в автомобиле. Мотор будет выполнять свои функции, если вовремя будут открываться и закрываться клапана и правильно ходить поршни в цилиндрах.

Газораспределительные механизмы различаются типом привода, идущего от коленвала. Он может быть цепным и ременным.

Отличаются ГРМ расположением распределительного вала в автомобиле:

  1. Клапаны могут располагаться сверху в головке цилиндра, а распределительный вал внутри блоков цилиндров. Благодаря клапанам приводятся в движение коромысла и штанги-толкатели. Преимуществом этой системы является простая конструкция и соответственно высокая надежность. Недостаток – большая инерционность, что не дает набирать высокие обороты, что снижает мощность.
  2. При нижнем расположении клапанов, они располагаются снизу тарелками вверх. Распредвал размещается снизу и от него непосредственно идет привод. Плюс этой системы — малый шум и простота изготовления. Минус — в сложной системе топливной системы, из-за этого падает мощность, так как происходит слабое насыщение камер качественной ВТС.
  3. Разновидностью ГРМ являются двигатели, в которых распределительный вал находится в головке цилиндров вместе с клапанами. Существуют моторы, в которых клапаны находятся с двух сторон от распредвала и приводятся в действие коромыслами, нанизанными на одну ось. Коромысла раскачивают кулачки на распределительном валу. К недостаткам системы относится высокая шумность и сложность настроек клапанных зазоров, а также большая нагрузка в местах контактов.
  4. Есть системы, где распредвал расположен над клапанами, тарелки которых находятся снизу. При такой конструкции распределительный вал двигает клапана с помощью толкателей цилиндрического типа. Недостаток системы в низкой эластичности двигателя и сложности настройки зазоров для клапанов. Эти системы, в свою очередь, делятся на два вида по количеству клапанов, приходящихся на один цилиндр: два и четыре.

Устройство ГРМ двигателя внутреннего сгорания

Механизм с клапанным газораспределением является самым распространенным среди ГРМ, устанавливаемых на 4-х контактных ДВС поршневого типа. ГРМ играет важную роль в правильном функционировании силового агрегата в автомобиле. Благодаря ему синхронизируется работа поршней и клапанов, которые движутся в нужных фазах. Без этой синхронизации мотор работать не будет.

Для чего служит ремень ГРМ

Теперь разберемся, что такое ремень ГРМ, какой принцип действия. Его основное назначение — связывать между собой распредвал и коленчатый вал.

Назначение и принцип действия устройства

Привод ГРМ представляет собой резиновое изделие с зубчатой внутренней поверхностью. Изготовленный из прочной резины, он надевается на коленвал и на одну или несколько шестерен распредвала. Назначение зубьев — обеспечивать хорошее сцепление и исключать проскальзывание. Их количество строго определено, так как от того зависит синхронизация коленвала и распредвалов. Например, на двигателях ВАЗ-2111 и ВАЗ-2112 устанавливаются ремни распредвалов с 111 и 136 зубьями соответственно.

Ремень газораспределительного механизма

Провод распредвала является важной комплектующей автомобиля, поэтому следует разобраться, что такое ремешок ГРМ, и постоянно контролировать его состояние. Выполнять замену следует согласно регламента через 30-45 тысяч километров пробега или при повреждении его частей. При несвоевременной замене ремень может оборваться, что приведет к (в лучшем случае), остановке машины, в худшем к поломке ДВС и его капремонту или замене. Причина этого в том, что при разрыве или соскоке ремня исчезает синхронизация валов, в результате поршни начинают ударять по клапанам. Так как это чаще всего происходит на высоких оборотах, комплектующие быстро приходят в негодность.

Продлить срок службы двигателя позволяет правильная его эксплуатация. Не стоит запускать двигатель с помощью буксировки, именно в эти моменты большая вероятность обрыва и соскока ремня ГРМ, что приводит к поломке силового агрегата. Дешевле найти и устранить причину неполадки, или вызвать эвакуатор, чем делать капитальный ремонт силовому агрегату. Кроме синхронизации валов, ремень может выполнять функцию привода для насоса:

  • охлаждающей жидкости;
  • масла;
  • топлива с высоким давлением и др.

От исправной работы ГРМ и ремня зависит правильное функционирование двигателя в автомобиле, поэтому следует следить за состоянием системы газораспределения: соблюдать регламентные проверки и вовремя выполнять замены комплектующих, которые пришли в негодность.

Расшифровка обозначений ремня ГРМ

Расшифровку обозначений ремня газораспределительного механизма по международным стандартам можно рассмотреть на примере ремня для силового агрегата ВАЗ-2111. На этих двигателях устанавливается ремень ISO-58111×19. Первые две цифры – 58 – содержат зашифрованную серию зубьев. В рассматриваемом случае шаг и профиль без желобка, полукруглой формы с высотой 3,5 мм. Следующие цифры – 111 – означают количество зубьев. За знаком X идет цифра 19, обозначающая ширину ремня. Могут встретиться зубья в форме скругленной трапеции (эвольвентные). Они полностью могут заменяться описанными выше.

Многие производители зубчатых ремней указывают не обозначение по ISO, а номер, который соответствует собственному каталогу. Ниже приведена таблица с обозначениями и краткими характеристиками ремней разных производителей.

Зубчатый ремень фирмы Dayco

ПроизводительОбозначения ремня
ДВС 8VДВС 16V
ContitechCT 527CT 996Ремни марки поставляются во многие страны мира. Они могут устанавливаться как на отечественные, так и на импортные марки машин.
BoschZP 1 987 949 095ZP 1 987 049 559Надежные, малошумные обеспечивают синхронную передачу в течение всего срока эксплуатации. Имеют широкое применение.
Gates55215539Компания находится на рынке уже более 100 лет, предлагает широкий спектр приводов как для зарубежных, так и для отечественных автомобилей.
Dayco111 SP 190 EEU136 SP 254 HРемни обладают высоким износостойкими качествами. Компания поставляет 40 лет ведущим фирмам продукцию для первичной комплектации, поэтому имеет безупречную репутацию.

Важны не только геометрические параметры, но также и эксплуатационные характеристики зубчатых ремней. Ремни должны быть:

  • прочными на разрыв;
  • надежными;
  • соединение с основой должно выдерживать эксплуатацию в широком диапазоне температур;
  • наработка должна выдерживать до полного износа;
  • после наработки должно существовать допустимое удлинение.

Т

Как расшифровывается ремень грм в автомобиле


расшифровка аббревиатуры, назначение устройства в автомобиле и его принцип действия, обозначения на ремешке

Газораспределительный механизм (ГРМ) — узел, который состоит из множества конструктивных элементов, работающих синхронно. В этой статье мы расскажем, какая используется расшифровка для ремня ГРМ и в чем заключается принцип действия механизма в целом.

Содержание

Открытьполное содержание

[ Скрыть]

Что такое ГРМ?

Прежде чем разобрать, как переводится и расшифровывается аббревиатура ремня ГРМ, рассмотрим, для чего предназначен газораспределительный механизм двигателя в машине и его принцип работы. ГРМ представляет собой распределительное устройство силового агрегата автомобиля, использующееся для дозировки цилиндров установленным количеством горючей смеси. Процедура дозирования при этом осуществляется в определенные временные промежутки.

Устройство и принцип действия

Сам узел представлен головкой блока цилиндров мотора машины, на которой устанавливаются все конструктивные компоненты системы — клапаны, втулки, посадочные седла, пружины, рокера, распредвал, а также корпус подшипниковых устройств. В зависимости от особенностей и типа силового агрегата узел может подавать воздух в цилиндры как с горючим, так и отдельно.

Клапаны устанавливаются в специально предназначенных для их монтажа втулках, расположенных в головке БЦ. Они крепятся благодаря так называемым тарелкам, пружинным элементам и стопорным деталям. Сверху монтируются рокера с возвратной пружиной. Также здесь есть рабочая поверхность, по которой скользят кулачки распределительного вала, издавая при этом минимум посторонних звуков. Верхней конструктивной составляющей является распредвал, установленный в подшипниковые устройства. На более старых авто он монтируется в корпус вкладышей.

Устройство ремня ГРМ

Принцип действия начинается с момента вращения звездочки распредвала, которая запускает определенный такт. В результате в работу вступает сам вал. На нем в определенном порядке имеются кулачки, которые должны соответствовать такту.

Когда при запуске силовой агрегат начинает работать с первого цилиндра, то кулачок 1 бьет по рокеру. Последний преодолевает усилие пружинной детали и опускает клапан в самый низ. В результате вращения кулачок соскакивает с поверхности рокера, и тот под давлением пружинки перемещается в изначальное положение. Это приводит к возвращению клапана, который в итоге закрывает камеру сгорания. Аналогично происходит с другими цилиндрами.

Вся процедура синхронизируется с работой коленвала силового агрегата. Если один из клапанов откроется не вовремя, это приведет к невозможности запуска двигателя.

Поэтому в качестве привода газораспределительного механизма применяется коленчатый вал.

Из ролика канала «Сделано в гараже» можно узнать о последствиях обрыва ремня ГРМ.

Виды

Газораспределительные механизмы могут отличаться между собой по месту нахождения распредвала в машине:

  1. Распредвал установлен внутри ГБЦ, а клапана — на верхней части головки. Это позволяет элементам запускать движение так называемых коромысел и штанг-толкателей. Основное достоинство такого механизма заключается в простоте конструкции и надежности системы в целом. Минус — высокая инерционность, в результате чего силовой агрегат не способен быстро набирать обороты, что приводит к потере мощности.
  2. Клапаны могут располагаться в нижней части тарелками вверх. Распределительный вал устанавливается внизу, привод идет от него. Достоинство этого механизма заключается в отсутствии шума. Основной недостаток — сложная по конструкции топливная система. В результате слабого насыщения камеры сгорания топливовоздушной смесью снижается мощность двигателя.
  3. Распредвал может быть установлен непосредственно в головке блока цилиндров с клапанами. Элементы располагаются по бокам от распределительного вала и начинают работать в результате воздействия коромысел, находящихся на одной оси. Эти детали раскачивают кулачки на распредвале. Минусом таких устройств является высокая шумность, а также сложность регулировки зазоров клапанов. Кроме того, в месте контакта устройство работает под высокой нагрузкой.
  4. В некоторых силовых агрегатах распределительный вал устанавливается над клапанами, а тарелки этих элементов расположены снизу. Сам вал в таких моторах приводит в действие клапаны посредством толкателей, находящихся в цилиндрическом корпусе. Основной недостаток такой конструкции заключается в низкой эластичности агрегата и сложности регулировки зазоров.

Для чего служит ремень?

Ремень газораспределительного механизма представляет собой деталь, назначение которой заключается в выполнении функции связующего звена.

Благодаря ремню ГРМ распределительный и коленчатый вал работают синхронно, что способствует правильному функционированию двигателя в целом. В этом заключается необходимость применения ремешка.

Обозначения на ремешке

Разберем несколько примеров перевода расшифровки на ремне ГРМ:

  1. ISO-58111х19. В первых двух цифрах (58) зашифрована серия зубчиков, использующихся на изделии. В этом случае шаг и профиль будут без желобка, форма полукруглая, а высота составляет 3,5 мм. Затем идут три цифры (111), которые указывают на число зубьев. По цифре 19 можно определить ширину изделия. В продаже бывают ремни, зубчики которых выполнены в виде округленной трапеции.
  2. 58127х3/4 HSN. Здесь первые две цифры также обозначают серию зубчиков. Цифры 127 указывают на их число, но нужно учесть, что в ремешках, относящихся к серии 40, это количество условно. Цифры 3/4 говорят о ширине изделия в дюймах. В данном случае она также составляет 19 мм. Метка HSN в самом конце обозначает, что изделие изготовлено из прочного высоконасыщенного нитрила. Этот материал доказал свою прочность. Если таких букв в конце нет, то ремешок выполнен из неопренового каучука.
Таблица: Маркировка ремней

Производители могут по-разному обозначать маркировку своих изделий. В таблице показано, как расшифровать значения ГРМ.

Цепной или ременной привод

Для обеспечения вращения двух валов применяются ремни или цепи. Цепная передача использовалась в машинах изначально. Цепи могут иметь от одного до трех рядов звеньев, здесь все зависит от мощности силового агрегата.

Цепь: преимущества и недостатки

Достоинство цепи заключается в высоком ресурсе эксплуатации. Ее растяжение компенсируется за счет специально установленного натяжителя. По сравнению с ремешком она функционирует намного дольше.

Цепь необходимо менять только при значительном растяжении или повреждении и обрыве, что происходит довольно редко.

Это единственное преимущество цепной передачи.

Минусы таких устройств:

  1. Использование цепи влияет на шумность работы силового агрегата. Однорядные изделия издают не так много шума, но двух- и трехрядные цепи более громкие. Их применение способствует довольно шумной работе двигателя машины.
  2. Блоки цилиндров, в которых используется цепь, по конструкции представляют собой более сложные устройства. Из-за этого процедура замены изделия значительно усложняется, поскольку автовладельцу нужно иметь прямой доступ к коленвалу.
Ремень: плюсы и минусы

Основные плюсы ременных передач:

  1. Если двигатель оборудован ремнем ГРМ, то такое изделие будет работать значительно тише. Водитель может услышать только один звук при функционировании силового агрегата — слабый стук клапанов.
  2. Простота замены по сравнению с цепной передачей. Если подготовиться, то можно поменять ремень самостоятельно.

Недостатки:

  1. Низкий ресурс эксплуатации привода по сравнению с цепной передачей. В результате длительного использования ремешок обрывается, а это может стать причиной серьезных неисправностей. Восьмиклапанные двигатели практически не страдают от обрывов. В случае с моторами, оборудованными 16 клапанами, сами элементы могут погнуться в результате обрыва. Это приведет к необходимости проведения капитального ремонта, стоимость которого будет значительно выше, чем замена ремешка. Иногда сокращение ресурса и обрыв ремня приводит к образованию трещин на головке или самом блоке цилиндров. Единственным вариантом решения проблемы будет установка новой ГБЦ, при этом меняется и прокладка.
  2. Необходимость замены натяжного ролика вместе с ремнем. В некоторых случаях автовладельцам также надо менять водяное насосное устройство и комплект шайб. Ресурс эксплуатации ремешка в среднем составляет около 60 тысяч км пробега. Но если учесть сложные условия использования и наличие брака во многих запчастях, специалисты рекомендуют менять ремень раньше.

Фотогалерея

На фото можно посмотреть, как выглядит цепной и ременной привод ГРМ.

Цепной привод ГРМ
Ременной привод ГРМ
 Загрузка ...

Видео «Ресурс эксплуатации ремней ГРМ»

О фактическом ресурсе эксплуатации ремней ГРМ можно узнать из ролика, снятого каналом Avto-Blogger.

Ремень ГРМ (распредвал) - Википедия

Ремень ГРМ , цепь ГРМ или Cambelt является частью двигателя внутреннего сгорания, который синхронизирует вращение коленчатого вала и распределительного вала (валов), так что клапаны двигателя открываются и закрываются в надлежащее время в течение каждый цилиндр впускных и выпускных ударов. В двигателе с натягом ремень ГРМ или цепь также имеют решающее значение для предотвращения удара поршня по клапанам. Ремень ГРМ обычно представляет собой зубчатый ремень - приводной ремень с зубцами на внутренней поверхности.Цепь ГРМ представляет собой роликовую цепь.

Многие современные серийные автомобильные двигатели используют зубчатый ремень [i] для синхронизации вращения коленвала и распределительного вала; некоторые двигатели, в частности кулачковые в блочных конструкциях, использовали шестерни для привода распределительного вала, но это было редкостью для конструкций OHC. Использование зубчатого ремня или цепи вместо зубчатого привода позволяет разработчикам двигателей размещать распределительный вал (ы) дальше от коленчатого вала, а в двигателях с несколькими распределительными валами зубчатый ремень или цепь также позволяет размещать распределительные валы дальше друг от друга.Цепи ГРМ были распространены на серийных автомобилях в течение 1970-х и 1980-х годов, когда ремни ГРМ стали нормой, но цепи ГРМ в последние годы стали возрождаться. Цепи газораспределительного механизма, как правило, более долговечны, чем ремни ГРМ, хотя ни один из них не столь долговечен, как зубчатый привод, однако ремни ГРМ легче, дешевле и работают тише.

Применение двигателя [править]

Замена ремня ГРМ на авто

В двигателе внутреннего сгорания применение зубчатого ремня или цепи соединяет коленчатый вал с распределительным валом (валами), которые, в свою очередь, управляют открытием и закрытием клапанов двигателя.Четырехтактный двигатель требует, чтобы клапаны открывались и закрывались один раз при каждом обороте коленчатого вала. Ремень ГРМ делает это. Он имеет зубья для поворота распредвала (ов), синхронизированного с коленчатым валом, и специально разработан для конкретного двигателя. В некоторых конструкциях двигателя ремень ГРМ также может использоваться для привода других компонентов двигателя, таких как водяной насос и масляный насос.

типов [править]

Зубчатые или цепные системы также используются для соединения коленчатого вала с распределительным валом в правильное время.Однако шестерни и валы ограничивают взаимное расположение коленчатого вала и распределительных валов. Даже там, где коленчатый вал и распределительный вал (ы) расположены очень близко друг к другу, как, например, в двигателях с толкателем, большинство конструкторов двигателей используют короткую цепную передачу, а не прямую передачу. Это связано с тем, что зубчатые передачи страдают от частого изменения крутящего момента, поскольку профили кулачка «отскакивают» от привода от кривошипа, что приводит к чрезмерному шуму и износу. Зубчатые или нейлоновые зубчатые колеса с большей упругостью часто используются вместо стальных зубчатых колес, где используется прямой привод.Коммерческие двигатели и авиационные двигатели используют только стальные шестерни, так как шестерня с волокнистым или нейлоновым покрытием может выйти из строя внезапно и без предупреждения. [1]

Ремень или цепь обеспечивают гораздо большую гибкость в относительном расположении коленчатого вала и распределительных валов.

Хотя цепи и зубчатые колеса могут быть более долговечными, резиновые композитные ремни работают тише (в большинстве современных двигателей разница шума незначительна), они менее дороги и более эффективны, поскольку они легче по сравнению с зубчатым колесом или цепная система.Кроме того, ремни ГРМ не требуют смазки, что очень важно для цепи ГРМ или зубчатых колес. Ремень ГРМ - это специальное применение синхронного ремня, используемого для синхронной передачи мощности вращения.

Ремни ГРМ обычно покрыты металлическими или полимерными крышками ремней ГРМ, которые требуют снятия для проверки или замены. Производители двигателей рекомендуют замену через определенные промежутки времени. [2] Производитель может также рекомендовать замену других деталей, таких как водяной насос, при замене ремня ГРМ, поскольку дополнительные расходы на замену водяного насоса незначительны по сравнению со стоимостью доступа к ремню ГРМ.В двигателе с помехами или в клапане, проходящем по пути поршня, выход из строя ремня ГРМ (или цепи ГРМ) неизменно приводит к дорогостоящим и, в некоторых случаях, непоправимому повреждению двигателя, так как некоторые клапаны будут оставаться открытыми, когда они Не должно быть и, следовательно, будет поражен поршнями.

Признаки того, что цепь привода ГРМ может потребоваться заменить, включают в себя дребезжащий звук с передней части двигателя. [3]

Сбой [править]

Пара тарельчатых клапанов согнулась при столкновении с поршнем после обрыва ремня ГРМ при 4500 об / мин

Ремни ГРМ должны заменяться на рекомендованном производителем расстоянии и / или промежутках времени.Невыполнение замены ремня может привести к полному выходу из строя или катастрофическому отказу двигателя, особенно в двигателях с помехами. [4] График технического обслуживания владельца является источником интервалов замены ремня ГРМ, как правило, каждые 30 000–50 000 миль (50 000–80 000 км). [5] Обычно натяжитель ремня ГРМ заменяется одновременно с заменой ремня. На некоторых двигателях, где насос охлаждающей жидкости приводится в действие ремнем ГРМ, насос охлаждающей жидкости также обычно заменяется.

Обычные режимы выхода из строя зубчатых ремней - это либо зачищенные зубья (которые оставляют гладкий участок ремня, где может проскальзывать зубчатая передача), либо расслоение и растяжение волоконных сердечников. Разрыв ремня из-за природы волокон с высоким растягиванием встречается редко. [6] Часто забывают, что грязь и грязь, которые смешиваются с маслом и смазкой, могут медленно изнашиваться на ремне и материалах, ускоряя процесс износа, вызывая преждевременный выход из строя ремня. [7] Правильное натяжение ремня имеет решающее значение - он слишком ослаблен, ремень натянут, слишком натянут, и он будет скулить и создавать чрезмерную нагрузку на подшипники зубьев.В любом случае срок службы ремня будет резко сокращен. Помимо самого ремня, также распространенным является выход из строя натяжителя и / или различных зубчатых и промежуточных подшипников, приводящий к срыву ремня.

При замене автомобильного ремня ГРМ необходимо следить за тем, чтобы движения клапана и поршня были правильно синхронизированы. Неправильная синхронизация может привести к проблемам с синхронизацией клапанов, что, в свою очередь, может привести к столкновению клапанов и поршней в двигателях помех.Это не проблема, характерная только для ремней ГРМ, поскольку та же проблема существует со всеми другими методами газораспределения, такими как шестерни или цепи.

Строительство и дизайн [редактировать]

Ремень ГРМ обычно представляет собой резину с высокопрочными волокнами (например, из стекловолокна или тварона / кевлара), проходящими по длине ремня в качестве элементов натяжения. [8] Сам ремень изготовлен из прочных материалов, таких как формованный полиуретан, неопрен или сварной уретан с различными стандартными, нестандартными или метрическими шагами. [9] Расстояние между центрами двух соседних зубьев ремня ГРМ называется шагом. [10]

Резина разлагается при более высоких температурах и при контакте с моторным маслом. Таким образом, срок службы ремня ГРМ снижается в горячих или негерметичных двигателях. Новые или более дорогие ремни изготавливаются из термостойких материалов, таких как «высоконасыщенный нитрил» (HSN). [ цитирование необходимо ] На срок службы армирующих шнуров также сильно влияют вода и антифриз.Это означает, что должны быть приняты особые меры предосторожности для внедорожных применений, чтобы вода могла стекать или быть герметичной от контакта с ремнем.

Старые ремни имеют трапециевидную форму, что приводит к высокой степени износа зубов. Новые технологии производства позволяют делать изогнутые зубы тише и дольше.

Ремни ГРМ могут использоваться для изменения характеристик двигателя. Ремни ГРМ могут растягиваться при высоких оборотах, замедляя кулачок и, следовательно, зажигание. [11] Более прочные, послепродажные ремни не будут растягиваться, и сроки сохраняются. [12] С точки зрения конструкции двигателя, «сокращение ширины ремня ГРМ уменьшает [s] вес и трение». [13]

История [править]

Первый известный ремень ГРМ был использован в 1945 году. [14] В 1950-х годах Билл Девин создал специальный гоночный автомобиль Panhard с сильно модифицированным двигателем с использованием цилиндров и головок Norton Manx и зубчатого резинового ремня, приводящего в движение верхний распределительный вал на каждом Norton крышка цилиндра. Скотт, Джордж. Carley, Larry (2005). «Цепи, зубчатые колеса и ремни». Интернет-библиотека автомобильных технических статей Carley . AA1Car Помощь в диагностике и ремонте автомобилей. Получено 2006-06-09. - «Вопреки тому, что вы думаете, резиновые зубчатые ремни не растягиваются с накопленным пробегом и износом. Они усилены прядями из стекловолокна, что делает их практически не растягиваемыми. После того, как коленвал соединится с кулачковой приводной схемой миллионы раз, пряди могут стать хрупким и может начать ломаться. Темпл, Стив (2004). «Вот ваш ремень ГРМ: синхронизация распределительного вала и коленчатого вала». Ноу-хау . Авансовые Автозапчасти. Архивировано из оригинального на 2006-04-13. Получено 2006-06-09. В более ранних двигателях распределительные валы часто приводились в движение от коленчатого вала. Позже конструкторы силовых установок разработали цепные приводы в конфигурациях OHV (верхний клапан), которые позволили обеспечить некоторую гибкость при размещении распределительного вала, чтобы можно было использовать более короткие толкатели для повышения производительности и эффективности. Norbye, Jan P. (1984). «Расширение совершенства: 5-я и 3-я серия». BMW - приводные машины Баварии . Skokie, IL: Международная публикация. п. 191. ISBN 0-517-42464-9 . CS1 maint: ref = harv (ссылка)

Внешние ссылки [редактировать]

, 5 Симптомы плохого ремня ГРМ и стоимость замены (не отрывайтесь!)

Обновлено

Ремень ГРМ расположен перед двигателем вашего автомобиля. Он сделан из прочного резинового материала, в состав которого входят шнуры, усиленные нейлоном. Таким образом, срок службы ремня ГРМ может быть сохранен.

Ищете хорошее онлайн руководство по ремонту? Нажмите здесь, чтобы увидеть 5 самых популярных вариантов.

Пока ремень привода ГРМ движется внутри двигателя, он находится под большим напряжением и по этой причине имеет тенденцию быстро изнашиваться.В результате вам придется регулярно менять ремень ГРМ, определяемый производителем автомобиля.

Если вы допустите износ ремня ГРМ и не замените его, это может привести к значительным дорогостоящим повреждениям вашего двигателя.

Принцип работы ремня ГРМ

Ремень ГРМ соединяет распределительный вал с коленчатым валом, который управляет поршнями двигателя. Что касается распределительного вала, он отвечает за открытие и закрытие клапанов.

В целом, ремень ГРМ обеспечивает наилучшую работу двигателя, контролируя синхронизацию коленчатого вала и распределительного вала.

Симптомы плохого ремня ГРМ

Если у вас плохой или изношенный ремень ГРМ, могут возникнуть следующие симптомы. После того, как вы испытаете один или несколько из этих симптомов, попросите сертифицированного технического специалиста или механика осмотреть ремень ГРМ, а затем замените его при необходимости.

# 1 - грубая работа двигателя на холостом ходу

На зубчатых ремнях имеются зубья, которые сцепляются с зубчатыми колесами при вращении различных частей и компонентов двигателя. Если эти зубья когда-нибудь начнут отваливаться или становиться хрупкими, зубчатый ремень начнет соскользнуть с шестерен.

Как только это произойдет, зубья упадут прямо на шестерни и образуют толчок в двигателе. Хуже всего то, что двигатель начнет глохнуть, потому что время распредвала выключено.

# 2 - пропуски зажигания в двигателе

Скорострельность двигателя может быть под угрозой из-за износа ремня ГРМ. Если ремень ГРМ соскользнет с зубчатых колес и упадет на распределительный вал, один из цилиндров откроется и закроется слишком рано.

Если это произойдет, может произойти перебои зажигания в двигателе, что означает необходимость немедленной замены ремня.Если вы не замените ремень в ближайшее время, двигатель может быть поврежден.

# 3 - дым от двигателя

Если на улице зима и холодно, может быть трудно определить, действительно ли огромное количество дыма, выходящего из вашей выхлопной трубы, действительно безвредно для пара или водяного пара. Но если вы видите слишком много дыма, который выглядит необычно даже для зимы, то это может быть связано с проблемой ремня ГРМ.

В верхней части каждого цилиндра есть два отверстия, которые отвечают за выпуск выхлопных газов и впуск воздуха.Открытие и закрытие этих отверстий синхронизировано с тем, как движутся цилиндры и как вращается распределительный вал.

Если у вас изношен ремень ГРМ, он станет несинхронизированным, что означает, что выхлоп будет выпущен, а воздух будет впущен в неподходящее время. Результатом будет много дыма, выходящего из вашей выхлопной системы.

# 4 - Снижение давления масла

Ремень ГРМ вращает шестерни распределительного вала. Если ремень не работает, он может пропустить и сломать части распределительного вала.Некоторые из этих частей могут упасть в масляный поддон автомобиля, что приведет к падению давления масла в нижней части двигателя.

Это приведет к полной поломке двигателя. Единственный способ оправиться от этого - восстановить весь двигатель.

# 5 - Поршни или сломанные клапаны

Худшим симптомом, который вы можете испытать, является срезание или поломка ремня ГРМ. В этом случае коленчатый вал начнет вращаться самостоятельно и не будет синхронизирован с движением распределительного вала.

Как только это произойдет, поршень вступит в контакт с клапанами при их открытии. Это может привести к изгибу клапанов или повреждению поршня.

Если вы хотите предотвратить дальнейшее повреждение вашего двигателя, немедленно выключите его, как только вы почувствуете этот симптом, и есть вероятность, что вы можете избежать серьезных повреждений двигателя.

Средняя стоимость замены ремня ГРМ

Стоимость замены ремня ГРМ зависит от количества рабочих часов, потраченных на работу по замене.В конце концов, в некоторых автомобилях гораздо сложнее получить доступ к некоторым компонентам, таким как ремень ГРМ.

Для экономичных автомобилей с небольшими двигателями рабочая сила должна быть дешевле для этого, потому что их легче разобрать. Но если вы едете на внедорожнике или грузовике, у них есть двигатели побольше, что означает, что вы будете платить больше денег.

Средняя стоимость замены ремня ГРМ составит от 300 до 500 долларов в общей сложности (больше для больших легковых, грузовых автомобилей и внедорожников). Сам зубчатый ремень обычно стоит менее 50 долларов, но большая часть работы зубчатого ремня тратится на рабочую силу.

Стоимость рабочей силы будет от 250 до 450 долларов и более. Скорее всего, к этим ценам будут добавлены налоги и сборы.

ПРИМЕЧАНИЕ: Часто рекомендуется заменять водяной насос в то же время, когда он там, так как он находится в той же зоне. Это может стоить немного больше для нового водяного насоса, но вы сэкономите много денег на трудозатратах, если будете делать это позже.

Читайте также: Средняя стоимость замены рулевой колонки

Когда следует заменить ремень ГРМ?

Ремень ГРМ - это одна из тех вещей, которую необходимо заменить в соответствии с графиком производителя автомобилей.Чаще всего это будет между каждыми 75 000 и 100 000 миль . Проверьте руководство вашего владельца для точного графика для вашего автомобиля.

Замена ремня ГРМ - это не та вещь, которую вы можете просто отложить на неопределенное время. В конце концов, ремень порвется, и вы можете получить тысячи долларов повреждения двигателя. Это просто не стоит риска.

Процесс замены ремня ГРМ

Если у вас нет большого опыта по ремонту авто, замена ремня ГРМ - это не простая самостоятельная работа и должна выполняться профессионалом.

Механик должен получить доступ к крышке ГРМ двигателя, сняв различные аксессуары. Сняв крышку, механик проанализирует ремень ГРМ и его шкивы, чтобы увидеть, что необходимо заменить.

В этот момент он начнет снимать ремень ГРМ и заменить его на новый. Скорее всего, они заменят шкивы, натяжители и водяной насос, если они считают это важным.

Как только все новые детали будут установлены, он наденет крышку привода ГРМ и все другие детали, которые были сняты.Теперь, когда все это собрано вместе, его можно проверить при запуске двигателя.

Двигатель работает так, как должен? Время газораспределения хорошее? Если ответ на оба вопроса - да, то вы в хорошей форме. Заплатите механику и тогда все готово.

Регулировка ремня ГРМ распределительного вала

Натяжение зубчатого ремня, приводящего в движение верхний распредвал должны проверяться с интервалами, установленными программой обслуживания, изложенной в руководстве по эксплуатации автомобиля. Проверьте это также всякий раз, когда вы снимаете и устанавливаете ремень или крышка цилиндра ,

Ford, верхний распредвал, двигатель

В двигателе Ford с верхним распределительным валом натяжение устанавливается автоматически, когда два болта ослаблены на натяжителе.

Натяжитель ремня является регулируемым пластина с жокейским колесом или роликом. Если он неправильно отрегулирован - слишком ли он ослаблен или слишком тугой - это может вызвать шум и быстрый износ.

Снятие крышки приводного ремня

Открутите болты крышки ремня.

на большинстве двигатели некоторые детали необходимо снять, прежде чем снимать крышку с зубчатого ремня.

ослабить генератор регулировочные болты и нажмите генератор по направлению к двигатель ослабить поклонник ремень или ремень привода генератора; ослабить ремень.При установке натягивайте его правильно, как описано в Проверка, регулировка и установка приводных ремней ,

На некоторых автомобилях шкив коленвала должен быть снят. Открутите крепежный болт.

Обычно крышку можно снять, не снимая коленчатый вал шкив. Иногда, однако, это должно быть удалено; к отпустите его, открутите крепежный болт шкива и отожмите шкив отверткой.

Открутите болты крышки ремня и осторожно снимите крышку.Натяжное колесо находится ниже распределительный вал шкив.

Регулировка натяжения ремня Ford

Ослабьте болт поворотной пружины с помощью специального шлицевого инструмента, прикрепленного к торцевому ключу.

натяжения устанавливаются автоматически посредством пружины, когда два болта ослабло - болт фиксирующего болта и поворотные пружин.

Сначала ослабьте стопорный болт слева. Для ослабления болта шарнирной пружины вам нужен специально шлицевый инструмент, который припадки в ручку торцевого ключа; это может быть куплено в отделе запчастей дилера Форда или в большинстве автомобильных принадлежностей.

Дайте шкиву коленчатого вала два полных оборота по часовой стрелке, чтобы выровнять натяжение ремня. Убедитесь, что зажигание выключено или аккумулятор отключен.

Чтобы выровнять натяжение ремня, используйте гаечный ключ или торцовый ключ на болте шкива коленвала и поверните коленчатый вал на два оборота. по часовой стрелке ,

Сначала затяните стопорный болт, чтобы удерживать натяжитель в новом положении. Затяните болт поворотной пружины, который имеет точную настройку крутящего момента.

Затяните стопорный болт, затем используйте шлицевый инструмент в Гаечный ключ затянуть болт поворотной пружины. Это должно быть затянуто с точностью крутящий момент установка; сверьтесь с рисунком у дилера или в руководстве по обслуживанию автомобиля.

Установите крышку приводного ремня и ремень вентилятора.

Регулировка натяжения ремня серии Leyland '0'

На двигателях Leyland серии O натяжение ремня измеряется с помощью пружинного баланса и регулируется вручную.

Натяжитель ремня не имеет автоматический весна. Чтобы измерить натяжение, используйте пружинный баланс с изогнутым крюком в форме буквы L, чтобы он плотно прилегал к ремню. (При необходимости используйте отдельный крючок L.) Весы пружины должны быть в состоянии измерять не менее 13 фунтов (6 кг).

Установите крюк на ремень посередине между распределительным валом и коленчатым валом. звездочки на уровне Помпа заглушка впускного шланга. Потяните пружинный баланс до тех пор, пока край ремня не совпадет с поднятой отметкой на заглушке впускного шланга водяного насоса.

Весы должны быть 11 фунтов (5 кг) для использованного ремня, 13 фунтов (6 кг) для нового ремня. Если это не так, отрегулируйте натяжение.

Натяжитель представляет собой ролик, который опирается на внешнюю поверхность ремня. Он имеет два регулировочных болта, один из которых установлен на пазу. Ослабьте оба болта настолько, чтобы вы могли сдвинуть натяжитель.

При необходимости переместите натяжитель, чтобы натянуть или ослабить ремень. Зафиксируйте его, затянув болт над пазом.

Еще раз проверить натяжение и при необходимости отрегулировать.Если все правильно, затяните оба болта и установите на место ремень ГРМ чехол и ремень вентилятора.

Как использовать пружинные весы

Проверьте натяжение ремня ГРМ с помощью пружинного баланса с L-образным крюком. Потяните ремень, чтобы выровнять его по отметке на впускной трубе насоса. Ослабьте крепежные болты и переместите натяжитель ремня, чтобы отрегулировать натяжение.

Регулировка натяжения некоторых VW, Vauxhall и аналогичных ремней

На некоторых VW, Vauxhall и подобных двигателях натяжение ремня проверяется скручиванием, а натяжитель регулируется вручную.

Натяжитель ремня не имеет автоматической пружины. Проверьте натяжение, проворачивая ремень большим и указательным пальцами по середине самой длинной прямой линии между двумя главными звездочками.

Если натяжение ремня правильное, вы можете просто повернуть его на 90 градусов.Если вы можете повернуть его больше или меньше, натяжение необходимо отрегулировать.

Натяжение ремня правильное, если вы можете просто повернуть его на 90 градусов большим и указательным пальцами.

Ослабьте единственную гайку в пазе натяжного узла. Сдвиньте натяжитель по часовой стрелке, чтобы увеличить натяжение, а другой способ уменьшить его.

Затянуть гайку натяжителя и снова проверить натяжение. Отрегулируйте при необходимости.

Ослабьте гайку и сдвиньте узел натяжителя по часовой стрелке, чтобы увеличить натяжение.

На некоторых автомобилях VW натяжение ремня регулируется путем ослабления насос крепежные болты и отвод насоса от цилиндр блок.

Если натяжение ремня правильное, установите крышку ремня ГРМ и ремень привода генератора.

Натяжитель на водяном насосе

На некоторых старых автомобилях VW ремень натянут вокруг звездочки водяного насоса. Чтобы отрегулировать натяжение, ослабьте крепежные болты водяного насоса и отведите водяной насос от блока цилиндров.,

Что это - ГРМ? Расшифровка ГРМ

Как звучит расшифровка ГРМ наверняка многие знают. Да, это газораспределительный механизм. Но вот что он делает, да какими свойствами должен обладать, не каждый скажет. Стоит отметить, что механизм этот тем сложнее, чем больше клапанов установлено в моторе. Например, большинство бюджетных автомобилей оснащены 8-клапанными моторами. Они проще в эксплуатации, мощность меньшая, да и ремонт проводится достаточно просто. Особенно замена ремня ГРМ, так как в системе предусмотрен всего один распределительный вал. Меньше меток – выше вероятность точной установки.

Распредвал в механизме газораспределения

Итак, начать стоит с самого главного узла. Конечно, по степени важности их разделение проведено чисто условно, так как даже самый маленький болтик или шпонка играют значительную роль. Но все же распределительный вал – это основа, без него газораспределительный механизм двигателя не сможет работать. С его помощью производится смещение клапанов, они своевременно открываются и закрываются, чтобы впустить в камеру сгорания топливовоздушную смесь, либо выпустить из нее отработавшие газы.

Роль клапанов

Упомянули про клапаны, но без них-то система тоже не сможет функционировать. Они устанавливаются в головке блока цилиндров. В ГБЦ имеются пастели, в которые упираются тарелки поршней. Необходимо, чтобы прилегание плоскостей было максимально герметичным. Только в таком случае можно обеспечить высокую мощность двигателя. Расшифровка ГРМ говорит о том, что распределительный вал должен приводиться в движение. Для этой цели используется ременный механизм, который приводит в движение зубчатый шкив распределительного вала. А для регулирования натяжения ремня используется специальный ролик.

Какую роль играют клапаны в ГРМ

Теперь стоит поговорить о функциях клапанов. Для того чтобы оценить по достоинству их работу, нужно взглянуть на то, как двигатель будет функционировать, если их не будет. Для примера можно взять двухтактные моторы, которые и по сей день используются на мотокосах, бензопилах, на некоторых мопедах и мотоциклах. Во-первых, уровень шума у мотора существенно выше. Это происходит за счет того, что камера сгорания никак не отделена от выхлопной системы. Во-вторых, мощность двигателя существенно ниже, так как герметичность камеры сгорания меньше.

Можно также отметить, что правильная работа газораспределительного механизма четырехцилиндрового двигателя – это залог высокой мощности и крутящего момента. А построить двухтактный четырехцилиндровый двигатель оказывается намного сложнее, а порой и вовсе невозможно. Да и есть ли смысл, если выжать из него максимальные показатели невозможно? Также вспомните о том, что двухтактные двигатели нуждаются в том, чтобы к топливу производилась добавка масла. Вы будете на заправке в бак постоянно отмерять и доливать моторное масло? Скорее всего, нет.

Что будет, если произойдет смещение меток?

А теперь включите фантазию, ведь придется представить непростой процесс, который протекает при смещении меток. Если привод газораспределительного механизма установлен и настроен правильно, с учетом всех меток, то работать двигатель будет идеально. А вот что будет, если вдруг ремень проскользнет на несколько зубьев? Да, такое случается нередко, даже зубчатый ремень способен проскочить на шкиве, если он слабо натянут.

А произойдет буквально следующее: движение поршней в цилиндрах и клапанов будет происходить асинхронно. Расшифровка ГРМ говорит о том, что впуск и выпуск должны происходить своевременно, зависеть от того, в каком положении находятся поршни. Следовательно, такт впуска будет начинаться раньше или позже, аналогично с выпуском. Топливовоздушная смесь будет попадать несвоевременно, ее воспламенение в лучшем случае произойдет в среднем положении поршня в цилиндре. Другими словами, начинается в моторе сплошной хаос. И все это происходит из-за того, что какой-то ремень перескочил на несколько зубьев.

Чем закончится обрыв ремня ГРМ?

А вот если произошел обрыв ремня ГРМ, то не каждый двигатель способен пережить такое событие. На большей части моторов это явление сопровождается тем, что происходит деформация клапанов, которые в буквальном смысле бегут навстречу поршням, будто на свидание. Иногда такая романтическая встреча заканчивается тем, что клапан пробивает поршень насквозь. Устройство газораспределительного механизма подразумевает, что без капитального ремонта не обойтись. Хорошо, если не повредится блок цилиндров.

Самое печальное окончание – это появление трещин на блоке. Немного легче будет, если трещина пойдет по ГБЦ. К сожалению, если автомобиль планируется на продажу, то некоторые владельцы аргоном заваривают и шлифуют эти повреждения. Но это не выход из положения, лучше заменить ГБЦ, пусть даже бывшую в употреблении, но не деформированную и не поврежденную. И не забывайте о том, что замена прокладки тоже проводится в обязательном порядке. Вообще, этот элемент всегда ставится новый, при каждом снятии ГБЦ.

Как установить метки на 8-клапанном моторе?

Допустим, что все подготовительные работы проведены. Ремень генератора снят и осмотрен на наличие повреждений, правая сторона поднята и демонтировано колесо, выкручен болт шкива коленчатого вала. Другими словами, доступ к ремню ГРМ открыт полностью. Теперь главное – сделать все действия правильно.

Первым делом снимите ролик, используя ключ на 17, да не потеряйте шайбу, которая находится под ним. С ее помощью проведена регулировка положения относительно ремня. Теперь можно снять старый ремень, поставить новый ролик. После этого просто установить новый ремень, если не были затронуты шкивы.

Но если все делать по «книжке», то нужно перепроверить, совпадают ли метки, а для этого нужно знать в общих чертах газораспределительный механизм ВАЗ. Ориентироваться нужно на две отметки – на распределительном вале и на маховике. Первая устанавливается напротив пластинки, которая находится на ГБЦ со стороны лобового стекла. Вторую вы сможете увидеть после того, как извлечете резиновую заглушку из картера сцепления. На поверхности маховика находится метка, ее нужно установить четко в середине прорези пластины, которая прикреплена к блоку двигателя. Прокрутка коленвала осуществляется при помощи ключа на 19. Им крутите болт на шкиве коленчатого вала.

Задача усложняется: настройка 16-клапанного мотора

Слишком громкие слова, конечно, но все-таки некоторые автомобилисты хватаются за голову, когда речь идет о 16-клапанных двигателях. Обосновывают такое поведение тем, что много валов и меток, которые очень сложно настроить. Судя по поведению таких личностей, они и в рощице из трех сосен способны заблудиться и долго искать дорогу к дому. Нет ничего невозможного, тем более если речь идет об автомобиле. Вы уже поняли, как звучит расшифровка ГРМ, рассмотрели его основные функции и элементы. В нем нет ничего сверхсложного.

Единственное, что потребуется для установки ремня ГРМ на 16-клапанном двигателе – это зафиксировать взаимное расположение распределительных валов. Для этой цели сначала нужно каждый установить по своим меткам, после чего, стараясь не сместить ни на миллиметр, между ними зафиксировать пластину. Она поможет избавиться от случайного проворачивания валов. С другой стороны, прокрутить распределительный вал очень трудно – большие усилия нужны, чтобы преодолеть сопротивление пружин. Поэтом такая мера носит лишь рекомендательный характер. Куда важнее провести фиксацию коленчатого вала. Вот и все, теперь осталось заменить оба ролика и установить новый ремень. После сборки узла автомобиль готов к эксплуатации.

Что такое в машине грм


Что такое ремень ГРМ: расшифровка и назначение?

Что такое ГРМ — расшифровка которого описана в данной статье, важно знать любому автолюбителю. Это необходимо для того, чтобы не было неприятных сюрпризов при выходе из строя какого-либо комплектующего газораспределительного механизма.

ГРМ расшифровывается как газораспределительный механизм. Его назначение подавать в цилиндры воздушно-топливную смесь (ВТС) с определенной периодичностью, а также выводить из камер цилиндров отработанные газы. Вместо ВТС может поступать просто воздух, это зависит от конструкции двигателя в автомобиле. Мотор будет выполнять свои функции, если вовремя будут открываться и закрываться клапана и правильно ходить поршни в цилиндрах.

Газораспределительные механизмы различаются типом привода, идущего от коленвала. Он может быть цепным и ременным.

Виды привода ГРМ

Отличаются ГРМ расположением распределительного вала в автомобиле:

  1. Клапаны могут располагаться сверху в головке цилиндра, а распределительный вал внутри блоков цилиндров. Благодаря клапанам приводятся в движение коромысла и штанги-толкатели. Преимуществом этой системы является простая конструкция и соответственно высокая надежность. Недостаток – большая инерционность, что не дает набирать высокие обороты, что снижает мощность.
  2. При нижнем расположении клапанов, они располагаются снизу тарелками вверх. Распредвал размещается снизу и от него непосредственно идет привод. Плюс этой системы — малый шум и простота изготовления. Минус — в сложной системе топливной системы, из-за этого падает мощность, так как происходит слабое насыщение камер качественной ВТС.
  3. Разновидностью ГРМ являются двигатели, в которых распределительный вал находится в головке цилиндров вместе с клапанами. Существуют моторы, в которых клапаны находятся с двух сторон от распредвала и приводятся в действие коромыслами, нанизанными на одну ось. Коромысла раскачивают кулачки на распределительном валу. К недостаткам системы относится высокая шумность и сложность настроек клапанных зазоров, а также большая нагрузка в местах контактов.
  4. Есть системы, где распредвал расположен над клапанами, тарелки которых находятся снизу. При такой конструкции распределительный вал двигает клапана с помощью толкателей цилиндрического типа. Недостаток системы в низкой эластичности двигателя и сложности настройки зазоров для клапанов. Эти системы, в свою очередь, делятся на два вида по количеству клапанов, приходящихся на один цилиндр: два и четыре.

    Устройство ГРМ двигателя внутреннего сгорания

Механизм с клапанным газораспределением является самым распространенным среди ГРМ, устанавливаемых на 4-х контактных ДВС поршневого типа. ГРМ играет важную роль в правильном функционировании силового агрегата в автомобиле. Благодаря ему синхронизируется работа поршней и клапанов, которые движутся в нужных фазах. Без этой синхронизации мотор работать не будет.

Для чего служит ремень ГРМ

Теперь разберемся, что такое ремень ГРМ, какой принцип действия. Его основное назначение — связывать между собой распредвал и коленчатый вал.

Назначение и принцип действия устройства

Привод ГРМ представляет собой резиновое изделие с зубчатой внутренней поверхностью. Изготовленный из прочной резины, он надевается на коленвал и на одну или несколько шестерен распредвала. Назначение зубьев — обеспечивать хорошее сцепление и исключать проскальзывание. Их количество строго определено, так как от того зависит синхронизация коленвала и распредвалов. Например, на двигателях ВАЗ-2111 и ВАЗ-2112 устанавливаются ремни распредвалов с 111 и 136 зубьями соответственно.

Ремень газораспределительного механизма

Провод распредвала является важной комплектующей автомобиля, поэтому следует разобраться, что такое ремешок ГРМ, и постоянно контролировать его состояние. Выполнять замену следует согласно регламента через 30-45 тысяч километров пробега или при повреждении его частей. При несвоевременной замене ремень может оборваться, что приведет к (в лучшем случае), остановке машины, в худшем к поломке ДВС и его капремонту или замене. Причина этого в том, что при разрыве или соскоке ремня исчезает синхронизация валов, в результате поршни начинают ударять по клапанам. Так как это чаще всего происходит на высоких оборотах, комплектующие быстро приходят в негодность.

Продлить срок службы двигателя позволяет правильная его эксплуатация. Не стоит запускать двигатель с помощью буксировки, именно в эти моменты большая вероятность обрыва и соскока ремня ГРМ, что приводит к поломке силового агрегата. Дешевле найти и устранить причину неполадки, или вызвать эвакуатор, чем делать капитальный ремонт силовому агрегату. Кроме синхронизации валов, ремень может выполнять функцию привода для насоса:

  • охлаждающей жидкости;
  • масла;
  • топлива с высоким давлением и др.

От исправной работы ГРМ и ремня зависит правильное функционирование двигателя в автомобиле, поэтому следует следить за состоянием системы газораспределения: соблюдать регламентные проверки и вовремя выполнять замены комплектующих, которые пришли в негодность.

Расшифровка обозначений ремня ГРМ

Расшифровку обозначений ремня газораспределительного механизма по международным стандартам можно рассмотреть на примере ремня для силового агрегата ВАЗ-2111. На этих двигателях устанавливается ремень ISO-58111×19. Первые две цифры – 58 – содержат зашифрованную серию зубьев. В рассматриваемом случае шаг и профиль без желобка, полукруглой формы с высотой 3,5 мм.  Следующие цифры – 111 – означают количество зубьев. За знаком X идет цифра 19, обозначающая ширину ремня. Могут встретиться зубья в форме скругленной трапеции (эвольвентные). Они полностью могут заменяться описанными выше.

Многие производители зубчатых ремней указывают не обозначение по ISO, а номер, который соответствует собственному каталогу. Ниже приведена таблица с обозначениями и краткими характеристиками ремней разных производителей.

Зубчатый ремень фирмы Dayco
ПроизводительОбозначения ремня
ДВС 8VДВС 16V
ContitechCT 527CT 996Ремни марки поставляются во многие страны мира. Они могут устанавливаться как на отечественные, так и на импортные марки машин.
BoschZP 1 987 949 095ZP 1 987 049 559Надежные, малошумные обеспечивают синхронную передачу в течение всего срока эксплуатации. Имеют широкое применение.
Gates55215539Компания находится на рынке уже более 100 лет, предлагает широкий спектр приводов как для зарубежных, так и для отечественных автомобилей.
Dayco111 SP 190 EEU136 SP 254 HРемни обладают высоким износостойкими качествами. Компания поставляет 40 лет ведущим фирмам продукцию для первичной комплектации, поэтому имеет безупречную репутацию.

Важны не только геометрические параметры, но также и эксплуатационные характеристики зубчатых ремней. Ремни должны быть:

  • прочными на разрыв;
  • надежными;
  • соединение с основой должно выдерживать эксплуатацию в широком диапазоне температур;
  • наработка должна выдерживать до полного износа;
  • после наработки должно существовать допустимое удлинение.

Таким образом, следует использовать ремни проверенных производителей, имеющих высокое качество и долгий срок службы.

Видео «Принцип работы ГРМ»

В этом видео показано устройство газораспределительного механизма, подробно рассматривается принцип работы.

Что такое ремень ГРМ — DRIVE2

Обрыв ремня ГРМ:Ремень ГРМ представляет собой элемент, который используется для синхронизации работы коленчатого и распределительного валов автомобильного двигателя. Нередко инструкции по эксплуатации машины содержат информацию о том, как производить замену ремня ГРМ. Но некоторые начинающие водители вообще не понимают, что такое ГРМ и какие функции он выполняет.

— Для того чтобы увидеть ремень ГРМ нужно просто открыть капот автомобиля. Он изготовлен из резины, а на его внутренней поверхности расположены своеобразные зубцы. Данный ремень охватывает одновременно несколько шкивов. В начале статьи было упоминание о том, что ремень используется для объединения коленвала и распредвала, однако на самом деле он также проходит через иные агрегаты. Именно по этой причине ремень ГРМ изнашивается достаточно быстро. Как правило, обрыв ремня ГРМ случается по той причине, что автовладелец попросту не произвел своевременную замену этого важного элемента.

— Если кратко упомянуть о замене ремня ГРМ, то сначала необходимо демонтировать все детали, которые могут препятствовать данному процессу. Сначала надо осуществить демонтаж коленвала и его установку в позицию верхней точки первого моторного цилиндра. Для этого понадобится пусковая рукоятка. Когда метки на шкиве и коленчатом вале будут совпадать, необходимо заменить ремень ГРМ.

— Что такое ремень ГРМ? Многих водителей-новичков интересует вопрос о том, что такое ремень ГРМ. Речь идет о замкнутом кольце из резины, на внутренней поверхности которого можно увидеть специальные насечки. Поскольку для изготовления ремня ГРМ используется резина, его работа является почти бесшумной. Однако по причине постоянного трения может произойти обрыв ремня ГРМ.

— В результате износа ремня газораспределительного механизма он начинает провисать. Если своевременно не уладить данный вопрос, может произойти обрыв ремня ГРМ. Если вы уже поняли, что такое ремень ГРМ, и для чего он нужен в силовом агрегате, то вопрос о том, надо ли регулярно менять данный элемент, вероятно, даже не будет подниматься. Еще одним фактором, который может вызвать обрыв ремня ГРМ, считается заводской брак или использование резины низкого качества. В некоторых автомобилях даже созданы механизмы, защищающие мотор от различных повреждений, которые могут произойти в тот момент, когда обрывается ремень ГРМ.

— Двигатели обладают немалым крутящим моментом, в связи с чем в большинстве случаев в результате обрыва ремня ГРМ повреждаются клапана, а также иные элементы мотора. По этой причине сам себе автомеханик рекомендует своевременно менять ремень ГРМ, так как это гораздо дешевле, нежели осуществление капитального ремонта силового агрегата. Поэтому необходимо время от времени осматривать ремень. Если вы заметите механические повреждения либо провисание, необходимо произвести замену ремня ГРМ. Для этого надо ознакомиться с руководством по эксплуатации машины.

Что такое ГРМ?

Что из себя представляет газораспределительный механизм в автомобиле, что такое ремень ГРМ и для чего он служит – это практически обязан знать каждый автомобилист, для того, чтобы своевременно предотвратить возможные тяжёлые последствия для авто, в случае выхода из строя деталей газораспределительного механизма.

Механизм газораспределения служит в автомобиле для подачи в цилиндры топливно-воздушной смеси, причём в чётко определённые моменты, а также для выпуска из камер цилиндров уже отработавших газов. Зависимо от конкретного типа двигателя, вместо топливно-воздушной смеси, через клапаны может подаваться просто воздух. Основные функции двигателя возможны только при наличии чётко налаженного механизма своевременного открытия и закрытия каждого клапана, а также правильного хода поршней в цилиндрах.

ГРМ бывают нескольких видов. Различные виды механизмов отличаются по ряду параметров. Системы ГРМ различают по типу привода, который может быть от коленчатого вала, цепным или ременным, и по расположению распредвала.

Нижнеклапанный, где клапаны располагаются снизу тарелками вверх, а привод идёт непосредственно от распределительного вала, расположенного под ними, характерен низким уровнем шума и максимальной простотой в производстве, однако из-за того, что пути топлива здесь более сложные, в таком механизме наблюдается меньшая мощность из-за слабого насыщения камер качественной топливной смесью.

В верхнеклапанном ГРМ, клапаны располагают вверху, в головке цилиндров, а распредвал – в блоках цилиндров. В движение клапаны приводят штанги-толкатели и коромысла. Плюсом этой системы также является относительная простота и, соответственно, надёжность конструкции. Минусом же есть очень большая степень инерционности, из-за которой невозможно развивать высокие обороты, следовательно, также теряя в мощности.

Также существуют силовые агрегаты, где в головке цилиндров находится распредвал. Это агрегаты с одним распредвалом, и клапанами, также располагающимися внутри головок цилиндров. Различают агрегаты с коромысельными клапанными приводами, где клапаны расположены по обеим сторонам от распределительного вала, и приводятся при помощи коромысел, которые насажены на единую совместную ось. Коромысла же толкают кулачки распределительного вала с одной стороны в другую. Минусами такой системы можно назвать высокий уровень шума и довольно сложную настройку зазоров для клапанов, а также очень большие уровни нагрузок для мест контактов.

Существует и ГРМ, где распредвал находится непосредственно над клапанами, с тарелками вниз. В этой системе распредвал двигает клапаны при помощи толкателей цилиндрического вида. Минусы этой системы – низкая эластичность характеристик агрегата, высокая сложность точной регулировки клапанных зазоров. Система различается ещё и по подвидам. Подвид зависит от того, сколько конкретно клапанов приходится на один цилиндр. Соответственно, это ГРМ с двумя клапанами для одного цилиндра, или с четырьмя клапанами для одного цилиндра.

Наиболее распространённой модификацией газораспределительных механизмов, который применяется на большинстве четырёхтактных агрегатов внутреннего сгорания поршневого типа, является именно механизм клапанного газораспределения.

Механизм распределения газов важнейшую роль в общем правильном функционировании автомобиля. С его помощью ход поршней и клапанов в системе двигателя синхронизируются и работают в необходимых фазах своевременно. Без точной синхронизации всех элементов в двигателе, в частности внутри цилиндров, двигатель работать не будет.

Привод или ремень ГРМ – это связующее звено между коленчатым валом и распределительными валами. Сам по себе ремень ГРМ выполнен зубчатым, как правило из довольно прочной резины, чтобы его можно было надеть на шестерни коленвала и одну или несколько шестерней распределительных валов. Он имеет всегда определённое количество зубьев, что очень важно, потому как в данном случае очень важна идеальная синхронизация коленчатого вала и распределительных валов.

Ремень ГРМ является одной из наиболее важных и ответственных деталей во всём автомобиле. За ней необходимо следить и стараться следовать регламентам проверок или замены от производителя. Как правило, замена ремня регламентируется определённым пробегом. Чаще всего, для автомобилей отечественного производства это порядка 50 тысяч километров, для иномарок – 100 тысяч километров. Также регламент замены ремня может быть установлен и по времени.

Своевременная замена ремня ГРМ так важна, потому как последствия обрыва этого ремня в случае износа, или даже его перескока всего на пару-тройку зубъев, практически гарантированно приводят минимум к капитальному ремонту двигателя, а скорее всего – его замене. Это происходит из-за того, что при обрыве или соскоке ремня, синхронизация коленвала и распределительных валов тут же пропадает, происходят удары поршней о клапаны. Если учесть, что это может произойти на скорости, при высоких оборотах двигателя, которыми характерны все современные автомобили, элементы двигателя моментально придут в негодность.

Помимо необходимости проверки и своевременной замены ремня ГРМ, для того, чтобы избежать основательной поломки двигателя, также категорически запрещается заводить автомобиль с помощью буксировки. Пренебрежение именно этим правилом очень часто приводит к тому, что двигатель выходит из строя полностью, по причине обрыва или соскока ремня ГРМ, что очень вероятно при попытках завести машину с буксира. Соответственно, устранить причины, по которым автомобиль не заводится самостоятельно или даже вызывать эвакуатор, в большинстве случаев обойдётся гораздо дешевле, чем капитальный ремонт двигателя или же новый двигатель.

Сам по себе ремень ГРМ не требует смазывания, поэтому всегда устанавливается в открытом виде. Однако, в сравнении с цепью, ремень имеет гораздо менее длительный ресурс работы. Тем более, что помимо валов для распределения, этот привод может одновременно служить ещё и приводом, например, насоса масла, жидкости для охлаждения, насоса топлива с высоким давлением и прочего.

Газораспределительный механизм и его отлаженная работа являются основным критерием долгой и исправной работы двигателя автомобиля, поэтому за компонентами этого механизма, в особенности за ремнём привода ГРМ необходимо ответственно и тщательно следить, дабы оградить себя и свой автомобиль от крайне нежелательных негативных последствий.

Как расшифровывается ремень ГРМ и для чего он нужен в машине

Главная страница » ГРМ » Как расшифровывается ремень ГРМ и для чего он нужен в машине

Газораспределительный механизм (ГРМ) — узел, который состоит из множества конструктивных элементов, работающих синхронно. В этой статье мы расскажем, какая используется расшифровка для ремня ГРМ и в чем заключается принцип действия механизма в целом.

Прежде чем разобрать, как переводится и расшифровывается аббревиатура ремня ГРМ, рассмотрим, для чего предназначен газораспределительный механизм двигателя в машине и его принцип работы. ГРМ представляет собой распределительное устройство силового агрегата автомобиля, использующееся для дозировки цилиндров установленным количеством горючей смеси. Процедура дозирования при этом осуществляется в определенные временные промежутки.

Устройство и принцип действия

Сам узел представлен головкой блока цилиндров мотора машины, на которой устанавливаются все конструктивные компоненты системы — клапаны, втулки, посадочные седла, пружины, рокера, распредвал, а также корпус подшипниковых устройств. В зависимости от особенностей и типа силового агрегата узел может подавать воздух в цилиндры как с горючим, так и отдельно.

Клапаны устанавливаются в специально предназначенных для их монтажа втулках, расположенных в головке БЦ. Они крепятся благодаря так называемым тарелкам, пружинным элементам и стопорным деталям. Сверху монтируются рокера с возвратной пружиной. Также здесь есть рабочая поверхность, по которой скользят кулачки распределительного вала, издавая при этом минимум посторонних звуков. Верхней конструктивной составляющей является распредвал, установленный в подшипниковые устройства. На более старых авто он монтируется в корпус вкладышей.

Принцип действия начинается с момента вращения звездочки распредвала, которая запускает определенный такт. В результате в работу вступает сам вал. На нем в определенном порядке имеются кулачки, которые должны соответствовать такту.

Когда при запуске силовой агрегат начинает работать с первого цилиндра, то кулачок 1 бьет по рокеру. Последний преодолевает усилие пружинной детали и опускает клапан в самый низ. В результате вращения кулачок соскакивает с поверхности рокера, и тот под давлением пружинки перемещается в изначальное положение. Это приводит к возвращению клапана, который в итоге закрывает камеру сгорания. Аналогично происходит с другими цилиндрами.

Вся процедура синхронизируется с работой коленвала силового агрегата. Если один из клапанов откроется не вовремя, это приведет к невозможности запуска двигателя.

Поэтому в качестве привода газораспределительного механизма применяется коленчатый вал.

Из ролика канала «Сделано в гараже» можно узнать о последствиях обрыва ремня ГРМ.

Виды

Газораспределительные механизмы могут отличаться между собой по месту нахождения распредвала в машине:

  1. Распредвал установлен внутри ГБЦ, а клапана — на верхней части головки. Это позволяет элементам запускать движение так называемых коромысел и штанг-толкателей. Основное достоинство такого механизма заключается в простоте конструкции и надежности системы в целом. Минус — высокая инерционность, в результате чего силовой агрегат не способен быстро набирать обороты, что приводит к потере мощности.
  2. Клапаны могут располагаться в нижней части тарелками вверх. Распределительный вал устанавливается внизу, привод идет от него. Достоинство этого механизма заключается в отсутствии шума. Основной недостаток — сложная по конструкции топливная система. В результате слабого насыщения камеры сгорания топливовоздушной смесью снижается мощность двигателя.
  3. Распредвал может быть установлен непосредственно в головке блока цилиндров с клапанами. Элементы располагаются по бокам от распределительного вала и начинают работать в результате воздействия коромысел, находящихся на одной оси. Эти детали раскачивают кулачки на распредвале. Минусом таких устройств является высокая шумность, а также сложность регулировки зазоров клапанов. Кроме того, в месте контакта устройство работает под высокой нагрузкой.
  4. В некоторых силовых агрегатах распределительный вал устанавливается над клапанами, а тарелки этих элементов расположены снизу. Сам вал в таких моторах приводит в действие клапаны посредством толкателей, находящихся в цилиндрическом корпусе. Основной недостаток такой конструкции заключается в низкой эластичности агрегата и сложности регулировки зазоров.

Для чего служит ремень?

Ремень газораспределительного механизма представляет собой деталь, назначение которой заключается в выполнении функции связующего звена.

Благодаря ремню ГРМ распределительный и коленчатый вал работают синхронно, что способствует правильному функционированию двигателя в целом. В этом заключается необходимость применения ремешка.

Обозначения на ремешке

Разберем несколько примеров перевода расшифровки на ремне ГРМ:

  1. ISO-58111х19. В первых двух цифрах (58) зашифрована серия зубчиков, использующихся на изделии. В этом случае шаг и профиль будут без желобка, форма полукруглая, а высота составляет 3,5 мм. Затем идут три цифры (111), которые указывают на число зубьев. По цифре 19 можно определить ширину изделия. В продаже бывают ремни, зубчики которых выполнены в виде округленной трапеции.
  2. 58127х3/4 HSN. Здесь первые две цифры также обозначают серию зубчиков. Цифры 127 указывают на их число, но нужно учесть, что в ремешках, относящихся к серии 40, это количество условно. Цифры 3/4 говорят о ширине изделия в дюймах. В данном случае она также составляет 19 мм. Метка HSN в самом конце обозначает, что изделие изготовлено из прочного высоконасыщенного нитрила. Этот материал доказал свою прочность. Если таких букв в конце нет, то ремешок выполнен из неопренового каучука.
Таблица: Маркировка ремней

Производители могут по-разному обозначать маркировку своих изделий. В таблице показано, как расшифровать значения ГРМ.

Расшифровка ремней по марке авто и типу двигателя Расшифровка ремней по марке машины и типу двигателя Расшифровка ремней по марке машины и типу двигателя Расшифровка ремней по марке машины и типу двигателя

Цепной или ременной привод

Для обеспечения вращения двух валов применяются ремни или цепи. Цепная передача использовалась в машинах изначально. Цепи могут иметь от одного до трех рядов звеньев, здесь все зависит от мощности силового агрегата.

Цепь: преимущества и недостатки

Достоинство цепи заключается в высоком ресурсе эксплуатации. Ее растяжение компенсируется за счет специально установленного натяжителя. По сравнению с ремешком она функционирует намного дольше.

Цепь необходимо менять только при значительном растяжении или повреждении и обрыве, что происходит довольно редко.

Это единственное преимущество цепной передачи.

Минусы таких устройств:

  1. Использование цепи влияет на шумность работы силового агрегата. Однорядные изделия издают не так много шума, но двух- и трехрядные цепи более громкие. Их применение способствует довольно шумной работе двигателя машины.
  2. Блоки цилиндров, в которых используется цепь, по конструкции представляют собой более сложные устройства. Из-за этого процедура замены изделия значительно усложняется, поскольку автовладельцу нужно иметь прямой доступ к коленвалу.
Ремень: плюсы и минусы

Основные плюсы ременных передач:

  1. Если двигатель оборудован ремнем ГРМ, то такое изделие будет работать значительно тише. Водитель может услышать только один звук при функционировании силового агрегата — слабый стук клапанов.
  2. Простота замены по сравнению с цепной передачей. Если подготовиться, то можно поменять ремень самостоятельно.

Недостатки:

  1. Низкий ресурс эксплуатации привода по сравнению с цепной передачей. В результате длительного использования ремешок обрывается, а это может стать причиной серьезных неисправностей. Восьмиклапанные двигатели практически не страдают от обрывов. В случае с моторами, оборудованными 16 клапанами, сами элементы могут погнуться в результате обрыва. Это приведет к необходимости проведения капитального ремонта, стоимость которого будет значительно выше, чем замена ремешка. Иногда сокращение ресурса и обрыв ремня приводит к образованию трещин на головке или самом блоке цилиндров. Единственным вариантом решения проблемы будет установка новой ГБЦ, при этом меняется и прокладка.
  2. Необходимость замены натяжного ролика вместе с ремнем. В некоторых случаях автовладельцам также надо менять водяное насосное устройство и комплект шайб. Ресурс эксплуатации ремешка в среднем составляет около 60 тысяч км пробега. Но если учесть сложные условия использования и наличие брака во многих запчастях, специалисты рекомендуют менять ремень раньше.

Фотогалерея

На фото можно посмотреть, как выглядит цепной и ременной привод ГРМ.

Цепной привод ГРМ Ременной привод ГРМ Загрузка ...

Видео «Ресурс эксплуатации ремней ГРМ»

О фактическом ресурсе эксплуатации ремней ГРМ можно узнать из ролика, снятого каналом Avto-Blogger.

У Вас остались вопросы? Специалисты и читатели сайта AUTODVIG помогут вам, задать вопрос Была ли эта статья полезна?Оценить пользу статьи: (3 голос(ов), среднее: 4,67 из 5) Загрузка...

FAQ: ремень ГРМ

 Что такое ремень ГРМ?

В двух словах, ремень ГРМ – это резиновый ремень с насечками с внутренней стороны, который соединяет коленвал и распредвал двигателя. Коленвал вращается за счет поршней через связующие ремни. Это происходит по тому же принципу, что и вращение шестерни велосипеда. Распредвал должен открывать клапаны в верхней точке движенья поршня, поэтому необходимо синхронизировать вращения распределительного и коленчатого валов. Этой цели служит ремень ГРМ. Посредствам зубцов он приводит шкивы обоих валов и регламентирует их вращение.

На всех ли автомобилях есть ремни ГРМ?

Строго говоря – НЕТ. На некоторых автомобилях коленчатый вал и распределительный вал приводятся цепью, в устройстве некоторых двигательей реализован принцип соединения обоих валов агрегатным способом.

Когда стоит заменять ремень ГРМ?

Загляните в инструкцию или в мануал. Японцы обычно с поразительной точностью указывают срок замены ремня ГРМ. Обычно приводится порог в 100.000 км. пробега (так рекомендуют делать на Toyota), но на каждом автомобиле по-разному. Иногда ремень ГРМ «цепляет» помимо распредвала и коленвала еще несколько агрегатов, что уменьшает его срок службы.

Стоит ли менять водяную помпу вместе с ремнем ГРМ?

В принципе стоит, но не обязательно. Если ремень ГРМ приводит в вашем случае еще и водяную помпу, то однозначно – ДА. Это поможет сберечь время и деньги. Если все несколько проще: ваша машина довольно свежая, только что из Японии, то нужно проверить пробег (для верности не будет ошибкой предположить, что он не совсем точен), потом оценить состояние двигателя на глаз, и решать стоит или нет менять помпу вместе с ремнем ГРМ. Конструктивные особенности некоторых двигателей не позволяют произвести замену ремня ГРМ без снятия водной помпы. Если это ваш случай, то лучше заменить помпу одновременно с ремнем ГРМ. Если же водяная помпа ни коим образом не усложняет задачу снятия ремня и мирно крепится поодаль, то менять ее без явных признаков износа и утечек, смысла нет. В общем, решение принимать вам самим, в конце концов, каждый случай штука уникальная, тут надо творчески подойти.

Нужно ли заменять сальники на распредвале, коленвале и водяной помпе?

Если они текут, то – ДА. Проще все поменять вместе, т.е. одновременно с заменой ремня ГРМ. Если же они не подтекают, то решайте сами.

Стоит ли заменять «ленивец» и натягивающий ролик?

 

Если у них далеко не презентабельный вид, то лучше заменить. Роль «ленивца» в работе ремня ГРМ, как следует из его названия, просто быть… то есть служить дополнительной опорой для натяжения ремня ГРМ. У ролика задача несколько иная. Есть как минимум два типа натягивающих роликов: пружинные и гидравлические. Пружинные ролики располагаются в расширенном пазу и за счет действия силы пружины натягивают ремень ГРМ.  Гидравлические ролики чуть сложнее устроены, в них энергию пружины заменят специальная жидкость, которая поддерживает положение ролика. Поэтому менять или не менять ролик  с «ленивцем» это вопрос эффективности их работы.

Есть ли разница использовать оригинальный ремень ГРМ или его аналог?

Разница есть. Настоятельно рекомендуется использовать для вашего автомобиля только оригинальные ремни ГРМ под ваш тип двигателя. При покупке аналога всегда сохраняется вероятность, что он выполнен не совсем по технологии, и тогда разрыв ремня ГРМ становится только вопросом времени.  

  • Перепечатка разрешается только с разрешения автора и при условии размещения ссылки на источник

ГРМ расшифровка и назначение в автомобиле

При покупке запчастей для своего автомобиля, необходимо знать конкретно, какая деталь нужна именно вам. Поэтому очень важно знать большое количество аббревиатур, одной из которых является ГРМ. Расшифровка этого узла предельно проста и сейчас вы узнаете, что это такое.

Что такое ГРМ

ГРМ – это газораспределительный механизм двигателя внутреннего сгорания и предназначен для дозирования цилиндров определенным количество топливовоздушной смеси в заданные промежутки времени. Работа ГРМ четко синхронизирована с вращением коленчатого вала.

Газораспределительный механизм представлен головкой блока цилиндров, на которой располагаются все необходимые элементы – это клапана, их втулки, седла, а также пружины, рокера, распределительный вал и корпус подшипников. В зависимости от конструкции и типа двигателя, механизм может подавать воздух, как отдельно, так и вместе с топливом.

Сами клапана располагаются в специальных втулках, установленных в ГБЦ. Клапана фиксируются при помощи специальных тарелок, двух пружин и стопорных «сухариков». Поверх них крепятся рокера с возвратной пружиной и имеются специальную поверхность, которая позволяет скользить кулачкам распредвала с минимум шума. Самой верхней же частью является распределительный вал, который заключен внутри корпуса подшипников, а на старых автомобилях – вкладышей.

Принцип действия газораспределительного механизма

Звездочка распределительного вала начинает вращение, запуская тот или иной такт. В движение приводится вал, на котором расположены кулачки в разном порядке, соответствующем определенному такту. Если работа двигателя начинается с первого цилиндра, то первый кулачок ударит по рокеру и тот, преодолевая усилие пружины, опустит клапан вниз. В процессе вращения, кулачок соскакивает с рокера и тот под действием пружины возвращается в исходное положение. Соответственно вернется и клапан, который закроет камеру сгорания. То же самое происходит со всеми остальными.

Более подробно смотрите в видео

Весь процесс имеет четкую синхронизацию с коленчатым валом двигателя, ведь если клапан откроется не то время, которое нужно, мотор попросту не запустится. Поэтому для привода ГРМ используют сам коленвал.

Цепной или ременный привод ГРМ

Чтобы привести два вала, расположенные на расстоянии друг от друга, необходимо использовать цепную или ременную передачу. Изначально в автомобилях применялась именно цепь. Ее преимуществом было то, что она долговечна, а ее растяжение компенсировалось специальным натяжным устройством. В зависимости от мощности силовой установки, цепь может быть одно-, двух- или трехрядная.

Однако такой подход очень неблаготворно влияет на шумность работы двигателя. Если однорядная цепь издавала минимум шума, то двухрядная уже сама по себе говорила о том, что мотор достаточно громкий. Кроме того, блоки цилиндров, изготавливаемые под цепной привод ГРМ, усложняли ее замену, так как для этого крайне необходимо получить доступ к коленчатому валу напрямую.

Совсем другая ситуация обстоит с ременным приводом, который практически не издает никакого шума. Единственное, что можно услышать при работе двигателя – это легкие стуки клапанного механизма. Однако у ременной передачи есть и недостатки. ГРМ с таким приводом недолговечен, а значит, рано или поздно может порваться, что влечет за собой довольно серьезные последствия. Для 8-ми клапанных мотор это практически не проблема, а вот если говорить о 16-ти клапанных двигателях, то тут есть риск просто загнуть сами клапана и тогда ремонт обойдется намного дороже замены ремня.

Кроме того, многие автомобили вместе с заменой ремня предусматривают замену натяжного ролика, водяного насоса и набора шайб. Менять все это необходимо каждые 60 тысяч километров, хотя если учесть брак во многих деталях, то выполнять эту процедуру желательно пораньше. Цепь же такой замены потребует только в случае ее сильного растяжения или обрыва (что происходит очень редко).

Не смотря на все различия и серьезные преимущества ременного привода, многие автогиганты до сих пор отдают предпочтение именно металлической цепи.

Какой ресурс ремня ГРМ. Особенности, конструкция, преимущества и недостатки


Определить год выпуска ремня

Массовая неисправность ремня грм больше половины идущих на ремонт машин, вынуждает задуматься всерьез. В чем причина такой повальной «болезни», почему у большей части автомобилей обрываются ремни механизма ГРС. Практически все эксперты, отвечая на данный вопрос, сходятся в одном: все дело в самом изделии, ресурс которого мог пройти, а покупатель этого не заметил. Давайте разбираться, как определить год выпуска ремня.

Что такое ремень ГРМ: расшифровка и назначение?

Что такое ГРМ — расшифровка которого описана в данной статье, важно знать любому автолюбителю. Это необходимо для того, чтобы не было неприятных сюрпризов при выходе из строя какого-либо комплектующего газораспределительного механизма.

ГРМ расшифровывается как газораспределительный механизм. Его назначение подавать в цилиндры воздушно-топливную смесь (ВТС) с определенной периодичностью, а также выводить из камер цилиндров отработанные газы. Вместо ВТС может поступать просто воздух, это зависит от конструкции двигателя в автомобиле. Мотор будет выполнять свои функции, если вовремя будут открываться и закрываться клапана и правильно ходить поршни в цилиндрах.

Газораспределительные механизмы различаются типом привода, идущего от коленвала. Он может быть цепным и ременным.

Виды привода ГРМ

Отличаются ГРМ расположением распределительного вала в автомобиле:

  1. Клапаны могут располагаться сверху в головке цилиндра, а распределительный вал внутри блоков цилиндров. Благодаря клапанам приводятся в движение коромысла и штанги-толкатели. Преимуществом этой системы является простая конструкция и соответственно высокая надежность. Недостаток – большая инерционность, что не дает набирать высокие обороты, что снижает мощность.
  2. При нижнем расположении клапанов, они располагаются снизу тарелками вверх. Распредвал размещается снизу и от него непосредственно идет привод. Плюс этой системы — малый шум и простота изготовления. Минус — в сложной системе топливной системы, из-за этого падает мощность, так как происходит слабое насыщение камер качественной ВТС.
  3. Разновидностью ГРМ являются двигатели, в которых распределительный вал находится в головке цилиндров вместе с клапанами. Существуют моторы, в которых клапаны находятся с двух сторон от распредвала и приводятся в действие коромыслами, нанизанными на одну ось. Коромысла раскачивают кулачки на распределительном валу. К недостаткам системы относится высокая шумность и сложность настроек клапанных зазоров, а также большая нагрузка в местах контактов.
  4. Есть системы, где распредвал расположен над клапанами, тарелки которых находятся снизу. При такой конструкции распределительный вал двигает клапана с помощью толкателей цилиндрического типа. Недостаток системы в низкой эластичности двигателя и сложности настройки зазоров для клапанов. Эти системы, в свою очередь, делятся на два вида по количеству клапанов, приходящихся на один цилиндр: два и четыре.
    Устройство ГРМ двигателя внутреннего сгорания

Механизм с клапанным газораспределением является самым распространенным среди ГРМ, устанавливаемых на 4-х контактных ДВС поршневого типа. ГРМ играет важную роль в правильном функционировании силового агрегата в автомобиле. Благодаря ему синхронизируется работа поршней и клапанов, которые движутся в нужных фазах. Без этой синхронизации мотор работать не будет.

Для чего служит ремень ГРМ

Теперь разберемся, что такое ремень ГРМ, какой принцип действия. Его основное назначение — связывать между собой распредвал и коленчатый вал.

Назначение и принцип действия устройства

Привод ГРМ представляет собой резиновое изделие с зубчатой внутренней поверхностью. Изготовленный из прочной резины, он надевается на коленвал и на одну или несколько шестерен распредвала. Назначение зубьев — обеспечивать хорошее сцепление и исключать проскальзывание. Их количество строго определено, так как от того зависит синхронизация коленвала и распредвалов. Например, на двигателях ВАЗ-2111 и ВАЗ-2112 устанавливаются ремни распредвалов с 111 и 136 зубьями соответственно.

Ремень газораспределительного механизма

Провод распредвала является важной комплектующей автомобиля, поэтому следует разобраться, что такое ремешок ГРМ, и постоянно контролировать его состояние. Выполнять замену следует согласно регламента через 30-45 тысяч километров пробега или при повреждении его частей. При несвоевременной замене ремень может оборваться, что приведет к (в лучшем случае), остановке машины, в худшем к поломке ДВС и его капремонту или замене. Причина этого в том, что при разрыве или соскоке ремня исчезает синхронизация валов, в результате поршни начинают ударять по клапанам. Так как это чаще всего происходит на высоких оборотах, комплектующие быстро приходят в негодность.

Продлить срок службы двигателя позволяет правильная его эксплуатация. Не стоит запускать двигатель с помощью буксировки, именно в эти моменты большая вероятность обрыва и соскока ремня ГРМ, что приводит к поломке силового агрегата. Дешевле найти и устранить причину неполадки, или вызвать эвакуатор, чем делать капитальный ремонт силовому агрегату. Кроме синхронизации валов, ремень может выполнять функцию привода для насоса:

  • охлаждающей жидкости;
  • масла;
  • топлива с высоким давлением и др.

От исправной работы ГРМ и ремня зависит правильное функционирование двигателя в автомобиле, поэтому следует следить за состоянием системы газораспределения: соблюдать регламентные проверки и вовремя выполнять замены комплектующих, которые пришли в негодность.

Расшифровка обозначений ремня ГРМ

Расшифровку обозначений ремня газораспределительного механизма по международным стандартам можно рассмотреть на примере ремня для силового агрегата ВАЗ-2111. На этих двигателях устанавливается ремень ISO-58111×19. Первые две цифры – 58 – содержат зашифрованную серию зубьев. В рассматриваемом случае шаг и профиль без желобка, полукруглой формы с высотой 3,5 мм. Следующие цифры – 111 – означают количество зубьев. За знаком X идет цифра 19, обозначающая ширину ремня. Могут встретиться зубья в форме скругленной трапеции (эвольвентные). Они полностью могут заменяться описанными выше.

Многие производители зубчатых ремней указывают не обозначение по ISO, а номер, который соответствует собственному каталогу. Ниже приведена таблица с обозначениями и краткими характеристиками ремней разных производителей.

Зубчатый ремень фирмы Dayco

ПроизводительОбозначения ремня
ДВС 8VДВС 16V
ContitechCT 527CT 996Ремни марки поставляются во многие страны мира. Они могут устанавливаться как на отечественные, так и на импортные марки машин.
BoschZP 1 987 949 095ZP 1 987 049 559Надежные, малошумные обеспечивают синхронную передачу в течение всего срока эксплуатации. Имеют широкое применение.
Gates55215539Компания находится на рынке уже более 100 лет, предлагает широкий спектр приводов как для зарубежных, так и для отечественных автомобилей.
Dayco111 SP 190 EEU136 SP 254 HРемни обладают высоким износостойкими качествами. Компания поставляет 40 лет ведущим фирмам продукцию для первичной комплектации, поэтому имеет безупречную репутацию.

Важны не только геометрические параметры, но также и эксплуатационные характеристики зубчатых ремней. Ремни должны быть:

  • прочными на разрыв;
  • надежными;
  • соединение с основой должно выдерживать эксплуатацию в широком диапазоне температур;
  • наработка должна выдерживать до полного износа;
  • после наработки должно существовать допустимое удлинение.

Таким образом, следует использовать ремни проверенных производителей, имеющих высокое качество и долгий срок службы.

Видео «Принцип работы ГРМ»

В этом видео показано устройство газораспределительного механизма, подробно рассматривается принцип работы.

avtozam.com

ГРМ расшифровка и назначение в автомобиле

При покупке запчастей для своего автомобиля, необходимо знать конкретно, какая деталь нужна именно вам. Поэтому очень важно знать большое количество аббревиатур, одной из которых является ГРМ. Расшифровка этого узла предельно проста и сейчас вы узнаете, что это такое.

Что такое ГРМ

ГРМ – это газораспределительный механизм двигателя внутреннего сгорания и предназначен для дозирования цилиндров определенным количество топливовоздушной смеси в заданные промежутки времени. Работа ГРМ четко синхронизирована с вращением коленчатого вала.

Газораспределительный механизм представлен головкой блока цилиндров, на которой располагаются все необходимые элементы – это клапана, их втулки, седла, а также пружины, рокера, распределительный вал и корпус подшипников. В зависимости от конструкции и типа двигателя, механизм может подавать воздух, как отдельно, так и вместе с топливом.

Сами клапана располагаются в специальных втулках, установленных в ГБЦ. Клапана фиксируются при помощи специальных тарелок, двух пружин и стопорных «сухариков». Поверх них крепятся рокера с возвратной пружиной и имеются специальную поверхность, которая позволяет скользить кулачкам распредвала с минимум шума. Самой верхней же частью является распределительный вал, который заключен внутри корпуса подшипников, а на старых автомобилях – вкладышей.

Принцип действия газораспределительного механизма

Звездочка распределительного вала начинает вращение, запуская тот или иной такт. В движение приводится вал, на котором расположены кулачки в разном порядке, соответствующем определенному такту. Если работа двигателя начинается с первого цилиндра, то первый кулачок ударит по рокеру и тот, преодолевая усилие пружины, опустит клапан вниз. В процессе вращения, кулачок соскакивает с рокера и тот под действием пружины возвращается в исходное положение. Соответственно вернется и клапан, который закроет камеру сгорания. То же самое происходит со всеми остальными.

Более подробно смотрите в видео

Весь процесс имеет четкую синхронизацию с коленчатым валом двигателя, ведь если клапан откроется не то время, которое нужно, мотор попросту не запустится. Поэтому для привода ГРМ используют сам коленвал.

Цепной или ременный привод ГРМ

Чтобы привести два вала, расположенные на расстоянии друг от друга, необходимо использовать цепную или ременную передачу. Изначально в автомобилях применялась именно цепь. Ее преимуществом было то, что она долговечна, а ее растяжение компенсировалось специальным натяжным устройством. В зависимости от мощности силовой установки, цепь может быть одно-, двух- или трехрядная.

Однако такой подход очень неблаготворно влияет на шумность работы двигателя. Если однорядная цепь издавала минимум шума, то двухрядная уже сама по себе говорила о том, что мотор достаточно громкий. Кроме того, блоки цилиндров, изготавливаемые под цепной привод ГРМ, усложняли ее замену, так как для этого крайне необходимо получить доступ к коленчатому валу напрямую.

Совсем другая ситуация обстоит с ременным приводом, который практически не издает никакого шума. Единственное, что можно услышать при работе двигателя – это легкие стуки клапанного механизма. Однако у ременной передачи есть и недостатки. ГРМ с таким приводом недолговечен, а значит, рано или поздно может порваться, что влечет за собой довольно серьезные последствия. Для 8-ми клапанных мотор это практически не проблема, а вот если говорить о 16-ти клапанных двигателях, то тут есть риск просто загнуть сами клапана и тогда ремонт обойдется намного дороже замены ремня.

Кроме того, многие автомобили вместе с заменой ремня предусматривают замену натяжного ролика, водяного насоса и набора шайб. Менять все это необходимо каждые 60 тысяч километров, хотя если учесть брак во многих деталях, то выполнять эту процедуру желательно пораньше. Цепь же такой замены потребует только в случае ее сильного растяжения или обрыва (что происходит очень редко).

Не смотря на все различия и серьезные преимущества ременного привода, многие автогиганты до сих пор отдают предпочтение именно металлической цепи.

365drive.ru

Задача усложняется: настройка 16-клапанного мотора


Смотреть галерею

Слишком громкие слова, конечно, но все-таки некоторые автомобилисты хватаются за голову, когда речь идет о 16-клапанных двигателях. Обосновывают такое поведение тем, что много валов и меток, которые очень сложно настроить. Судя по поведению таких личностей, они и в рощице из трех сосен способны заблудиться и долго искать дорогу к дому. Нет ничего невозможного, тем более если речь идет об автомобиле. Вы уже поняли, как звучит расшифровка ГРМ, рассмотрели его основные функции и элементы. В нем нет ничего сверхсложного.

Единственное, что потребуется для установки ремня ГРМ на 16-клапанном двигателе – это зафиксировать взаимное расположение распределительных валов. Для этой цели сначала нужно каждый установить по своим меткам, после чего, стараясь не сместить ни на миллиметр, между ними зафиксировать пластину. Она поможет избавиться от случайного проворачивания валов. С другой стороны, прокрутить распределительный вал очень трудно – большие усилия нужны, чтобы преодолеть сопротивление пружин. Поэтом такая мера носит лишь рекомендательный характер. Куда важнее провести фиксацию коленчатого вала. Вот и все, теперь осталось заменить оба ролика и установить новый ремень. После сборки узла автомобиль готов к эксплуатации.

Как расшифровывается ремень ГРМ и для чего он нужен в машине

Главная страница » ГРМ » Как расшифровывается ремень ГРМ и для чего он нужен в машине

Газораспределительный механизм (ГРМ) — узел, который состоит из множества конструктивных элементов, работающих синхронно. В этой статье мы расскажем, какая используется расшифровка для ремня ГРМ и в чем заключается принцип действия механизма в целом.

Прежде чем разобрать, как переводится и расшифровывается аббревиатура ремня ГРМ, рассмотрим, для чего предназначен газораспределительный механизм двигателя в машине и его принцип работы. ГРМ представляет собой распределительное устройство силового агрегата автомобиля, использующееся для дозировки цилиндров установленным количеством горючей смеси. Процедура дозирования при этом осуществляется в определенные временные промежутки.

Устройство и принцип действия

Сам узел представлен головкой блока цилиндров мотора машины, на которой устанавливаются все конструктивные компоненты системы — клапаны, втулки, посадочные седла, пружины, рокера, распредвал, а также корпус подшипниковых устройств. В зависимости от особенностей и типа силового агрегата узел может подавать воздух в цилиндры как с горючим, так и отдельно.

Клапаны устанавливаются в специально предназначенных для их монтажа втулках, расположенных в головке БЦ. Они крепятся благодаря так называемым тарелкам, пружинным элементам и стопорным деталям. Сверху монтируются рокера с возвратной пружиной. Также здесь есть рабочая поверхность, по которой скользят кулачки распределительного вала, издавая при этом минимум посторонних звуков. Верхней конструктивной составляющей является распредвал, установленный в подшипниковые устройства. На более старых авто он монтируется в корпус вкладышей.

Устройство ремня ГРМ

Принцип действия начинается с момента вращения звездочки распредвала, которая запускает определенный такт. В результате в работу вступает сам вал. На нем в определенном порядке имеются кулачки, которые должны соответствовать такту.

Когда при запуске силовой агрегат начинает работать с первого цилиндра, то кулачок 1 бьет по рокеру. Последний преодолевает усилие пружинной детали и опускает клапан в самый низ. В результате вращения кулачок соскакивает с поверхности рокера, и тот под давлением пружинки перемещается в изначальное положение. Это приводит к возвращению клапана, который в итоге закрывает камеру сгорания. Аналогично происходит с другими цилиндрами.

Вся процедура синхронизируется с работой коленвала силового агрегата. Если один из клапанов откроется не вовремя, это приведет к невозможности запуска двигателя.

Поэтому в качестве привода газораспределительного механизма применяется коленчатый вал.

Из ролика канала «Сделано в гараже» можно узнать о последствиях обрыва ремня ГРМ.

Виды

Газораспределительные механизмы могут отличаться между собой по месту нахождения распредвала в машине:

  1. Распредвал установлен внутри ГБЦ, а клапана — на верхней части головки. Это позволяет элементам запускать движение так называемых коромысел и штанг-толкателей. Основное достоинство такого механизма заключается в простоте конструкции и надежности системы в целом. Минус — высокая инерционность, в результате чего силовой агрегат не способен быстро набирать обороты, что приводит к потере мощности.
  2. Клапаны могут располагаться в нижней части тарелками вверх. Распределительный вал устанавливается внизу, привод идет от него. Достоинство этого механизма заключается в отсутствии шума. Основной недостаток — сложная по конструкции топливная система. В результате слабого насыщения камеры сгорания топливовоздушной смесью снижается мощность двигателя.
  3. Распредвал может быть установлен непосредственно в головке блока цилиндров с клапанами. Элементы располагаются по бокам от распределительного вала и начинают работать в результате воздействия коромысел, находящихся на одной оси. Эти детали раскачивают кулачки на распредвале. Минусом таких устройств является высокая шумность, а также сложность регулировки зазоров клапанов. Кроме того, в месте контакта устройство работает под высокой нагрузкой.
  4. В некоторых силовых агрегатах распределительный вал устанавливается над клапанами, а тарелки этих элементов расположены снизу. Сам вал в таких моторах приводит в действие клапаны посредством толкателей, находящихся в цилиндрическом корпусе. Основной недостаток такой конструкции заключается в низкой эластичности агрегата и сложности регулировки зазоров.

Для чего служит ремень?

Ремень газораспределительного механизма представляет собой деталь, назначение которой заключается в выполнении функции связующего звена.

Благодаря ремню ГРМ распределительный и коленчатый вал работают синхронно, что способствует правильному функционированию двигателя в целом. В этом заключается необходимость применения ремешка.

Обозначения на ремешке

Разберем несколько примеров перевода расшифровки на ремне ГРМ:

  1. ISO-58111х19. В первых двух цифрах (58) зашифрована серия зубчиков, использующихся на изделии. В этом случае шаг и профиль будут без желобка, форма полукруглая, а высота составляет 3,5 мм. Затем идут три цифры (111), которые указывают на число зубьев. По цифре 19 можно определить ширину изделия. В продаже бывают ремни, зубчики которых выполнены в виде округленной трапеции.
  2. 58127х3/4 HSN. Здесь первые две цифры также обозначают серию зубчиков. Цифры 127 указывают на их число, но нужно учесть, что в ремешках, относящихся к серии 40, это количество условно. Цифры 3/4 говорят о ширине изделия в дюймах. В данном случае она также составляет 19 мм. Метка HSN в самом конце обозначает, что изделие изготовлено из прочного высоконасыщенного нитрила. Этот материал доказал свою прочность. Если таких букв в конце нет, то ремешок выполнен из неопренового каучука.
Таблица: Маркировка ремней

Производители могут по-разному обозначать маркировку своих изделий. В таблице показано, как расшифровать значения ГРМ.

Расшифровка ремней по марке авто и типу двигателя Расшифровка ремней по марке машины и типу двигателя Расшифровка ремней по марке машины и типу двигателя Расшифровка ремней по марке машины и типу двигателя

Цепной или ременной привод

Для обеспечения вращения двух валов применяются ремни или цепи. Цепная передача использовалась в машинах изначально. Цепи могут иметь от одного до трех рядов звеньев, здесь все зависит от мощности силового агрегата.

Цепь: преимущества и недостатки

Достоинство цепи заключается в высоком ресурсе эксплуатации. Ее растяжение компенсируется за счет специально установленного натяжителя. По сравнению с ремешком она функционирует намного дольше.

Цепь необходимо менять только при значительном растяжении или повреждении и обрыве, что происходит довольно редко.

Это единственное преимущество цепной передачи.

Минусы таких устройств:

  1. Использование цепи влияет на шумность работы силового агрегата. Однорядные изделия издают не так много шума, но двух- и трехрядные цепи более громкие. Их применение способствует довольно шумной работе двигателя машины.
  2. Блоки цилиндров, в которых используется цепь, по конструкции представляют собой более сложные устройства. Из-за этого процедура замены изделия значительно усложняется, поскольку автовладельцу нужно иметь прямой доступ к коленвалу.
Ремень: плюсы и минусы

Основные плюсы ременных передач:

  1. Если двигатель оборудован ремнем ГРМ, то такое изделие будет работать значительно тише. Водитель может услышать только один звук при функционировании силового агрегата — слабый стук клапанов.
  2. Простота замены по сравнению с цепной передачей. Если подготовиться, то можно поменять ремень самостоятельно.

Недостатки:

  1. Низкий ресурс эксплуатации привода по сравнению с цепной передачей. В результате длительного использования ремешок обрывается, а это может стать причиной серьезных неисправностей. Восьмиклапанные двигатели практически не страдают от обрывов. В случае с моторами, оборудованными 16 клапанами, сами элементы могут погнуться в результате обрыва. Это приведет к необходимости проведения капитального ремонта, стоимость которого будет значительно выше, чем замена ремешка. Иногда сокращение ресурса и обрыв ремня приводит к образованию трещин на головке или самом блоке цилиндров. Единственным вариантом решения проблемы будет установка новой ГБЦ, при этом меняется и прокладка.
  2. Необходимость замены натяжного ролика вместе с ремнем. В некоторых случаях автовладельцам также надо менять водяное насосное устройство и комплект шайб. Ресурс эксплуатации ремешка в среднем составляет около 60 тысяч км пробега. Но если учесть сложные условия использования и наличие брака во многих запчастях, специалисты рекомендуют менять ремень раньше.

Фотогалерея

На фото можно посмотреть, как выглядит цепной и ременной привод ГРМ.

Цепной привод ГРМ Ременной привод ГРМ

Видео «Ресурс эксплуатации ремней ГРМ»

О фактическом ресурсе эксплуатации ремней ГРМ можно узнать из ролика, снятого каналом Avto-Blogger.

У Вас остались вопросы? Специалисты и читатели сайта AUTODVIG помогут вам, Была ли эта статья полезна?Оценить пользу статьи: (2 голос(ов), среднее: 5,00 из 5)

autodvig.com

Диагностика по работе двигателя

Есть большой список неполадок в работе двигателя, который может быть вызван как проблемами с этим ремнем, так и с другими многочисленными причинами. Например, двигатель заглох и не заводится. Причин тому могут быть десятки, обрыв ремня – одна из них. То же касается потери мощности, затрудненного запуска, дыма из выхлопной трубы и т.д.


Обрыв ремня

Причем проблемы с приводом ГРМ могут быть как основной, так и дополнительной или параллельной причиной неполадок. Поэтому при диагностике исправность и синхронность передачи крутящего момента от коленвала к распредвалу также необходимо проверять. Возможно, пришла пора менять ремень.

Что такое ГРМ

Среди различных узлов и элементов, из которых состоит конструкция современных авто, особого упоминания заслуживает газораспределительный механизм. Многие автолюбители, изучающие строение машины, желают выяснить какие бывают грм, что это, расшифровка аббревиатуры и как устранять самые распространенные неисправности этого узла.

Что такое ремень ГРМ

Ремень газораспределительного механизма представляется важнейшим элементом, необходимым для корректной работы машины. Он используется для обеспечения должной синхронизации движений коленчатого и распределительного вала. Выясняя, что такое ремень грм и каковы его основные особенности, необходимо отметить его незаменимость для подачи топлива к цилиндрам силового агрегата.

Помимо прочего, грм в автомобиле используется для правильной работы жидкостного насоса. Он отвечает за циркуляцию охлаждающей жидкости по всей системе. Это позволяет предотвратить перегрев двигателя даже при интенсивных нагрузках.

Изучая, как выглядит ремень ГРМ в машинах, следует отметить, что он представляет собой своеобразный ремень, который находится между блоком цилиндров и радиатором. При этом необходимо учитывать, что точное расположение данного узла напрямую зависит от конкретного производителя авто. В некоторых моделях он скрыт за различными защитными элементами, однако даже в этом случае к нему легко получить доступ, демонтировав крышку.

Если ознакомиться с фото, можно сделать вывод, что ремень ГРМ представляет собой замкнутую полоску из резины, оснащенную с внутренней стороны зубьями для лучшего сцепления с валами. При этом необходимо помнить, что подобные комплектующие предназначены для использования лишь в конкретной модели/серии авто и не являются универсальными.

Для чего необходим

Как было сказано ранее, ремень газораспределительного механизма необходим для корректной работы двигателя. Именно благодаря ему удается сделать работу коленвала и распредвала синхронной. Однако, нередко в конструкции автомобиля он служит и для выполнения других действий.

Так, данный узел может эксплуатироваться в качестве привода для насосного оборудования, предназначенного для:

  • охлаждающей жидкости;
  • моторного масла;
  • бензина/дизеля, в зависимости от используемого типа топлива.

Узел ГРМ невероятно важен. Необходимо поддерживать его в работоспособном состоянии во избежание появления серьезных проблем, для устранения которых потребуются внушительные затраты.

Принцип действия

Выяснив, как переводится ГРМ в автомобиле, необходимо отметить, что он используется для согласования работы распредвала и коленвала с помощью специальных зубьев, которые обеспечивают отличный уровень сцепления с поверхностями данных деталей.

При этом число таких зубьев строго ограничено и зависит от используемой модели авто. Например, ВАЗ 2112 оснащен сразу 136 зубьями, в то время, как другие модели могут иметь значительно больше или меньше.

Классификация газораспределительных механизмов

Выяснив, как расшифровывается ГРМ, необходимо более подробно ознакомиться с существующими разновидностями подобных механизмов. Они отличаются между собой своими характеристиками, сроком службы и другими параметрами. Это следует учитывать при эксплуатации.

Наибольшее распространение получили следующие разновидности привода ГРМ:

  • ременной привод. Отличается низким уровнем шума при работе, что компенсируется низким уровнем прочности и возможным смещением фаз из-за недостаточного уровня натяжения;
  • цепной механизм. Благодаря уникальной конструкции, вероятность сбивания фазы значительно снижается, что обусловлено поддержанием оптимальной степени натяжения. При этом уровень шума у данного типа привода значительно выше, в связи с чем далеко не все автопроизводители устанавливают этот элемент;
  • шестереночный привод. Подобный вариант широко использовался в прошлом и отличается низкой стоимостью, высокой надежностью и практически неограниченным сроком службы. К числу недостатков подобного элемента можно отнести внушительные размеры узла.

Также стоит упомянуть, что существует также перечень разновидностей ГРМ, которые необходимо упомянуть. Прежде всего, это SOHC, предусматривающий наличие одного распредвала. Подобный элемент обладает низкой стоимостью и работает без серьезного шума.

Другим типом ГРМ является DOHC, который предусматривает наличие в конструкции второго распредвала, который монтируется неподалеку от первого. Отличается повышенной стоимостью, однако способен несколько уменьшить расход топлива за счет улучшенного заполнения цилиндров.

OHV отличается специфичным расположением распредвала — внизу, что позволяет упростить его конструкцию, а также сократить размеры агрегата. К недостаткам можно отнести небольшой крутящий момент, избыточную инерционность и малую мощность.

Причины поломок

Самыми распространенными поломками данного узла представляется обрыв или сбивание фазы. Это приводит к остановке работы двигателя, а также серьезным поломкам, требующим дорогостоящего ремонта. К числу наиболее вероятных причин поломок можно отнести чрезмерный износ, заклинивание помпы натяжителей или валов, а также недостаточный уровень натяжения.

Способы их устранения

Процедура устранения неисправностей значительно отличается и зависит от причины их появления. Чаще всего, ремень требуется натянуть до оптимального состояния, что можно сделать с помощью соответствующего механизма. Однако, при обрыве или других серьезных поломках, может потребоваться замена ГРМ.

Процедура довольно проста и предусматривает выполнение следующих действий:

  1. Демонтировать переднее колесо для получения доступа к шкиву коленвала.
  2. Снять ремень гидроусилителя руля, генератор, свечи и насосный механизм.
  3. Извлечь шкив и правую опору ДВС.
  4. Удалить изношенный ГРМ и установить на его место новый.

Далее, потребуется повторить все операции в обратно порядке, поочередно устанавливая на автомобиль демонтированные узлы. Благодаря простой конструкции, подобные манипуляции можно выполнить своими руками, значительно сэкономив на услугах специалистов.

Заключение

Ремень ГРМ представляется одним из важнейших узлов в конструкции авто. Он отвечает за корректную работу двигателя. Он бывает различных типов и, как правило, уникален для каждой модели авто. При необходимости автомобилист может заменить его самостоятельно, избежав дополнительных затрат.

tolkavto.ru

Оценка состояния по внешнему виду

Из-за исключительной важности этого элемента, после пробега в 50 тыс. его следует осмотреть визуально, даже если никаких проблем с работой двигателя нет. Ремень может быть закрыт кожухами. Их снимают и оценивают состояние детали. Замена требуется в следующих случаях:

  • появились трещины, зазубрины;
  • съедены, изношены зубья;
  • часть зубьев слизана, грани отсутствуют полностью;
  • имеются выщерблины, торчащие лохмотья.


Изношенный ремень ГРМ
Все признаки замены ремня ГРМ видны при простом осмотре. Если на модели эта деталь труднодоступна и видна только часть, то, чтобы полностью осмотреть все полотно, не снимая ремня, выполняют следующие действия.

  • выкручивают свечи зажигания;
  • ведущее колесо поднимают домкратом;
  • при включенной первой передаче колесо прокручивают.

При этом ремень передвигается и его можно осмотреть.


Проверка натяжения

Также нужно обязательно проверить натяжку. Если она слаба, возможен соскок со шкивов или перескок нескольких зубьев через зубцы ведущей и ведомой шестерен. Это приведет к сбою циклов впрыска, зажигания и положений поршней.

Двигатель при этом может работать, но с большой потерей мощности, трудностями при запуске и перерасходом топлива. Следует знать, что перетяжка ремня приведет к его преждевременному износу.

Временная диаграмма контроллера тракта декодирования.

Context 1

... Основным объектом этого исследования является реализация кодировщика и декодера уровня MAC, которые работают параллельно и, следовательно, обеспечивают параллельную транзакцию ввода-вывода протоколов USB 3.0. Прежде чем обсуждать разработанный алгоритм MAC-кодировщика и декодера, полезно сначала взглянуть на стандартный пакет USB 3.0 [1]. Он также изображен на рис. 6. Подробное описание символов пакета см. В [1].Рекомендуется сначала обратиться к [2] для сигналов кодирования PHY Chip, чтобы понять алгоритм кодирования Phy. Описание алгоритмического конечного автомата (ASMD) PHY Encoder показано на рисунке 7. Когда процесс кодирования выполняется контроллером канального уровня, он утверждает «ll_enc_done» (раздел III-B), информируя главный контроллер о том, что были размещены действительные данные. в двухпортовой памяти и должен быть получен Phy Encoder. Затем мастер-контроллер выдает сигнал «start_en» (рис. 3) для инициализации Phy-кодировщика и ожидает подтверждения от Phy-кодировщика.LTSSM контролирует состояние питания микросхемы PHY через Phy Encoder. Phy-чип остается бездействующим в состояниях питания P1 и P3 [1]. В состоянии P2 кодер ожидает инструкции от LTSSM, чтобы заставить Phy Chip передать LFPS [1] или выполнить операцию обнаружения приемника (рис. 7). Когда в буферах присутствуют действительные данные, LTSSM инструктирует Phy Encoder перевести Phy-чип в состояние P0. Кодер запускает процесс выборки данных из буфера только тогда, когда обнаруживается положительный фронт «передачи». Когда LTSSM заявляет сигнал «передачи», кодировщик запрашивает данные и ожидает подтверждения от интерфейса буфера чтения.Когда транзакция начинается, кодер получает размер полезной нагрузки данных из размера пакета (заданного главным контроллером в байтах) и помещает в регистр с именем «data_pld_size». Цель вычисления размера полезной нагрузки данных - выяснить, сколько транзакций требуется для отправки полного пакета на Phy-чип. Поскольку каждая транзакция может иметь 4 символа передаваемых данных (32-битная шина) [см. 1 для подробного описания], размер пакета делится на 4, чтобы получить правильное количество требуемых транзакций.Ссылаясь на [2], шина TxDataK указывает байт управления или данных в текущей транзакции. RTL кодировщика достаточно эффективен, чтобы определить, какой байт является управляющим байтом или байтом данных в текущей транзакции. На рис.4 показано, что есть две такие транзакции (1-я и 6-я), которые содержат полные контрольные символы (байты). Последняя транзакция должна иметь все контрольные байты, но это зависит от размера полезной нагрузки данных. Если размер полезной нагрузки данных не кратен 4, то должна быть неоднозначность, какой символ является управляющим или байтом данных во 2-й последней транзакции.Два младших бита «data_pld_size» указывают позицию байта данных во 2-й последней транзакции (фиг.6). Процесс декодирования - довольно сложная и непростая задача. Для понимания сигналов декодирования PHY Chip рекомендуется обратиться к [2]. ASMD Phy Decoder показан на рис. 8. «PowerState» Phy Decoder снова находится под управлением LTSSM. Phy Decoder остается бездействующим в состояниях P1 и P2. В P3 LTSSM утверждает сигнал «Receiver_DO» (см. Рис. 2), когда он требует выполнения операции «обнаружение приемника».Phy Decoder, в свою очередь, утверждает сигнал «TxDetectRx» [2], запрашивая PHY-чип для начала операции «обнаружения приемника». Этот сигнал должен оставаться на высоком уровне до тех пор, пока не будет подтвержден сигнал phy_status [2] от Phy Chip. Когда операция обнаружения приемника завершена, микросхема PHY выдает сигнал «phy_status» [2]. Затем Phy-декодер сбрасывает «TxDetectRx», тем временем информируя LTSSM, статус приемника через шину «Rx_status_2LTSSM». Как только LTSSM дает команду Phy-декодеру перевести PHY Chip в состояние питания P0, декодер начинает поиск сигнала «Rx_elec_idle».Phy Decoder информирует LTSSM о LFPS на основе сигнала «Rx_elec_idle». Затем он переходит в состояние ожидания, пока на шине «RxData» не появятся действительные данные. Когда присутствуют действительные данные, декодер опрашивает «Интерфейс буфера записи» (рис. 2), готов ли он принять входящие данные, и переходит в состояние «ackldg» (подтверждение). Затем он ожидает подтверждения от «Интерфейса буфера записи». Как только буфер квитируется, декодер начинает выборку и отправку данных из Phy Chip в интерфейс буфера записи соответственно (рис.2). Phy Decoder продолжает передавать пакет от Phy Chip к интерфейсу буфера записи, пока контроллер канального уровня не подаст сигнал «игнорировать». Когда утверждается «игнорировать», Phy-декодер отбрасывает входящие данные от Phy Chip и начинает поиск LRTY [1]. Phy Decoder также вычисляет размер пакета при передаче данных из Phy-чипа в интерфейс буфера записи. На рис. 4 показано, что максимальный размер пакета может составлять до 1024 байтов (максимальная полезная нагрузка данных) + 28 байтов (стандартный протокол каждого пакета).Размер пакета рассчитывается таким образом, что счетчик увеличивается каждый раз, когда происходит транзакция. Декодер постоянно отслеживает строки RxDataK. Управляющий байт указывается шиной RxDataK всякий раз, когда его значение не равно нулю. Всякий раз, когда в строках RxDataK присутствует ненулевое значение, другой счетчик, разделенный на единицу, увеличивается, чтобы отслеживать количество транзакций управляющих байтов. Обращаясь к фиг. 4, можно заметить, что может быть только 3 или 4 таких транзакции, которые имеют в себе байты управления, т.е.е. первая транзакция, шестая транзакция и последняя транзакция. Если размер полезной нагрузки данных не кратен 4 (т.е. первые три из последних четырех управляющих байтов могут быть частью второй последней транзакции), может быть транзакция с четвертым байтом управления. Поскольку первая и шестая транзакции представляют собой транзакции с полным контрольным байтом, о них не нужно заботиться. Проблема возникает после загрузки полезных данных из-за различий в размерах полезной нагрузки данных. ASMD, показанный на рис. 6, показывает, что декодер неоднократно проверяет, чтобы «rxdataK_count» стало равным 2.Когда «rxdataK_count» становится равным 2, декодер проверяет значение RxDataK. RxDataK = 4’hF указывает на то, что все четыре байта являются контрольными байтами, а текущая транзакция - это конец пакета. RxDataK, отличный от 4’hF, четко указывает, что размер полезной нагрузки данных не кратен 4, и текущая транзакция содержит байты данных вместе с байтами управления. Также у нас будет четвертая управляющая байтовая транзакция. Если RxDataK = 4’h8 (4’b1000), он показывает, что имеется 3 байта данных и 1 контрольный байт.Этот один управляющий байт фактически взят из четырех последних управляющих байтов (показанных на рис. 4). Это означает, что в следующей транзакции будет только 3 (оставшихся) управляющих байта, а последний байт останется пустым, поэтому значение 1’b1 вычитается из размера пакета (показано на рис. 6). Аналогичный метод реализован для RxDataK = 4’hC и 4’hE. Конструкции RTL как физического уровня, так и главных контроллеров полностью синтезированы с использованием устройства Virtex-5 XC5VLX110T. Использование ресурсов контроллером уровня PHY и главным контроллером представлено в Таблице 6 и Таблице 7 соответственно.Хотя все USB-устройство написано в синтезируемом RTL-коде, этот объект будет представлять поведение хоста плюс поведение PHY Chip. Он предназначен только для целей моделирования и никогда не может вывести аппаратное обеспечение. Он может подавить концепцию отдельных уровней и может приспособить поведение хост-объекта и PHY Chip как единого объекта, который необходим для получения уровня MAC, появляющегося на передней линии восходящего порта (USB-устройства). Случайные данные генерируются с помощью тестовой среды и вводятся на MAC-уровень (при условии, что они поступают с канального уровня, см. Рис.1 и 2) и заранее заданный размер пакета для каждого запуска моделирования. Эти данные обрабатываются Phy Encoder через двухпортовый интерфейс памяти и буфера чтения (рис. 2). Phy Encoder передает эти данные в PHY Chip (поведенческую модель), которая возвращает их в Phy Decoder. Phy-декодер остается бездействующим, пока не будет подтвержден сигнал RxValid (из поведения PHY, рис. 2). Как только обнаруживается нарастающий фронт сигнала RxValid, декодер запрашивает интерфейс буфера записи для полученных данных, поступающих от хоста.После подтверждения Phy-декодеры начинают выборку данных и размещают их на портах, обращенных к интерфейсу буфера записи, которые, в свою очередь, помещают данные в двухпортовую память (рис. 2). Между тем, он также ищет контрольные байты (на шине RxData), на основе которых он может узнать размер пакета (см. Раздел 4.2). Поскольку протоколы SuperSpeed ​​предназначены для двойных симплексных линий передачи, которые передают и принимают транзакции параллельно, существует абсолютная необходимость в архитектуре, поддерживающей такие протоколы.Чтобы соответствовать требованиям, отдельные пути кодирования и декодирования работают одновременно и независимо. Таким образом, путь кодирования связан с ассемблерами пакетов или кодерами, тогда как путь декодирования связан с дизассемблером или декодерами пакетов. Пути кодирования и декодирования выполняются конечным автоматом главного контроллера, чтобы обеспечить двойную симплексную способность шины. Эта синтезируемая реализация MAC-уровня (контроллера физического уровня) соответствует последней спецификации USB 3.0. Он разработан таким образом, что с ним можно легко взаимодействовать с другими слоями.Канальный уровень, уровень протокола и LTSSM будут разработаны в будущем как независимые объекты и интегрированы с этим уровнем. В будущем целью может стать завершенное устройство памяти USB 3.0, диаграмма верхнего уровня которого показана на рис. 9. Хасан Байг получил степень бакалавра инженерии (электроника) в Университете инженерии и технологий NED, Карачи, Пакистан, в январе 2010 года. получил степень магистра в области встроенных вычислений из ...

Context 2

... Обсуждая разработанный алгоритм MAC Encoder и Decoder, хорошо бы сначала взглянуть на стандартный пакет USB 3.0 [1]. Он также изображен на рис. 6. Подробное описание символов пакета см. В [1]. Рекомендуется сначала обратиться к [2] для сигналов кодирования PHY Chip, чтобы понять алгоритм кодирования Phy. Описание алгоритмического конечного автомата (ASMD) PHY Encoder показано на рисунке 7. Когда процесс кодирования выполняется контроллером канального уровня, он утверждает «ll_enc_done» (раздел III-B), информируя главный контроллер о том, что были размещены действительные данные. в двухпортовой памяти и должен быть получен Phy Encoder.Затем мастер-контроллер выдает сигнал «start_en» (рис. 3) для инициализации Phy-кодировщика и ожидает подтверждения от Phy-кодировщика. LTSSM контролирует состояние питания микросхемы PHY через Phy Encoder. Phy-чип остается бездействующим в состояниях питания P1 и P3 [1]. В состоянии P2 кодер ожидает инструкции от LTSSM, чтобы заставить Phy Chip передать LFPS [1] или выполнить операцию обнаружения приемника (рис. 7). Когда в буферах присутствуют действительные данные, LTSSM инструктирует Phy Encoder перевести Phy-чип в состояние P0.Кодер запускает процесс выборки данных из буфера только тогда, когда обнаруживается положительный фронт «передачи». Когда LTSSM заявляет сигнал «передачи», кодировщик запрашивает данные и ожидает подтверждения от интерфейса буфера чтения. Когда транзакция начинается, кодер получает размер полезной нагрузки данных из размера пакета (заданного главным контроллером в байтах) и помещает в регистр с именем «data_pld_size». Цель вычисления размера полезной нагрузки данных - выяснить, сколько транзакций требуется для отправки полного пакета на Phy-чип.Поскольку каждая транзакция может иметь 4 символа передаваемых данных (32-битная шина) [см. 1 для подробного описания], размер пакета делится на 4, чтобы получить правильное количество требуемых транзакций. Ссылаясь на [2], шина TxDataK указывает байт управления или данных в текущей транзакции. RTL кодировщика достаточно эффективен, чтобы определить, какой байт является управляющим байтом или байтом данных в текущей транзакции. На рис.4 показано, что есть две такие транзакции (1-я и 6-я), которые содержат полные контрольные символы (байты).Последняя транзакция должна иметь все контрольные байты, но это зависит от размера полезной нагрузки данных. Если размер полезной нагрузки данных не кратен 4, то должна быть неоднозначность, какой символ является управляющим или байтом данных во 2-й последней транзакции. Два младших бита «data_pld_size» указывают позицию байта данных во 2-й последней транзакции (фиг.6). Процесс декодирования - довольно сложная и непростая задача. Для понимания сигналов декодирования PHY Chip рекомендуется обратиться к [2]. ASMD Phy Decoder показан на рис.8. «PowerState» Phy Decoder снова находится под управлением LTSSM. Phy Decoder остается бездействующим в состояниях P1 и P2. В P3 LTSSM утверждает сигнал «Receiver_DO» (см. Рис. 2), когда он требует выполнения операции «обнаружение приемника». Phy Decoder, в свою очередь, утверждает сигнал «TxDetectRx» [2], запрашивая PHY-чип для начала операции «обнаружения приемника». Этот сигнал должен оставаться на высоком уровне до тех пор, пока не будет подтвержден сигнал phy_status [2] от Phy Chip. Когда операция обнаружения приемника завершена, микросхема PHY выдает сигнал «phy_status» [2].Затем Phy-декодер сбрасывает «TxDetectRx», тем временем информируя LTSSM, статус приемника через шину «Rx_status_2LTSSM». Как только LTSSM дает команду Phy-декодеру перевести PHY Chip в состояние питания P0, декодер начинает поиск сигнала «Rx_elec_idle». Phy Decoder информирует LTSSM о LFPS на основе сигнала «Rx_elec_idle». Затем он переходит в состояние ожидания, пока на шине «RxData» не появятся действительные данные. Когда присутствуют действительные данные, декодер опрашивает «Интерфейс буфера записи» (рис. 2), готов ли он принять входящие данные, и переходит в состояние «ackldg» (подтверждение).Затем он ожидает подтверждения от «Интерфейса буфера записи». Как только буфер подтверждает, декодер начинает выборку и отправку данных из Phy Chip в интерфейс буфера записи соответственно (рис. 2). Phy Decoder продолжает передавать пакет от Phy Chip к интерфейсу буфера записи, пока контроллер канального уровня не подаст сигнал «игнорировать». Когда утверждается «игнорировать», Phy-декодер отбрасывает входящие данные от Phy Chip и начинает поиск LRTY [1]. Phy Decoder также вычисляет размер пакета при передаче данных из Phy-чипа в интерфейс буфера записи.На рис. 4 показано, что максимальный размер пакета может составлять до 1024 байтов (максимальная полезная нагрузка данных) + 28 байтов (стандартный протокол каждого пакета). Размер пакета рассчитывается таким образом, что счетчик увеличивается каждый раз, когда происходит транзакция. Декодер постоянно отслеживает строки RxDataK. Управляющий байт указывается шиной RxDataK всякий раз, когда его значение не равно нулю. Всякий раз, когда в строках RxDataK присутствует ненулевое значение, другой счетчик, разделенный на единицу, увеличивается, чтобы отслеживать количество транзакций управляющих байтов.Обращаясь к фиг.4, можно заметить, что может быть только 3 или 4 таких транзакции, которые имеют в себе байты управления, то есть первая транзакция, шестая транзакция и последняя транзакция. Если размер полезной нагрузки данных не кратен 4 (т.е. первые три из последних четырех управляющих байтов могут быть частью второй последней транзакции), может быть транзакция с четвертым байтом управления. Поскольку первая и шестая транзакции представляют собой транзакции с полным контрольным байтом, о них не нужно заботиться.Проблема возникает после загрузки полезных данных из-за различий в размерах полезной нагрузки данных. ASMD, показанный на фиг. 6, показывает, что декодер неоднократно проверяет, что «rxdataK_count» становится равным 2. Когда «rxdataK_count» становится равным 2, декодер проверяет значение RxDataK. RxDataK = 4’hF указывает на то, что все четыре байта являются контрольными байтами, а текущая транзакция - это конец пакета. RxDataK, отличный от 4’hF, четко указывает, что размер полезной нагрузки данных не кратен 4, и текущая транзакция содержит байты данных вместе с байтами управления.Также у нас будет четвертая управляющая байтовая транзакция. Если RxDataK = 4’h8 (4’b1000), он показывает, что имеется 3 байта данных и 1 контрольный байт. Этот один управляющий байт фактически взят из четырех последних управляющих байтов (показанных на рис. 4). Это означает, что в следующей транзакции будет только 3 (оставшихся) управляющих байта, а последний байт останется пустым, поэтому значение 1’b1 вычитается из размера пакета (показано на рис. 6). Аналогичный метод реализован для RxDataK = 4’hC и 4’hE. Конструкции RTL как физического уровня, так и главных контроллеров полностью синтезированы с использованием устройства Virtex-5 XC5VLX110T.Использование ресурсов контроллером уровня PHY и главным контроллером представлено в Таблице 6 и Таблице 7 соответственно. Хотя все USB-устройство написано в синтезируемом RTL-коде, этот объект будет представлять поведение хоста плюс поведение PHY Chip. Он предназначен только для целей моделирования и никогда не может вывести аппаратное обеспечение. Он может подавить концепцию отдельных уровней и может приспособить поведение хост-объекта и PHY Chip как единого объекта, который необходим для получения уровня MAC, появляющегося на передней линии восходящего порта (USB-устройства).Случайные данные генерируются с помощью испытательного стенда и вводятся на MAC-уровень (при условии, что они поступают с канального уровня, см. Рис. 1 и рис. 2) и заранее заданный размер пакета для каждого запуска моделирования. Эти данные обрабатываются Phy Encoder через двухпортовый интерфейс памяти и буфера чтения (рис. 2). Phy Encoder передает эти данные в PHY Chip (поведенческую модель), которая возвращает их в Phy Decoder. Phy-декодер остается бездействующим, пока не будет подтвержден сигнал RxValid (из поведения PHY, рис. 2). Как только обнаруживается нарастающий фронт сигнала RxValid, декодер запрашивает интерфейс буфера записи для полученных данных, поступающих от хоста.После подтверждения Phy-декодеры начинают выборку данных и размещают их на портах, обращенных к интерфейсу буфера записи, которые, в свою очередь, помещают данные в двухпортовую память (рис. 2). Между тем, он также ищет контрольные байты (на шине RxData), на основе которых он может узнать размер пакета (см. Раздел 4.2). Поскольку протоколы SuperSpeed ​​предназначены для двойных симплексных линий передачи, которые передают и принимают транзакции параллельно, существует абсолютная необходимость в архитектуре, поддерживающей такие протоколы.Чтобы соответствовать требованиям, отдельные пути кодирования и декодирования работают одновременно и независимо. Таким образом, путь кодирования связан с ассемблерами пакетов или кодерами, тогда как путь декодирования связан с дизассемблером или декодерами пакетов. Пути кодирования и декодирования выполняются конечным автоматом главного контроллера, чтобы обеспечить двойную симплексную способность шины. Эта синтезируемая реализация MAC-уровня (контроллера физического уровня) соответствует последней спецификации USB 3.0. Он разработан таким образом, что с ним можно легко взаимодействовать с другими слоями.Канальный уровень, уровень протокола и LTSSM будут разработаны в будущем как независимые объекты и интегрированы с этим уровнем. В будущем целью может стать завершенное устройство памяти USB 3.0, диаграмма верхнего уровня которого показана на рис. 9. Хасан Байг получил степень бакалавра инженерии (электроника) в Университете инженерии и технологий NED, Карачи, Пакистан, в январе 2010 года. получил степень магистра в области встроенных вычислений в университете Чосун, Кванджу, Южная Корея. Кроме того, он является научным сотрудником проф.Чон-А Ли в лаборатории компьютерных систем. Он получил стипендию Korean Global IT Scholarship для проведения исследований и обучения в высших учебных заведениях. Он провел множество семинаров от имени отделения студентов IEEE. Его исследовательские интересы включают проектирование встроенных систем, FPGA, оценку вариаций процессов на кристалле, частично реконфигурированные встроенные системы. Jeong-A Lee в настоящее время является профессором кафедры компьютерной инженерии, с тех пор как присоединился к Chosun ...

Context 3

... «передает» сигнал, кодировщик запрашивает данные и ожидает подтверждения от интерфейса буфера чтения.Когда транзакция начинается, кодер получает размер полезной нагрузки данных из размера пакета (заданного главным контроллером в байтах) и помещает в регистр с именем «data_pld_size». Цель вычисления размера полезной нагрузки данных - выяснить, сколько транзакций требуется для отправки полного пакета на Phy-чип. Поскольку каждая транзакция может иметь 4 символа передаваемых данных (32-битная шина) [см. 1 для подробного описания], размер пакета делится на 4, чтобы получить правильное количество требуемых транзакций.Ссылаясь на [2], шина TxDataK указывает байт управления или данных в текущей транзакции. RTL кодировщика достаточно эффективен, чтобы определить, какой байт является управляющим байтом или байтом данных в текущей транзакции. На рис.4 показано, что есть две такие транзакции (1-я и 6-я), которые содержат полные контрольные символы (байты). Последняя транзакция должна иметь все контрольные байты, но это зависит от размера полезной нагрузки данных. Если размер полезной нагрузки данных не кратен 4, то должна быть неоднозначность, какой символ является управляющим или байтом данных во 2-й последней транзакции.Два младших бита «data_pld_size» указывают позицию байта данных во 2-й последней транзакции (фиг.6). Процесс декодирования - довольно сложная и непростая задача. Для понимания сигналов декодирования PHY Chip рекомендуется обратиться к [2]. ASMD Phy Decoder показан на рис. 8. «PowerState» Phy Decoder снова находится под управлением LTSSM. Phy Decoder остается бездействующим в состояниях P1 и P2. В P3 LTSSM утверждает сигнал «Receiver_DO» (см. Рис. 2), когда он требует выполнения операции «обнаружение приемника».Phy Decoder, в свою очередь, утверждает сигнал «TxDetectRx» [2], запрашивая PHY-чип для начала операции «обнаружения приемника». Этот сигнал должен оставаться на высоком уровне до тех пор, пока не будет подтвержден сигнал phy_status [2] от Phy Chip. Когда операция обнаружения приемника завершена, микросхема PHY выдает сигнал «phy_status» [2]. Затем Phy-декодер сбрасывает «TxDetectRx», тем временем информируя LTSSM, статус приемника через шину «Rx_status_2LTSSM». Как только LTSSM дает команду Phy-декодеру перевести PHY Chip в состояние питания P0, декодер начинает поиск сигнала «Rx_elec_idle».Phy Decoder информирует LTSSM о LFPS на основе сигнала «Rx_elec_idle». Затем он переходит в состояние ожидания, пока на шине «RxData» не появятся действительные данные. Когда присутствуют действительные данные, декодер опрашивает «Интерфейс буфера записи» (рис. 2), готов ли он принять входящие данные, и переходит в состояние «ackldg» (подтверждение). Затем он ожидает подтверждения от «Интерфейса буфера записи». Как только буфер квитируется, декодер начинает выборку и отправку данных из Phy Chip в интерфейс буфера записи соответственно (рис.2). Phy Decoder продолжает передавать пакет от Phy Chip к интерфейсу буфера записи, пока контроллер канального уровня не подаст сигнал «игнорировать». Когда утверждается «игнорировать», Phy-декодер отбрасывает входящие данные от Phy Chip и начинает поиск LRTY [1]. Phy Decoder также вычисляет размер пакета при передаче данных из Phy-чипа в интерфейс буфера записи. На рис. 4 показано, что максимальный размер пакета может составлять до 1024 байтов (максимальная полезная нагрузка данных) + 28 байтов (стандартный протокол каждого пакета).Размер пакета рассчитывается таким образом, что счетчик увеличивается каждый раз, когда происходит транзакция. Декодер постоянно отслеживает строки RxDataK. Управляющий байт указывается шиной RxDataK всякий раз, когда его значение не равно нулю. Всякий раз, когда в строках RxDataK присутствует ненулевое значение, другой счетчик, разделенный на единицу, увеличивается, чтобы отслеживать количество транзакций управляющих байтов. Обращаясь к фиг. 4, можно заметить, что может быть только 3 или 4 таких транзакции, которые имеют в себе байты управления, т.е.е. первая транзакция, шестая транзакция и последняя транзакция. Если размер полезной нагрузки данных не кратен 4 (т.е. первые три из последних четырех управляющих байтов могут быть частью второй последней транзакции), может быть транзакция с четвертым байтом управления. Поскольку первая и шестая транзакции представляют собой транзакции с полным контрольным байтом, о них не нужно заботиться. Проблема возникает после загрузки полезных данных из-за различий в размерах полезной нагрузки данных. ASMD, показанный на рис. 6, показывает, что декодер неоднократно проверяет, чтобы «rxdataK_count» стало равным 2.Когда «rxdataK_count» становится равным 2, декодер проверяет значение RxDataK. RxDataK = 4’hF указывает на то, что все четыре байта являются контрольными байтами, а текущая транзакция - это конец пакета. RxDataK, отличный от 4’hF, четко указывает, что размер полезной нагрузки данных не кратен 4, и текущая транзакция содержит байты данных вместе с байтами управления. Также у нас будет четвертая управляющая байтовая транзакция. Если RxDataK = 4’h8 (4’b1000), он показывает, что имеется 3 байта данных и 1 контрольный байт.Этот один управляющий байт фактически взят из четырех последних управляющих байтов (показанных на рис. 4). Это означает, что в следующей транзакции будет только 3 (оставшихся) управляющих байта, а последний байт останется пустым, поэтому значение 1’b1 вычитается из размера пакета (показано на рис. 6). Аналогичный метод реализован для RxDataK = 4’hC и 4’hE. Конструкции RTL как физического уровня, так и главных контроллеров полностью синтезированы с использованием устройства Virtex-5 XC5VLX110T. Использование ресурсов контроллером уровня PHY и главным контроллером представлено в Таблице 6 и Таблице 7 соответственно.Хотя все USB-устройство написано в синтезируемом RTL-коде, этот объект будет представлять поведение хоста плюс поведение PHY Chip. Он предназначен только для целей моделирования и никогда не может вывести аппаратное обеспечение. Он может подавить концепцию отдельных уровней и может приспособить поведение хост-объекта и PHY Chip как единого объекта, который необходим для получения уровня MAC, появляющегося на передней линии восходящего порта (USB-устройства). Случайные данные генерируются с помощью тестовой среды и вводятся на MAC-уровень (при условии, что они поступают с канального уровня, см. Рис.1 и 2) и заранее заданный размер пакета для каждого запуска моделирования. Эти данные обрабатываются Phy Encoder через двухпортовый интерфейс памяти и буфера чтения (рис. 2). Phy Encoder передает эти данные в PHY Chip (поведенческую модель), которая возвращает их в Phy Decoder. Phy-декодер остается бездействующим, пока не будет подтвержден сигнал RxValid (из поведения PHY, рис. 2). Как только обнаруживается нарастающий фронт сигнала RxValid, декодер запрашивает интерфейс буфера записи для полученных данных, поступающих от хоста.После подтверждения Phy-декодеры начинают выборку данных и размещают их на портах, обращенных к интерфейсу буфера записи, которые, в свою очередь, помещают данные в двухпортовую память (рис. 2). Между тем, он также ищет контрольные байты (на шине RxData), на основе которых он может узнать размер пакета (см. Раздел 4.2). Поскольку протоколы SuperSpeed ​​предназначены для двойных симплексных линий передачи, которые передают и принимают транзакции параллельно, существует абсолютная необходимость в архитектуре, поддерживающей такие протоколы.Чтобы соответствовать требованиям, отдельные пути кодирования и декодирования работают одновременно и независимо. Таким образом, путь кодирования связан с ассемблерами пакетов или кодерами, тогда как путь декодирования связан с дизассемблером или декодерами пакетов. Пути кодирования и декодирования выполняются конечным автоматом главного контроллера, чтобы обеспечить двойную симплексную способность шины. Эта синтезируемая реализация MAC-уровня (контроллера физического уровня) соответствует последней спецификации USB 3.0. Он разработан таким образом, что с ним можно легко взаимодействовать с другими слоями.Канальный уровень, уровень протокола и LTSSM будут разработаны в будущем как независимые объекты и интегрированы с этим уровнем. В будущем целью может стать завершенное устройство памяти USB 3.0, диаграмма верхнего уровня которого показана на рис. 9. Хасан Байг получил степень бакалавра инженерии (электроника) в Университете инженерии и технологий NED, Карачи, Пакистан, в январе 2010 года. получил степень магистра в области встроенных вычислений в университете Чосун, Кванджу, Южная Корея. Кроме того, он является научным сотрудником проф.Чон-А Ли в лаборатории компьютерных систем. Он получил стипендию Korean Global IT Scholarship для проведения исследований и обучения в высших учебных заведениях. Он провел множество семинаров от имени отделения студентов IEEE. Его исследовательские интересы включают проектирование встроенных систем, FPGA, оценку вариаций процессов на кристалле, частично реконфигурированные встроенные системы. Чон-А Ли в настоящее время является профессором кафедры компьютерной инженерии с момента поступления в Университет Чосон в 1995 году. Она получила степень бакалавра наук. Кандидат компьютерных наук в Сеульском национальном университете в 1982 г., M.С. в области компьютерных наук Университета Индианы в Блумингтоне в 1985 году и доктор философии. Имеет степень бакалавра компьютерных наук в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе в 1990 году. С 1990 по 1995 год она была доцентом кафедры электротехники и вычислительной техники Хьюстонского университета. Ее исследовательские интересы включают компьютерную архитектуру, быструю цифровую арифметику и арифметику CORDIC, проектирование архитектур для конкретных приложений и конфигурируемые вычисления. Она является автором более 100 технических статей, в 2000 году была приглашенным редактором специального выпуска журнала CORDIC, посвященного системам обработки сигналов СБИС для сигналов, изображений и видео, а также несколько раз работала членом комитета по программированию. международных конференций и старший член...

Context 4

... Когда Phy Layer Decoder (рис. 2) получает полный пакет, он генерирует сигнал индикации для главного контроллера, который, в свою очередь, инициализирует декодер Link Layer (LL), при условии, что LL декодер еще не в состоянии занятости. Между тем, главный контроллер также отправляет в декодер LL размер пакета, который он получил от декодера физического уровня при полном приеме пакета. 2. Когда пакет обрабатывается декодером LL, он генерирует сигнал индикации для главного контроллера, который, в свою очередь, инициализирует декодер уровня протокола (PL), при условии, что он еще не занят.Декодер канального уровня деассемблирует полученный пакет и отправляет новый размер пакета (размер пакета изменяется после прохождения через деассемблер пакетов) главному контроллеру. Затем мастер отправляет этот новый размер пакета декодеру уровня протокола во время его инициализации. На рис. 4 изображена временная диаграмма декодирования ...

Спонтанное декодирование времени и содержания восприятия человеческого объекта из записей кортикальной поверхности выявляет дополнительную информацию в связанном с событием потенциальном и широкополосном изменении спектра

Abstract

Связь между восприятием объекта и нервной активностью в зрительных областях коры головного мозга является проблемой фундаментальной важности в нейробиологии.Здесь мы показываем, что электрические потенциалы от вентральной височной кортикальной поверхности у людей содержат достаточно информации для спонтанной и почти мгновенной идентификации состояния восприятия субъекта. Электрокортикографические (ЭКоГ) матрицы были помещены на субвисочную кортикальную поверхность семи пациентов с эпилепсией. Изображения лиц и домов в оттенках серого отображались быстро в случайной последовательности. Мы разработали шаблонный проекционный подход для спонтанного декодирования непрерывного потока данных ЭКоГ с прогнозированием возникновения, времени и типа визуального стимула.В этом контексте мы оценили независимое и совместное использование двух хорошо изученных характеристик сигналов мозга, широкополосных изменений в частотном спектре мощности потенциала и отклонений в исходной трассе потенциала (потенциал, связанный с событием; ERP). Наша способность предсказать как время появления стимула, так и тип изображения была наилучшей, когда мы использовали комбинацию широкополосного отклика и ERP, предполагая, что они отражают различные и взаимодополняющие аспекты перцептивного состояния субъекта.В частности, мы смогли предсказать время и тип 96% всех стимулов, с менее чем 5% ложными срабатываниями и ошибкой во времени ~ 20 мс.

Сведения об авторе

Мы описываем новую технику декодирования восприятия на основе электрических потенциалов, измеренных с поверхности человеческого мозга. Все предыдущие попытки были сосредоточены на идентификации классов стимулов или поведения, для которых время экспериментальных параметров известно или заранее определено. Однако опыт реального мира носит спонтанный характер, и с этой целью мы описываем эксперимент, прогнозирующий возникновение, время и типы визуальных стимулов, воспринимаемых людьми на основе непрерывного сигнала мозга.В этом эксперименте пациентам-людям с электродами, имплантированными в нижнюю часть височной доли, в быстрой последовательности показывали изображения лиц и домов. Мы разработали новый метод проекции шаблона для анализа электрических потенциалов, в котором впервые широкополосные спектральные изменения и необработанные изменения потенциала могут быть сопоставлены, а также объединены. Наш анализ показал, что они несут различную физиологическую информацию и при совместном использовании обеспечивают беспрецедентную точность и точность при расшифровке человеческого восприятия.

Образец цитирования: Miller KJ, Schalk G, Hermes D, Ojemann JG, Rao RPN (2016) Спонтанное декодирование времени и содержания восприятия человеческого объекта по записям кортикальной поверхности выявляет дополнительную информацию в связанном с событием потенциальном и широкополосном спектральном изменении . PLoS Comput Biol 12 (1): e1004660. https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1004660

Редактор: Олаф Спорнс, Университет Индианы, США

Поступила: 26 мая 2015 г .; Принята к печати: 17 ноября 2015 г .; Опубликовано: 28 января 2016 г.

Авторские права: © 2016 Miller et al.Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии указания автора и источника

Доступность данных: Авторы подтверждают, что все данные, лежащие в основе выводов, полностью доступны без ограничений. Все данные и анализы доступны по адресу https://purl.stanford.edu/xd109qh4109

Финансирование: Эта работа была поддержана Национальной исследовательской программой для аспирантов по аэронавтике и исследованию космического пространства (KJM), NIH (R01-NS065186 (KJM , JGO, RPNR), T32-EY20485 (DH), R01-EB00856 (GS) и P41-EB018783 (GS)), NSF (EEC-1028725 (RPNR)) и Исследовательского бюро армии США (W911NF-14- 1-0440 (GS)).Финансирующие организации не играли никакой роли в дизайне исследования, сборе и анализе данных, принятии решения о публикации или подготовке рукописи.

Конкурирующие интересы: Авторы заявили, что никаких конкурирующих интересов не существует.

Введение

Как двумерный узор пикселей, измеренный нашей сетчаткой, трансформируется в восприятие лица друга или известного ориентира? Известно, что вентральная височная кора представляет собой различные классы сложных зрительных стимулов в разных регионах.Например, селективные по категориям области были однозначно определены в масштабе нескольких миллиметров с использованием функциональной визуализации и макромасштабных потенциалов поля [1–4]. Подобные результаты были также продемонстрированы на уровне единичных единиц у пациентов с эпилепсией [5] и нечеловеческих приматов [6]. Совсем недавно было показано, что высокочастотные электрокортикографические (ЭКоГ) изменения в этих же вентральных височных областях усиливаются при просмотре изображений лиц, мест и других объектов [7–10]. Однако вместо того, чтобы отражать дискретный диапазон частот, изменения ЭКоГ> 40 Гц, как было показано, вместо этого являются отражением широкополосных флуктуаций во всей частотной области [11,12], и эти широкополосные изменения показывают устойчивое увеличение в вентральной височной коре во время объекта. восприятие [13].

Объектно-категориальные ответы в нижневисочной коре первоначально были идентифицированы с использованием связанных с событием потенциалов (ERP) на ЭКоГ [14,15] или функциональной магнитно-резонансной томографии (fMRI) [1–4], хотя между ERP и ответ фМРТ [16]. Напротив, увеличение высокочастотной широкополосной мощности в потенциалах корковой поверхности, зарегистрированное с помощью ЭКоГ, хорошо соответствовало категориальным ответам фМРТ в нижней височной коре головного мозга [17,18]. ERP и широкополосные сигналы демонстрируют различные и частично перекрывающиеся ответы на лица [13,19] (рис. 1), но неясно, различается ли сам информационный контент между ними.Хотя и ERP, и необработанный потенциал ЭКоГ ранее использовались для классификации категорий объектов [20–22], эти исследования требовали знания о времени появления стимула, а не их спонтанного определения. Кроме того, способность алгоритмов определять категорию объекта на основе нейронных данных была значительно ниже, чем у человека (как с точки зрения точности, так и с точки зрения точности воспроизведения во времени).

Рис. 1. Основная задача распознавания лиц и домов, а также полиморфная природа электрофизиологического ответа.

(A) Субдуральные электрокортикографические (ЭКоГ) электродные полоски помещали через отверстия в черепе на вентральную височную поверхность мозга. Для субъекта 1 показаны 4 соседних участка. (B) Простые лица и дома в оттенках серого с согласованной яркостью и контрастом, которые отображались в случайном порядке в течение 400 мс каждое, с интервалом между стимулами пустого серого экрана 400 мс между каждым изображением. Испытуемых попросили сообщить о простой цели (перевернутый дом, который был исключен из анализа).Из необработанного потенциала был извлечен временной ход широкополосного спектрального изменения для каждого участка мозга (здесь участки 1 и 4 из (A)). Синий = лица; розовый = дома. (C) Усредненный необработанный потенциал (ERP) после стимулов лица (синий) и дома (розовый) для 4 участков в (A). (D) Усредненная широкополосная мощность после различных стимулов (ERBB - отражение средней скорости возбуждения нейронов) из сайтов 1–4 в (A). (E-G) ERBB и ERP для 2 участков над веретенообразной извилиной у субъектов 2–4.Обратите внимание на то, что ответы очень полиморфны для потенциалов, связанных с событием, и что существуют сайты избирательного отбора лиц ERP, которые не имеют классической формы N200. Как видно на сайте 2 в теме 4, классический N200, когда он присутствует, не гарантирует избирательность по лицам в ERBB.

https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1004660.g001

Существенным методологическим препятствием для этого типа макромасштабной физиологии является сложность интерпретации неоднородности морфологии ответа.Как показано на рис. 1, селективные по лицу ERP могут иметь широкие структурные вариации с «пиками» и «впадинами», которые сильно различаются по форме, латентности и продолжительности, даже при измерении от участков мозга, разделенных всего на 1 см. Остается неясным, чему на самом деле соответствует форма ERP. Кроме того, ранее не разрабатывалась методология, позволяющая наивно размещать морфологически разные ERP в общем пространстве признаков. В отличие от этого, широкополосные спектральные изменения в сигнале ЭКоГ, как было показано, коррелируют с частотой возбуждения нейронов [23,24], хотя было неясно, как ERP связаны с этим, или как лучше всего попытаться провести такое сравнение [19] .Наша работа начинается с описания метода проекции шаблонов, где шаблоны усредненных исходных потенциалов (ERP) и широкополосных изменений (ERBB) из периода обучения проецируются в данные из периода тестирования. Это помещает функции ERP и ERBB из разных участков мозга в общее пространство функций, где их можно напрямую сравнивать друг с другом и использовать вместе для расшифровки функций мозга.

На сегодняшний день декодирование перцептивного контента основывается на определенной информации о внешних стимулах, частота появления и точная синхронизация которых известны декодеру.Мы предлагаем, чтобы в дополнение к идентификации перцептивного содержимого (например, типа изображения), декодирование состояния мозга должно развиваться, чтобы спонтанно определять, произошло ли перцепционное событие из потока данных, и, если да, как можно точнее прогнозировать время. Мы обозначаем эту практику как «спонтанное декодирование».

Здесь мы показываем, что сигнал ЭКоГ содержит достаточно информации, чтобы позволить почти мгновенную идентификацию категорий объектов с точностью, сравнимой с поведенческими характеристиками человека.В наших экспериментах измерялись записи ЭКоГ из нескольких нижних височных областей зрения одновременно, в то время как испытуемые просматривали случайно чередующиеся изображения лиц или домов. Мы достигли наилучших результатов, объединив широкополосные изменения с необработанными потенциальными изменениями (а не с любыми другими по отдельности), используя подход прогнозирования по шаблону. Это показывает, что два типа сигналов фиксируют взаимодополняющие аспекты физиологии, отражающие состояние восприятия человека. С помощью этой комбинации мы смогли правильно предсказать 96% всех стимулов как лицо, дом или ни то, ни другое, с ошибкой во времени только ~ 20 мс.

Методы

Заявление об этике

Все пациенты участвовали чисто добровольно, после предоставления информированного письменного согласия, в соответствии с протоколами экспериментов, утвержденными Советом по институциональному обзору Вашингтонского университета (№ 12193). Все данные пациентов были обезличены в соответствии с протоколом IRB в соответствии с требованиями HIPAA. Часть этих данных представлена ​​в другом контексте в [13]. Все данные и анализы публично доступны по адресу http: // purl.stanford.edu/xd109qh4109.

Сюжеты и записи

Все 7 субъектов исследования были больными эпилепсией (таблица S1) в больнице Харборвью в Сиэтле, штат Вашингтон. Субдуральные сетки и полоски платиновых электродов (Ad-Tech, Racine, WI) клинически помещали на лобную, теменную, височную и затылочную кору для расширенного клинического мониторинга и локализации эпилептических очагов. Решетки боковых лобно-теменных электродов были исключены из анализа, и в дальнейшем рассматривались только полосковые электроды.Электроды имели диаметр 4 мм (обнаженные 2,3 мм), расстояние между электродами 1 см и были залиты силиконом. Расположение электродов относительно анатомии гиральной поверхности определялось путем проецирования КТ после имплантации на предоперационный осевой Т1 с использованием нормализованной взаимной информации в SPM и пакете CTMR с реконструкциями сеток кортикальной поверхности, извлеченными Freesurfer [25–28]. Когда качество МРТ или КТ было недостаточным, применялись гибридные методы [29].

Эксперименты проводились у постели больного с использованием усилителей Synamps2 (Neuroscan, Эль-Пасо, Техас) параллельно с клинической записью.Стимулы предъявлялись с помощью монитора у постели больного с использованием универсальной программы стимулирования и сбора данных BCI2000 [30]. Электрокортикографические потенциалы измеряли относительно эталона кожи головы и земли, подвергали наложенному прибором полосовому фильтру от 0,15 до 200 Гц и отбирали выборку с частотой 1000 Гц.

Чтобы уменьшить общие артефакты, потенциал, измеренный в момент времени t в каждом электроде n , был повторно привязан к общему среднему значению для всех электродов N ,.Электроды со значительным артефактом или эпилептиформной активностью отбраковывались перед общим усреднением. В данных не было отказа от эпох времени. Шум внешней линии подавлялся режекторной фильтрацией в диапазоне 58–62 Гц с использованием фильтра Баттерворта 3 rd [31].

Задача дискриминации Face-House

Испытуемые выполнили базовую задачу по распознаванию раздражителей лица и дома. Им были представлены изображения лиц и домов в оттенках серого (согласованные по яркости и контрасту), которые отображались в случайном порядке по 400 мс каждое, с интервалом между стимулами (ISI) 400 мс между изображениями.Изображения шириной 10 см отображались на расстоянии ~ 1 м от пациентов, когда они сидели у постели (рис. 1). Было проведено 3 экспериментальных цикла с каждым пациентом, по 50 изображений домов и 50 изображений лиц в каждом цикле (всего 300 стимулов). Чтобы сохранить фиксацию на стимулах, пациентов просили устно сообщить о простой цели (перевернутый дом), которая появлялась один раз во время каждого прогона (1/100 стимулов). Было немного ошибок в сообщении о перевернутом домике-мишени в любом прогоне (примерно 2–3 за все 21 экспериментальный прогон).

Спектральный анализ мощности и разделение динамического спектра мощности для получения графика широкополосного спектрального изменения (полностью подробно описано в дополнительном материале, тексте S1 и тексте S2)

Следуя ранее описанной методологии [11,32,33], мы выполняем дискретные оценки оконного спектра мощности, а также частотно-временную аппроксимацию динамического спектра мощности из V n ( t ) . Затем мы выполняем «процесс разделения», чтобы идентифицировать основные мотивы в изменении спектральной мощности, выделяя временной ход широкополосного спектрального изменения, B n ( t ).Этот процесс был первоначально описан и подробно проиллюстрирован для записей ЭКоГ из моторной коры [11], а позже проиллюстрирован специально для этого личного контекста [12]. Было показано, что широкополосные изменения надежно характеризуют величину и латентность корковой динамики от вентральной височной коры в отдельных испытаниях во время этого эксперимента по просмотру лица и дома [13]. Как правило, зависимость мощности от широкополосной сети должна функционировать как изменяющаяся во времени оценка изменений мультипликативного фактора скорости возгорания населения [11,24].

Расшифровка

Перекрестная проверка.

Перед дальнейшим анализом данные были разделены на три части по времени (например, разделены на экспериментальные серии). Последующие анализы были выполнены в 3 раза. В каждом кросс-фолде две трети (два прогона) данных были отнесены к «обучающему» набору , а оставшаяся треть была отнесена к «тестирующему» набору (выделено жирным шрифтом для выделения). Таким образом, все данные могут использоваться как для тестирования, так и для обучения, но никогда одновременно (для максимального использования без «двойного погружения», которое одновременно тестирует и тренирует одни и те же данные).Однако процесс спектральной развязки был выполнен только один раз для всех данных, а не перекрестно свернут (процесс развязки игнорирует метки классов или выбор точки времени).

Техника проецирования шаблона.

Управляемый стимулом усредненный необработанный потенциал и широкополосный шаблон : В каждом электроде n запускаемые стимулом усредненные данные тренировки были получены для общего усредненного электрического потенциала для лица ( S F ) и house ( S H ) стимулы независимо (обозначает k th из N S всего экземпляров стимула типа S в обучающей выборке):

Эта величина рассчитывается только на интервале перистимула -199 < t '≤ 400 мс (где t ' обозначает время относительно начала стимула).Затем он повторно центрируется путем вычитания среднего потенциального исходного уровня перистимула в интервале -199 <90 · 109 t 901 · 10 '≤ 50 (50 мс после стимула выбирается, чтобы соответствовать ERP и латентности широкополосной ЭКоГ для первичной зрительной коры [33, 34]) для получения 〈 V n ( t ')〉 S :

Мы выполняем такое же усреднение по обучающим данным для широкополосного сигнала, чтобы получить 〈 B n ( t ')〉 S .Примеры этих шаблонов ответов: 〈 V n ( t ')〉 S и 〈 B n ( t ')〉

0 S S проиллюстрировано по всей рукописи.

Проекция шаблонов на заранее определенное время появления стимулов (проиллюстрировано на рис. 2).

V n ( t ')〉 S и 〈 B n ( t ')〉 S были сгенерированы из S период обучения .

Рис. 2. Расшифровка класса стимула в отдельных испытаниях, когда начало стимула известно, объект 3.

(A) Квадратные значения взаимной корреляции на каждом электроде. Очки обучающих характеристик были получены путем обратного проецирования инициируемого событием широкополосного канала 〈 B n ( t ')〉 F (см. Методы) в данные обучения и сравнения проецируемого лица `` и межстимульный интервал (ISI) `` точки.Эти значения масштабируются по цвету и наносятся на осевой срез МРТ с масштабированием, показанным на цветной полосе ниже. Электроды, соответствующие критериям приемлемости, были выбраны в качестве признаков для классификации шаблона лица. (B) То же, что и в (A), но для стимулов дома из периода обучения. (C) Широкополосные шаблоны, инициируемые событиями из периода обучения для лица, 〈 B 1 ( t ')〉 F , и дом, 〈 B 1 ( t ')〉 H стимулов от электрода, отмеченного зеленой стрелкой на (AB). (D) То же, что и в (C), но от электрода, отмеченного оранжевой стрелкой. ( E) Проекция инициированного событием шаблона лица из (C) в данные тестирования : верхняя черная кривая показывает часть широкополосного хода времени от электрода, отмеченного зеленой стрелкой, в течение периода тестирования, B 1 ( т ). Шаблон лица 〈 B 1 ( t ')〉 F отображается голубым цветом в каждый момент времени стимула, независимо от класса, во время тестирования события τ p .Результат проецирования шаблона лица 〈 B 1 ( t ')〉 F to B 1 ( t ) показан на зеленой фоновой кривой, с точками тестирования в определенное время стимула лица, показано синими кружками, и определенное время стимула дома, показано красными кружками. (F) То же, что и (E), но для электрода с оранжевой стрелкой, B 2 ( t ), и с использованием шаблона домика из (D), 〈 B 2 ( t ')〉 H . (G) Подпространство vs используется для иллюстрации подхода дискретной классификации. Здесь точки тренировки с обратной проекцией показаны точками (синим для q F и красным для q H ), вместе с точками характеристик тестирования, показанными кружками. Можно видеть, что простая линия решения (фиолетовая) в этом подпространстве приведет только к 1 ошибке.

https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1004660.g002

Очки обучающих характеристик были получены путем обратного проецирования V n ( t ')〉 S и 〈 B n ( t ')〉 S в период обучения для получения наборов и для каждого события q за время τ q :

, где представляет собой «мгновенную» базовую линию окружающего времени τ q :.были получены таким же образом. Типами обучающих событий q были начало стимула изображения лица ( q F ), начало стимула изображения дома ( q H ) или случайно выбранные точки в течение интервала между стимулами (ISI, q o ), с 4 в течение каждого периода ISI, по крайней мере, 100 мс от смещения / начала стимула и 50 мс друг от друга.

Контрольные точки для дискретной классификации, и, были получены аналогичным образом путем прямого проецирования V n ( t ')〉 S и 〈 B n ( t ')〉 S в период тестирования для заранее заданного времени появления стимулов изображения лица или дома, p , временами τ p .Эти результаты показаны на рис. 3.

Рис. 3. Точность классификации, когда известно начало стимула, с использованием ERP, ERBB или обоих типов шаблонов.

По некоторым предметам была достигнута 100% точность. Вся точность была выше 90%, когда использовались как исходные потенциальные, так и широкополосные шаблоны.

https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1004660.g003

Проекция шаблонов в непрерывный поток данных (проиллюстрировано на рис. 4–6).

Чтобы количественно оценить, насколько хорошо усредненный необработанный потенциал 〈 V n ( t ')〉 S представлен во временном ряду напряжения данных испытаний в момент времени t , он равен прямое прямое проецирование на непрерывный временной ряд через каждую миллисекунду:, где было получено таким же образом, как указано выше.Такая же проекция выполняется для широкополосного шаблона 〈 B n ( t ')〉 S , чтобы получить.

Рис. 4. Расшифровка класса стимула и времени начала из непрерывного потока данных в отдельных испытаниях: Иллюстрация двух электродов и непрерывного классификатора с использованием 2 широкополосных функций (тема 2).

(A) Исследуются два кортикальных участка (на расстоянии 3 см друг от друга) на веретеновидной (зеленой) и язычной (оранжевой) извилинах. (B) Broadband обучение шаблонов из зеленого электрода для лиц (синий, 〈 B 1 ( t ')〉 F ) и домов (розовый, 〈 B 1 ( t ')〉 H ) показаны на осях слева. Тестирование изменения спектра широкополосного спектра зеленого электрода, B 1 ( t ), показано справа черным цветом, с проекцией лицевого шаблона 〈 B 1 ( t ')〉 F в B 1 ( t ) для производства, как показано на зеленой кривой ниже. (C) То же, что и в B, но для оранжевого участка электрода с использованием проекций шаблона дома 〈 B 2 ( t ')〉 H для производства. (D) Подпространство классификационных признаков определяется обратной проекцией шаблонов слева в (BC), чтобы получить тренировок баллов за лица, дома и события ISI при обучении раза τ q показано. (E) Чтобы проиллюстрировать многомерную траекторию состояния мозга, которое возникает, когда различные каналы и функции помещаются в общее пространство, двухмерная кривая от зеленого электрода (B) по сравнению с оранжевым электродом (C ), показаны черным цветом в том же подпространстве, что и D.Прогнозируемые начала для стимулов лица (синий) и дома (красный) показаны символами «плюс», а фактические проявления показаны пустыми кружками. Обратите внимание, что классификатор был применен ко всему пространству широкополосных функций, а не только к этому двухмерному подпространству. (F) Траектория апостериорной вероятности появления лица по классификатору Pr {Γ ( t ) | q F } (синий) показан рядом с Pr {Γ ( t ) | q H } (розовый), показаны прогнозируемое (символы плюс) и фактическое (светлые кружки) время.

https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1004660.g004

Рис. 5. Расшифровка класса одиночного пробного стимула и времени начала из непрерывного потока данных с использованием ERP: Иллюстрация трех электродов и непрерывного классификатора с использованием 3 ERP проекции временных рядов от шаблонов к напряжению (тема 4).

(A) Для иллюстрации показаны три кортикальных участка (фиолетовый, оранжевый и зеленый). Оси справа показывают (синяя звездочка, r 2 лиц-против-ISI) и (розовый прямоугольник, r 2 домов-vs-ISI) тренировочных проекций ERP-напряжения показывают, что эти фиолетовые / оранжевый / зеленый участки очень селективны для лиц или домов во время периода обучения (из перекрестной складки 1 ).Признаки, расположенные ниже черной линии, для декодирования не использовались. (B) Усредненные забойные и внутренние ERP, 〈 V n ( t ')〉 F & 〈 V n 10 () t 901 H , с каждого сайта показаны на левой оси. Они проецируются на необработанные кривые напряжения за период тестирования ( В n ( t ), черный) для получения непрерывных кривых веса проекции (; зеленая проекция зеленого электрода, оранжевый - дом проекция от оранжевого электрода и пурпурно-лицевая проекция пурпурного электрода).Эти следы вводятся в пространство признаков и непрерывно классифицируются для получения апостериорной вероятности лица, Pr {Γ ( t ) | q F } (синий), или стимул дома, Pr {Γ ( t ) | q H } (розовый) (нижний график). (C) Проиллюстрировано 3-мерное подпространство (из точек в A и B), с тренировочными точками из периода обучения, показанными точками, и подпространственной траекторией состояния мозга, Γ ( t ), показанной с черной линией.Прогнозируемое и фактическое время и тип стимула показаны вдоль этой траектории.

https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1004660.g005

Рис. 6. Комбинированное пространство признаков ERBB-широкополосной связи и ERP-проекции напряжения для классификации (тема 5).

(A) Исследуются два кортикальных участка (оранжевые и зеленые точки). (B) На осях показаны (синяя звездочка) и (розовая рамка) для ERP-тренинга. Прогнозы показывают, что эти оранжевые и зеленые участки очень избирательны во время периода обучения (от первой перекрестной складки). (C) для ERBB-широкополосное обучение прогнозов. (D) Усредненные шаблоны фасадных и домашних ERP с зеленой площадки показаны на левой оси (оливково-зеленый). Шаблоны Face-ERP проецируются на необработанную кривую напряжения (черная) для получения непрерывной кривой проекции веса (оливково-зеленая кривая). (E) То же, что и в (D), но для широкополосных шаблонов ERBB на участке зеленого электрода (неоново-зеленый). (F&G) То же, что и в (D&E), за исключением места для оранжевого электрода на (A), с использованием стандартных шаблонов ERP (коричневый) и ERBB (обожженный оранжевый). (H) Зеленый электрод, лицевая проекция ERP и ERBB подпространства. (I) Оранжевый электродный домик ERP vs ERBB подпространственные проекции. (J) Подпространство проекции ERBB (проекция шаблона дома оранжевого электрода против проекции шаблона лица зеленого электрода). (K) Как в (J), для подпространства проекции ERP. (L) Трехмерная проекция подпространства (особенности из D, E, G). (M) Апостериорная вероятность лица, Pr {Γ m ( t ) | q F } (синий), или стимул дома, Pr {Γ м ( t ) | q F } (розовый), представленный (где m → ERP, ERBB или обе характеристики для проекционного пространства).

https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1004660.g006

Создание пространства объектов проекции.

Полное пространство признаков для классификации, состоящее из объединения проекций запускаемых стимулом средних необработанных потенциалов ( В, ) или широкополосных ( B ) на всех электродах ( n ) для лиц ( F ) и дома ( H ) независимо друг от друга, является комбинацией,, и. Для краткости обозначений мы можем объединить обозначения для обозначения каждой функции как Γ m , где m представляет собой уникальную комбинацию электродов n , V или B и F или H .Многие из этих функций не будут особенно информативными в отношении того, когда и как мозг обрабатывает эти визуальные стимулы, и уменьшат классификацию в условиях ограниченного числа тренировочных измерений [35]. Таким образом, характеристики были индивидуально уменьшены путем независимой оценки их квадрата взаимной корреляции между событиями каждого типа стимула (например, лицо или дом) и событиями, извлеченными из ISI в течение периода обучения, и отклонением тех, которые упали ниже заранее определенного порога.Например, для проекций признака лица, связанного с событием, Γ n , F (метка V / B здесь опущена), мы можем обозначить среднее значение стимулов лица как, где σ n , Fo - стандартное отклонение совместного распределения для событий лица и ISI Γ n , F ( q = F , o ), N F - количество событий лица, N o - количество событий ISI, и N Fo = N F + N o .В этом исследовании мы рассматриваем пространства признаков, состоящие из проекций всех типов (например, ERP и ERBB вместе), а также выборочно оцениваем B ( t ) и V ( t ) независимо. Примеры пространств (под) пространств элементов показаны на рисунках 2G, 4D, 4E, 5C и 6H – 6L.

Тип классификатора и отношение к пространству признаков.

Мы начинаем с набора признаков обучающих точек ( q , взятые только из периода обучения), Γ м ( q ), где каждые м - это измерение в пространстве признаков, и представляет собой конкретную комбинацию электрода, широкополосного или необработанного потенциального временного ряда и шаблона лица или дома.Для простоты для классификации использовался линейный дискриминантный анализ Фишера (LDA) [36]. Это характеризует полное распределение и подраспределения периода обучения Γ м ( q F ), Γ м ( q H ), Γ м ( q o ) только их средствами и ковариациями (т. Е. Как если бы они были нормально распределены). LDA предполагает, что ковариации подраспределений одинаковы.С учетом этих обучающих распределений данным из тестового набора может быть назначена апостериорная вероятность принадлежности к каждому распределению. Хотя мы использовали простой LDA, в принципе можно было применить более сложные методы на основе ядра или нелинейные методы. Наш выбор LDA был призван упростить интерпретацию нашего подхода, который сосредоточен на создании «пространств проекционных характеристик», и обеспечить четкую демонстрацию того, как можно спонтанно декодировать непрерывный поток данных, а не изучать библиотеку существующего машинного обучения. и методы классификатора, которые будут изучены в будущем.

Классификация дискретных событий с известным временем начала (рис. 3).

Мы начали со случая, когда мы определяем время тестирования зрительных стимулов и пытаемся классифицировать, было ли показано лицо или изображение дома. Для обучения классификатору для этого использовались только распределения точек тренировки лица и дома (например, Γ м ( q F ) и Γ m ( q H )). дискретный случай. Для каждой контрольной точки, p , присвоенным классом была любая апостериорная вероятность Pr {Γ ( p ) | q F }, или Pr {Γ ( p ) | q H }, было выше.

Самопроизвольное декодирование непрерывного потока данных (рис. 7).

Для предсказания типа и времени визуального стимула по непрерывному сигналу мы обучили классификатор, используя лицо (Γ m ( q F )), дом (Γ m ( q H )) и ISI (Γ m ( q o )), распределения тренировочных баллов. Затем апостериорная вероятность того, что лицо или дом был показан в любой момент времени, может быть измерена на основе данных тестирования в каждую миллисекунду t как Pr {Γ ( t ) | q F } или Pr {Γ ( t ) | q H }.Затем мы сглаживаем каждую из этих апостериорных вероятностей с помощью гауссовского фильтра со значением σ = 80 мс для правильной оценки локальных максимумов. Исходя из этого, мы назначаем прогнозируемое время для появления стимулов следующим образом: апостериорная вероятность должна быть локальным максимумом со значением> 0,51. Между любой точкой и ближайшей назначенной точкой (любого типа стимула - большая апостериорная вероятность «выигрыша») должно быть не менее 320 мсек. Предположение считается правильным, если оно находится в пределах 160 мс от события. Вероятность нулевого случая Pr {Γ ( t ) | q o } = 1 - Pr {Γ ( t ) | q F } - Pr {Γ ( t ) | q H }, составляет> 0.50 в любое другое время, что означает, что изображение не было просто показано.

Рис. 7. Точность классификации для декодирования класса стимула и начала в непрерывном потоке данных.

Когда использовались обе функции (красные столбцы), приблизительно 96% всех стимулов были захвачены правильно у каждого испытуемого с ошибкой 15–20 мс. В среднем 4% прогнозов с использованием обеих функций были неверными (то есть, стимулы были спрогнозированы в неправильное время или как неправильный класс). Не следует путать долю неверных догадок с долей стимулов, которые не были захвачены (полоски на верхней и нижней осях не суммируются до 1) - это совпадение, что также было пропущено 4% стимулов.

https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1004660.g007

Хотя не было предоставлено никакой информации о частоте стимулов, предполагалось, что визуальные события были разделены нейронно и поведенчески, и минимальная разница в 320 мс была использовал. Мы выбрали 320 мс в качестве «времени столкновения», потому что ожидаем, что реакция нейрона займет примерно столько же времени [37], что составляет 20% случайного совпадения (например, 2,5 предположения на интервал 800 мс между стимулом, с 2 стимулами. классы), и это примерно коррелирует со средними значениями латентности широкополосного канала до пика в отдельных испытаниях в этих областях мозга, которые, как было обнаружено в других исследованиях, составили 269 ± 52 мс для вентральных височных участков, отобранных для лица, и 299 ± 66 мс для отобранных по дому. сайты [13].Этот порог для классификатора также основан на следующих известных аспектах временных шкал нейронных ответов и восприятия лица. Во-первых, когда визуальные стимулы показаны в быстром порядке, становится невозможным визуально различать каждый стимул с определенной скоростью для разных классов стимулов [38,39]. Для восприятия лица эта частота поведения находится в пределах 5–10 Гц [40]. При более высоких скоростях обратная маскировка и временная интеграция становятся проблемами. Во-вторых, продолжительность нейронного ответа в визуальных областях более высокого порядка составляет около 300 мс [41].Когда стимулы предъявляются с частотой, превышающей 300 мс каждый, можно ожидать, что ответы нейронов из этих областей мозга начнут перекрываться. Подтверждающая информация (S1 Fig) эмпирически показывает, что этот выбор 320 мс не сообщает классификатору о частоте показываемых стимулов.

В случае спонтанного декодирования непрерывных временных рядов, если бы кто-то делал случайные предположения для событий с максимально допустимой временной плотностью предположений (с использованием правил, выбранных нами в методологии), каждое предположение имело бы 20% -ную вероятность того, что правильно, и 50% стимулов будут считаться «захваченными» с 80% ложноположительной частотой и средней временной ошибкой 80 мс.Вместо этого было захвачено 96% стимулов (300 на каждого участника) с 4% ложноположительной частотой и средней временной ошибкой 20 мс.

При изучении временных рамок прогнозов (Γ n ( t )), а также результирующих апостериорных вероятностей (Pr {Γ ( t ) | q }) важно соблюдать Обратите внимание, что шаблоны (〈 V n ( t ')〉 S и 〈 B n ( t ')〉 S 901 временная информация до ~ 400 мс позже (проиллюстрирована на рис. 2–6).Предполагается, что локальный максимум апостериорной вероятности приблизительно соответствует времени , когда шаблоны выравнивают со средним ответом таким образом, чтобы средний ответ был во время предъявления стимула. Часть сигнала, которая вносит наибольший вклад в взаимную корреляцию, вероятно, будет в интервале 150–350 мс, следующих за точкой времени, t (на основе визуального осмотра шаблонов и необработанных временных отрезков на рисунках 1–6, а также задержки, измеренные в [13]).

Результаты

ЭКоГ-сигналы были измерены у семи субъектов от электродов, имплантированных в нижневисочные зрительные области с целью мониторинга эпилепсии. Испытуемым были представлены изображения лиц и домов (аналогичные изображениям на рис. 1). Мы попытались спонтанно определить время появления визуальных стимулов лица и дома.

Характеристики сигнала для декодирования: широкополосная связь, связанная с событием (ERBB), и потенциал, связанный с событием (ERP)

Чтобы проверить, предоставляют ли ERBB и ERP полезную информацию для декодирования того, был ли, когда и какой класс стимула был представлен, мы извлекли ERBB и ERP для всех электродов.Некоторые электроды показывают классический ответ N200, специфичный для лица [13–15]. Другие электроды показывают ERP, специфичные для лица, с очень разными формами (рис. 1).

Расшифровка класса стимула в единичных испытаниях, когда начало стимула известно

Сначала мы исследовали, можно ли декодировать класс стимула в единичных испытаниях, когда дано начало стимула. Мы рассчитали шаблоны ERBB и ERP ответы на основе данных обучения, которые составили 2/3 записанных данных (два экспериментальных прогона).Тестовые данные (для классификатора) состояли из другой 1/3 (оставшийся экспериментальный прогон; т. Е. Трехкратная перекрестная проверка или перекрестная проверка «оставить-один-исчерпать»). На рис. 2 показаны примеры шаблонных ответов ERBB для частных и частных участков. Даже в двумерном подпространстве полного пространства признаков простая линия служит хорошей границей классификации между двумя классами стимулов (рис. 2G).

Используя функцию ERP или ERBB, стимулы можно надежно и надежно классифицировать во всех случаях.Средняя точность прогнозов с использованием только ERBB составила 97% по всем 7 предметам, тогда как с использованием только ERP она составила 90% (рис. 3). Используя комбинацию этих двух характеристик, 97% стимулов можно было бы точно классифицировать как лицо или дом. Важно отметить, что для субъектов 1 и 3 добавление функции ERP фактически привело к снижению точности классификации по сравнению с одним ERBB, а для объекта 7 изменений не наблюдается. Это происходит из-за того, что известно как «компромисс смещения и дисперсии» [42,43].Для конечного числа точек данных в обучающем наборе включение функций с большим количеством шума (в данном случае функций ERP) может повредить общей классификации. Классификатор превосходит шум в посредственных функциях (ERP) за счет плотного прилегания к высокопроизводительным (более низким) функциям (например, ERBB), одновременно увеличивая размер пространства функций.

Спонтанное декодирование класса стимула и начала из непрерывного потока корковых данных

Рис. 2 и 3 демонстрируют, что наш анализ может точно определить класс стимула, если задано время предъявления стимула.Однако этот тип декодирования ранее использовался в других экспериментальных условиях, хотя и с меньшей точностью [20–22]. Более интересный технический вопрос: можно ли спонтанно определить класс и начало стимулов из непрерывного потока характеристик сигнала ЭКоГ?

Наш подход к проблеме непрерывного декодирования проиллюстрирован на рис. 4–6, где шаблоны ответов из периода обучения были применены к периоду данных тестирования. Результат построения траектории временного ряда проекции в двумерном подпространстве Γ B ( t ) можно увидеть рядом с тренировочными точками на рис.Даже в этой двумерной проекции подпространства самые дальние отклонения Γ B ( t ) в тренировочные облака лица или дома коррелируют со временем появления предсказанного стимула. На рис. 5 показан пример, аналогичный показанному на рис. 4, но для функции ERP. На рис. 6 показан пример синтеза функций ERP и ERBB при совместном использовании.

Комбинация прогнозов ERP и ERBB может использоваться для более точного прогнозирования времени начала и класса стимулов, чем любой из них независимо друг от друга.Спонтанная классификация времени начала и класса стимула была надежной: 92% стимулов были захвачены с помощью ERBB, 92% - с использованием ERP, и 96% всех стимулов были захвачены спонтанно при использовании комбинации ERP и ERBB (рис. , Верхний ряд). Кроме того, время начала стимула можно было предсказать с ошибкой приблизительно 20 мс, если использовалась ERP или комбинация ERP и ERBB (рис. 7, средний ряд). Доля неверных прогнозов (например, ложноположительных результатов) была наименьшей (4%), когда мы использовали комбинацию ERP и ERBB (т.е., предсказанные стимулы возникли через> 160 мс от начала стимула или как неправильный класс; Рис 7, нижний ряд).

Чтобы оценить, было ли использование обеих функций вместе (ERP и ERBB) значительно лучше, чем независимо друг от друга, метки средних значений (ERP vs ERBB vs ERP + ERBB) были случайным образом перетасованы (для каждого субъекта) 10 4 раз, чтобы получить суррогатное распределение разницы в средних значениях по всем предметам. 96% событий, захваченных с использованием обеих функций, были значительно больше, чем 92% при использовании любой из них независимо (p = 0.0015). Ошибка синхронизации для правильных прогнозов существенно не различалась для обеих функций (19 мс) и ERP (20 мс, p = 0,17), но была значительно лучше, чем только ERBB (32 мс, p <0,0001). Частота ложных срабатываний при использовании обеих функций (0,04) была значительно меньше, чем независимо друг от друга (ERP 0,11; ERBB 0,09; p = 0,0012). Тот факт, что в целом наилучшая эффективность прогнозирования была достигнута комбинацией ERBB и ERP, предполагает, что эти две корковые особенности передают дополнительную информацию о состоянии восприятия субъекта.

Обратите внимание, что наша оценка точности сигналов во времени в 20 мс на самом деле может быть заниженной. Может возникать временная ошибка аппаратуры из-за дрожания кадров в частоте обновления усилителей, дрожания выборки во время согласования со стимулом и / или гранулярности размера блока выборки сигналов, импортируемых в программу BCI2000 [30]. Кроме того, известны вариации в величине и времени широкополосных откликов, которые связаны с семантическими свойствами (такими как новизна [13]), которые не принимаются во внимание в этой рукописи.

Мы обозначаем этот метод как «Самопроизвольное декодирование» потока данных ЭКоГ. Наша методика обрабатывает данные, не зная заранее ни частоту внешних стимулов, ни их время, ни их содержание. Затем он производит прогнозы о возникновении, времени и содержании внешних стимулов, основываясь на простом наборе внутренних правил. «Спонтанный» определяется как [44]: «выполняется или происходит в результате внезапного внутреннего импульса или склонности и без преднамеренного или внешнего стимула», и поэтому мы считаем, что этот термин является наиболее конкретным способом описания этого подхода к анализу.Хотя можно было бы также выбрать «эндогенное» или «внутреннее» декодирование, поскольку они используются для описания внутренних состояний мозга (что является аспектом того, что мы на самом деле декодируем), мы решили не использовать их - мы считаем, что эти термины выражают предположения о роли височной доли, которую еще предстоит доказать.

Обсуждение

В человеческом опыте стимулы окружающей среды поступают непрерывно, вызывая последовательно развивающееся состояние восприятия. Остается неизвестным, обладает ли электрический потенциал поверхности мозга достаточной пространственно-временной точностью, чтобы уловить это динамически изменяющееся состояние восприятия.Наши результаты демонстрируют, что редкая выборка потенциала корковой поверхности содержит достаточно информации, чтобы надежно предсказать , возникли ли и , когда был определенным стимулом, с приблизительно точностью сознательного восприятия. Также остается неизвестным, отражают ли мезомасштабные нейрофизиологии связанных с событиями потенциалов и широкополосных спектральных изменений ту же информацию.

Предыдущие исследования, направленные на расшифровку восприятия, заранее определяли время начала каждого стимула [6,20–22,45,46].На первом этапе нашего анализа мы выполнили этот тип классификации, используя заранее определенное время начала, с точностью 97% (рис. 2 и 3). В аналогичных предыдущих исследованиях была достигнута репрезентативная пиковая точность 72% с МЭГ / фМРТ [22], 89% с ЭЭГ [20] и 94% с МЭГ [21]. Однако реальное восприятие редко происходит в заранее определенное время, и подходы к расшифровке перцептивного опыта должны быть спонтанно извлечены из непрерывных кортикальных записей.

Мы разработали методику именно для этого, применив новую технику проекции шаблонов, которая позволила нам уловить некоторые аспекты нейронной реакции, которые раньше было трудно или невозможно уловить.Во-первых, ERP в селективных к лицу областях веретенообразной извилины классически ассоциируется с отрицательным пиком на ~ 200 мс («N200»). Наши данные показывают, что реальная форма веретенообразных ERP, избирательных по лицу, может широко варьироваться, даже на веретенообразных участках на расстоянии 1 см друг от друга (рис. 1). Техника проекции шаблонов фиксирует эти разнообразные шаблоны ответов, позволяя использовать их для классификации состояния восприятия. Во-вторых, широкополосные ответы показывают вариабельность характера ответа в каждом отдельном испытании.Метод проекции шаблона основан на суперпозиции формы характеристики одного испытания и функции плотности вероятности для моделирования различных форм, предлагая надежное предсказание состояния восприятия, несмотря на вариативность в отдельных испытаниях. Изучение характеристик по отдельности показало, что широкополосные изменения являются более надежным и надежным отражением воспринимаемого контента, чем необработанные изменения напряжения, но что проекция ERP на исходные изменения напряжения обеспечивает более высокую временную точность.Вместе эти два показателя дополняют друг друга, предоставляя независимую информацию, которая приводит к более точному и временному предсказанию состояния восприятия, чем любое измерение по отдельности.

Наша точность декодирования приближается к точности сознательного мышления, правильно улавливая 96% всех стимулов из редко отобранного потока корковых потенциалов. Пропущенные 4% (а также <5% ложноположительных результатов) приближаются к тому, что можно было бы ожидать от показателей невнимательности пациентов больниц, просматривающих несколько стимулов каждую секунду (обратите внимание, что случайное угадывание с максимальной частотой в этом спонтанном декодировании приведет к 20% вероятности того, что каждое предположение окажется правильным, и 50% стимулов будут считаться «захваченными», при 80% ложноположительных результатов).Временная точность ~ 20 мс (рис. 7, средний ряд) того же порядка, что и постретинальная временная гранулярность зрительной системы [47]. Эти измерения ЭКоГ показывают, что некоторые электроды в ранней зрительной коре уже демонстрируют некоторые избирательные стимулы (например, рис. 5, пурпурный участок). Это согласуется с наблюдениями о том, что быстрые движения глаз могут быть сделаны только на основе спектра Фурье изображений различных классов [48], и что люди саккадируют в сторону сцены, содержащей животное или лицо, в пределах 140 мс [49,50].Демонстрируя, что категории объектов могут быть декодированы из непрерывного потока изображений с точностью, соответствующей ожидаемому поведению человека (например, ожидаемые потери внимания со скоростью примерно 5% в задачах этого типа [51]), наше исследование закладывает основу для захвата изображения человека. состояния восприятия в естественной среде.

Несмотря на то, что мы применили эту технику проекции шаблона для прогнозирования, структура может использоваться в самых разных экспериментальных условиях. ERP из соседних областей коры могут быть высокополиморфными, что затрудняет перекрестное сравнение эффектов времени и величины.Однако в этом проекционном пространстве вариации ERP между испытаниями из разных участков коры мозга можно сравнивать напрямую, открывая новое семейство анализов, которые могут быть применены к когнитивным параметрам, где содержание изображения и контекст экспериментально изменяются в отдельных испытаниях. Точно так же можно оптимизировать дифференциальные сильные стороны каждой функции, например широкополосную связь для величины ответа и ERP для определения времени ответа, сравнивая их со свойствами стимула, чтобы узнать о тонкостях функциональной специализации в каждой области мозга.

Важной особенностью этого подхода к проекции шаблона является то, что он обеспечивает надежную, непрерывную меру, которая представляет собой сводную статистику того, насколько хорошо состояние мозга в каждый момент времени отражает ожидаемую реакцию (например, как если бы произошло перцептивное событие или действие. в то время - обратите внимание, что форма ожидаемой физиологической реакции, какой бы идиосинкразической она ни была, встроена в метод). Это может быть чрезвычайно полезно в условиях, когда кортикальная динамика и латентность различаются по регионам, но при этом необходимо охарактеризовать глобальное поведение распределенной визуальной [52], слуховой [53,54], моторной [55] или другой сети.В новой работе этот метод реализуется другим способом: для создания широкополосных шаблонов ЭКоГ из задачи локализатора с низким уровнем шума и их применения к задаче визуального различения на пороге восприятия, количественно оценивая однократные пробные вариации в физиологии коры (величина нейронального ответа и время) [56].

Наши результаты вызывают вопрос: какова основная нейронная основа повышенной точности, получаемой за счет сочетания ERP с широкополосной активностью? Прямая связь между частотой активации популяции нейронов и широкополосным спектральным изменением ЭКоГ была установлена ​​с помощью экспериментальных и модельных работ [11,23,24].Каждый клинический электрод ЭКоГ в среднем составляет примерно 5x10 6 нейронов в коре под ним. Тщательные эксперименты показали, что широкополосные изменения следуют степенному закону в спектральной плотности мощности, подразумевая, что она отражает асинхронных, пиковых элементов в основной популяции нейронов. Широкополосный показатель можно в общих чертах рассматривать как суммирование в реальном времени растрового сигнала этой популяции (т. Е. Усредненное по своей природе по совокупности нейронов).Увеличение передачи спайков внутри нейронов в популяции складывается в квадратуре (например, пропорционально квадратному корню из числа спайков), проявляясь как «ускорение» случайного блуждания во временном ряду электрического потенциала, трудно увидеть если смотреть на необработанный потенциал , но видимый как широкополосный, степенной, изменяется при проверке в частотной области [24]. Недавняя работа показала, что в этих данных широкополосная синхронизация достаточно тонка, чтобы улавливать вариационные эффекты порядка ~ 50 мс из-за контекстно-зависимой обработки, такой как последовательная новизна [13].

Синхронизированные входы, напротив, суммируются линейно, и можно легко увидеть на необработанной трассировке электрического потенциала . Даже если синхронизация относительно слабая, усреднение по нейронной популяции увеличивает синхронизированную часть, в то время как другие аспекты, такие как широкополосное спектральное изменение, относительно уменьшаются. Входы с синхронизацией событий от подкорковых ядер или других областей коры могут запускать синхронизированный физиологический каскад, очевидный на макроуровне как ERP.Остается неясным, является ли полифазный ERP результатом взаимодействия между координированной деполяризацией возбуждающих пирамидных нейронов с последующим межнейрональным латеральным ингибированием, или это результат синаптической интеграции с последующей характерной деполяризацией и реполяризацией кортикальных ламинарных диполей [57]. Полиморфная природа разных ERP из соседних областей коры может (возможно) затем относиться к разным морфологиям пирамидных нейронов, разным средам нейрональных подтипов или разной ламинарной организации; наша методика проецирования разворачивает эти полиморфные ERP в единое пространство для сравнения.В этом свете улучшенная точность декодирования может быть результатом информации о времени для нескольких местоположений, передаваемой ERP во время начальной волны прямой связи нейронной активации [58], дополненной широкополосным откликом, отражающим последующие локальные рекуррентные и более дальние кортико-сигналы. корковая обработка зрительного стимула.

Вспомогательная информация

S1 Рис. Выбор времени коллизии не сообщает классификатору о времени событий.

Количество ложных прогнозов в зависимости от выбора максимального расстояния между прогнозируемыми временами событий (время столкновения) для классификации с использованием как ERP, так и ERBB.Монотонная форма спада и отсутствие «провалов» или «пиков» показывает, что выбранное время столкновения не сообщало классификатору о времени появления стимулов. Следует отметить, что субъект 5, у которого были самые первые визуальные электроды, не пострадал даже от очень короткого времени сговора. Количество правильно спрогнозированных событий было одинаковым для каждого выбора времени столкновения, поэтому эти данные не отображаются.

https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1004660.s006

(TIF)

Благодарности

Мы благодарны пациентам и персоналу больницы Харборвью в Сиэтле.Обсуждения с Каланитом Гриль-Спектором, Ником Рэмси, Дэвидом Хигером, Бхарати Джагадишем, Натаном Виттхофтом и Брайаном Ванделлом были чрезвычайно полезны. Сара Уэбб создала стимулы и щедро делилась ими с нами.

Вклад авторов

Задумал и спроектировал эксперименты: KJM JGO RPNR. Проведены эксперименты: KJM JGO. Проанализированы данные: KJM DH. Предоставленные реагенты / материалы / инструменты анализа: KJM. Написал статью: KJM GS DH JGO RPNR.

Ссылки

  1. 1.Канвишер Н., Макдермотт Дж., Чун М.М. (1997) Веретенообразная область лица: модуль в экстрастриальной коре головного мозга человека, специализирующийся на восприятии лица. Журнал неврологии: официальный журнал Общества неврологии 17: 4302–4311.
  2. 2. Эпштейн Р., Канвишер Н. (1998) Кортикальное представление локальной визуальной среды. Природа 392: 598–601. pmid: 9560155
  3. 3. Aguirre GK, Zarahn E, D'Esposito M (1998) Область вентральной коры головного мозга человека, чувствительная к «строительным» стимулам: доказательства и последствия.Нейрон 21: 373–383. pmid: 9728918
  4. 4. Puce A, Allison T, Gore JC, McCarthy G (1995) Чувствительные к лицу области в экстрастриарной коре головного мозга человека, изученные с помощью функциональной МРТ. Журнал нейрофизиологии 74: 1192–1199. pmid: 7500143
  5. 5. Kreiman G, Koch C, Fried I (2000) Специфические для категорий зрительные ответы одиночных нейронов в средней височной доле человека. Nat Neurosci 3: 946–953. pmid: 10966627
  6. 6. Kiani R, Esteky H, Mirpour K, Tanaka K (2007) Структура категорий объектов в паттернах ответа нейрональной популяции в нижней височной коре головного мозга обезьян.J Neurophysiol 97: 4296–4309. pmid: 17428910
  7. 7. Гуман А.С., Брюнет Н.М., Ли Й., Конецки Р.О., Пайлес Дж. А. и др. (2014) Динамическое кодирование информации о лице в веретенообразной извилине человека. Nat Commun 5: 5672. pmid: 25482825
  8. 8. Privman E, Fisch L, Neufeld MY, Kramer U, Kipervasser S и др. (2011) Антагонистическая взаимосвязь между мощностью гамма-излучения и вызванными зрительными потенциалами, выявленная в зрительной коре головного мозга человека. Cereb Cortex 21: 616–624. pmid: 20624838
  9. 9.Видал Дж. Р., Оссандон Т., Джерби К., Далал С. С., Минотти Л. и др. (2010) Зрительные реакции по категориям: внутричерепное исследование, сравнивающее гамма-, бета-, альфа- и избирательность ответа ERP. Передний Hum Neurosci 4: 195. pmid: 21267419
  10. 10. Кадипашаоглу С.М., Бабоян В.Г., Коннер С.Р., Чен Г., Саад З.С. и др. (2014) Многоуровневый анализ смешанных эффектов на поверхности сгруппированной электрокортикографии человека. Neuroimage 101: 215–224. pmid: 25019677
  11. 11. Миллер К.Дж., Занос С., Фец Э.Е., ден Нийс М., Одеманн Дж.Г. (2009) Разделение коркового спектра мощности раскрывает представление в реальном времени движений отдельных пальцев у людей.Журнал неврологии 29: 3132. pmid: 19279250
  12. 12. Миллер К.Дж., Хани С.Дж., Гермес Д., Рао Р.П., денНиджс М. и др. (2014) Широкополосные изменения поверхностного потенциала коры отслеживают активацию функционально разнообразных популяций нейронов. Neuroimage 85 Pt 2: 711–720.
  13. 13. Миллер К.Дж., Гермес Д., Виттхофт Н., Рао Р.П., Одеманн Дж.Г. (2015) Физиология восприятия височной доли человека специализируется на контекстной новизне. J Neurophysiol 114: 256–263. pmid: 25972581
  14. 14.Эллисон Т., Гинтер Х., Маккарти Дж., Нобре А.С., Пьюс А. и др. (1994) Распознавание лиц в экстрастриальной коре головного мозга человека. Журнал нейрофизиологии 71: 821–825. pmid: 8176446
  15. 15. Allison T, McCarthy G, Nobre A, Puce A, Belger A (1994) Экстрастриальная зрительная кора человека и восприятие лиц, слов, чисел и цветов. Кора головного мозга 4: 544–554. pmid: 7833655
  16. 16. Huettel SA, McKeown MJ, Song AW, Hart S, Spencer DD и др. (2004) Связывание гемодинамических и электрофизиологических показателей активности мозга: данные функциональной МРТ и потенциалов внутричерепного поля.Кора головного мозга 14: 165–173. pmid: 14704213
  17. 17. Engell AD, Huettel S, McCarthy G (2012) Жирный сигнал fMRI BOLD отслеживает электрофизиологические спектральные возмущения, а не потенциалы, связанные с событиями. NeuroImage 59: 2600–2606. pmid: 21925278
  18. 18. Жак С., Виттхофт Н., Вайнер К.С., Фостер Б.Л., Рангараджан В. и др. (2015) Соответствующие селективные по категориям сигналы ЭКоГ и фМРТ в вентральной височной коре человека. Нейропсихология.
  19. 19. Энгелл А.Д., Маккарти Дж. (2011) Взаимосвязь гамма-колебаний и специфичных для лица ERP, записываемых субдурально из затылочно-височной коры.Кора головного мозга 21: 1213–1221. pmid: 20961973
  20. 20. Симанова И., ван Гервен М., Остенвельд Р., Хагоорт П. (2010) Идентификация категорий объектов из связанной с событием ЭЭГ: к декодированию концептуальных представлений. PloS one 5: e14465. pmid: 21209937
  21. 21. van de Nieuwenhuijzen ME, Backus AR, Bahramisharif A, Doeller CF, Jensen O, et al. (2013) MEG-декодирование пространственно-временной динамики восприятия визуальных категорий. NeuroImage 83: 1063–1073. pmid: 23927900
  22. 22.Cichy RM, Pantazis D, Oliva A (2014) Разрешение распознавания человеческого объекта в пространстве и времени. Nat Neurosci 17: 455–462. pmid: 24464044
  23. 23. Manning JR, Jacobs J, Fried I., Kahana MJ (2009) Широкополосные сдвиги в спектрах мощности потенциала локального поля коррелируют с пиками одиночного нейрона у людей. Журнал неврологии 29: 13613. pmid: 19864573
  24. 24. Миллер KJ, Соренсен LB, Ojemann JG, den Nijs M (2009) Степенное масштабирование электрического потенциала поверхности мозга.PLoS Comput Biol 5: e1000609. pmid: 20019800
  25. 25. Эшбернер Дж., Фристон К.Дж. (2005) Единая сегментация. NeuroImage 26: 839–851. pmid: 15955494
  26. 26. Wells WM 3rd, Viola P, Atsumi H, Nakajima S, Kikinis R (1996) Мультимодальная регистрация объема путем максимизации взаимной информации. Med Image Anal 1: 35–51. pmid: 9873920
  27. 27. Hermes D, Miller KJ, Noordmans HJ, Vansteensel MJ, Ramsey NF (2010) Автоматическая локализация электрокортикографических электродов на индивидуально визуализированных поверхностях мозга.Журнал методов нейробиологии 185: 293–298. pmid: 19836416
  28. 28. Дейл AM, Fischl B, Sereno MI (1999) Анализ кортикальной поверхности. I. Сегментация и реконструкция поверхности. Нейроизображение 9: 179–194. pmid: 9931268
  29. 29. Миллер К.Дж., Хебб А.О., Гермес Д., Ниджс М.Д., Одеманн Дж.Г. и др. Совместная регистрация поверхностных электродов головного мозга с помощью МРТ и рентгенографии; 2010. IEEE. С. 6015–6018.
  30. 30. Schalk G, McFarland DJ, Hinterberger T, Birbaumer N, Wolpaw JR (2004) BCI2000: система интерфейса мозг-компьютер общего назначения (BCI).IEEE Trans Biomed Eng 51: 1034–1043. pmid: 15188875
  31. 31. Порат Б. (1997) Курс по цифровой обработке сигналов: Wiley.
  32. 32. Миллер К.Дж., Гермес Д., Хани С.Дж., Хебб А.О., Рэмси Н.Ф. и др. (2012) Активность моторной коры человека избирательно увлекается фазами в основных ритмах. Вычислительная биология PLoS 8: e1002655. pmid: 22969416
  33. 33. Миллер К.Дж., Гермес Д., Хани С.Дж., Шарма М., Рао Р.П. и др. (2010) Динамическая модуляция активности местного населения по фазе ритма в затылочной коре человека во время задачи визуального поиска.Границы нейробиологии человека 4: 197. pmid: 21119778
  34. 34. Гермес Д., Миллер К.Дж., Ванделл Б.А., Винавер Дж. (2014) Стимул-зависимость гамма-колебаний в зрительной коре человека. Cereb Cortex.
  35. 35. Гайон И., Элиссефф А. (2003) Введение в выбор переменных и функций. Журнал исследований машинного обучения 3: 1157–1182.
  36. 36. Епископ CM (1995) Нейронные сети для распознавания образов: Oxford University Press.
  37. 37.Кейзерс К., Сяо Д.К., Фольдиак П., Перретт Д.И. (2001) Скорость взгляда. J Cogn Neurosci 13: 90–101. pmid: 11224911
  38. 38. Burr DC, Santoro L (2001) Временная интеграция оптического потока, измеренная порогами контраста и когерентности. Исследование зрения 41: 1891–1899. pmid: 11412882
  39. 39. Холкомб А.О. (2009) Видеть медленно и видеть быстро: два ограничения восприятия. Тенденции в когнитивных науках 13: 216–221. pmid: 19386535
  40. 40. McKeeff TJ, Remus DA, Tong F (2007) Временные ограничения в обработке объектов через вентральный зрительный путь человека.J Neurophysiol 98: 382–393. pmid: 17493920
  41. 41. Rolls ET, Tovee MJ (1994) Скорость обработки в коре головного мозга и нейрофизиология визуальной маскировки. Proc Biol Sci 257: 9–15. pmid: 80
  42. 42. Geman S, Bienenstock E, Doursat R (1992) Нейронные сети и дилемма смещения / дисперсии. Нейронные вычисления 4: 1–58.
  43. 43. Geurts P (2010) Разложение смещения и дисперсии для регрессии и классификации. Справочник по интеллектуальному анализу данных и открытию знаний: Springer.С. 733–746.
  44. 44. Apple (2011) Словарь.
  45. 45. Hung CP, Kreiman G, Poggio T, DiCarlo JJ (2005) Быстрое считывание идентичности объекта из нижней височной коры макака. Наука 310: 863–866. pmid: 16272124
  46. 46. Лю Х., Агам Й., Мадсен Дж. Р., Крейман Г. (2009) Время, время, время: быстрое декодирование информации об объекте из потенциалов внутричерепного поля в зрительной коре человека. Нейрон 62: 281–290. pmid: 19409272
  47. 47. Тор Д.Х. (1967) Дихоптическое восприятие и временное различение: попытка воспроизведения.Science 158: 1704–1705. pmid: 6059654
  48. 48. Honey C, Kirchner H, VanRullen R (2008) Лица в облаке: спектр мощности Фурье смещает сверхбыстрое обнаружение лиц. Журнал видения 8: 9 1–13.
  49. 49. Кирхнер Х., Торп С.Дж. (2006) Сверхбыстрое обнаружение объектов с помощью саккадических движений глаз: пересмотр скорости обработки изображений. Исследование зрения 46: 1762–1776. pmid: 16289663
  50. 50. Crouzet SM, Kirchner H, Thorpe SJ (2010) Быстрые саккады в сторону лиц: обнаружение лиц всего за 100 мс.Журнал видений 10: 16 11–17.
  51. 51. Смоллвуд Дж., Дэвис Дж. Б., Хейм Д., Финниган Ф., Судберри М. и др. (2004) Субъективный опыт и потеря внимания: вовлечение в задачу и отключение во время устойчивого внимания. Сознание 13: 657–690. pmid: 15522626
  52. 52. Хани К.Дж., Тесен Т., Доннер Т.Х., Силберт Л.Дж., Карлсон С.Е. и др. (2012) Медленная корковая динамика и накопление информации в течение длительного времени. Нейрон 76: 423–434. pmid: 23083743
  53. 53.Mesgarani N, Cheung C, Johnson K, Chang EF (2014) Кодирование фонетических признаков в верхней височной извилине человека. Наука 343: 1006–1010. pmid: 24482117
  54. 54. Абель Т.Дж., Рон А.Е., Нурски К.В., Кавасаки Х., Оя Х. и др. (2015) Прямые физиологические доказательства гетеромодальной области конвергенции для правильного наименования в левой передней височной доле человека. J Neurosci 35: 1513–1520. pmid: 25632128
  55. 55. Sun H, Blakely TM, Darvas F, Wander JD, Johnson LA и др.(2015) Последовательная активация премоторной, первичной соматосенсорной и первичной моторной областей у людей во время движений пальцев по сигналу. Clin Neurophysiol.
  56. 56. Миллер К.Дж., Гермес Д., Пестилли Ф., Парик Г.С., Рао РПН и др. (2015) Формирование восприятия лица в вентральной височной коре головного мозга человека. В подчинении.
  57. 57. Мицдорф У. (1985) Метод плотности источника тока и его применение в коре головного мозга кошек - исследование вызванных потенциалов и явлений ЭЭГ. Физиологические обзоры 65: 37–100.pmid: 3880898
  58. 58. VanRullen R, Thorpe SJ (2002) Серфинг на шиповой волне вниз по вентральному потоку. Видение Res 42: 2593–2615. pmid: 12446033

Декодирование DALI с помощью конфигурируемого декодера протокола Manchester

Введение

Интерфейс цифрового адресного освещения (DALI) - это протокол, описанный в техническом стандарте IEC 62386 для цифрового управления системами освещения зданий. Интерфейс представляет собой простую двухпроводную схему с максимальным размером системы 64 адреса.DALI стоит отдельно от шинных архитектур для автоматизации зданий, но может быть привязан к этим структурам для передачи данных о состоянии и состоянии системы освещения. Многие стандартные интерфейсы, включая DALI, основаны на фундаментальных строительных блоках схем линейного кодирования Manchester или NRZ. Ниже приводится краткое руководство по использованию программного обеспечения Teledyne LeCroy Manchester для декодирования сигналов DALI с помощью цифровых осциллографов.

О физическом уровне и уровне передачи данных DALI

Перед исследованием декодирования конкретного сигнала, используемого в этом документе, может быть полезно рассмотреть некоторую базовую информацию, касающуюся технической спецификации DALI.Более подробная информация о DALI доступна на сайте: dali-ag.org. Кроме того, интерфейс DALI описан в стандарте IEC 60929 на балласт для люминесцентных ламп в Приложении E.

На физическом уровне DALI использует эффективную скорость передачи данных 1,2 кбит / с, что обеспечивает работу системы без помех. Физический низкий уровень был определен с напряжением интерфейса 0 В (от -4,5 В до 4,5 В) на стороне приемника. Состояние высокого уровня представлено напряжением интерфейса 16 В (9.От 5 В до 22,5 В) на приемной стороне. На выводах интерфейса допускается максимальное падение напряжения 2 В между отправителем и получателем.

В интерфейсе DALI есть два типа кадров данных: прямые кадры и обратные кадры. Прямые кадры состоят из 19 бит с синхронизацией, как показано на рисунке 1:

.
  • 1 стартовый бит: (логическая «1», двухфазный код)
  • 1 байт адреса «YAAA AAAS»: (двухфазный код)
  • 1 байт данных «XXXX XXXX»: (двухфазный код)
  • 2 стоповых бита: (свободная линия)

Кроме того, младший бит байта адреса (бит селектора «S») указывает, содержит ли байт данных уровень мощности прямой дуги или команду:

S = "0": байт данных = уровень мощности прямой дуги
S = "1": байт данных = команда

Прямой кадр должен иметь длительность во времени 38 T e , с T e , длительность во времени 1 бит на 1.2 кбит / с составляет 416,67 мкс.

Обратные кадры отправляются только после получения команды запроса или команды записи в память. Обратный кадр состоит из 11 бит с синхронизацией, показанной на рисунке 2:

.
  • 1 стартовый бит: (логическая «1», двухфазный код)
  • 1 байт данных «XXXX XXXX»: (двухфазный код)
  • 2 стоповых бита: (свободная линия)

В зависимости от команды, обратный кадр (= ответ) должен быть либо «Да» / «Нет», либо 8-битной информацией:

  • «Да»: 1111 1111
  • «Нет»: механизм управления не должен реагировать (линия холостого хода)
  • 8-битная информация: XXXX XXXX

Обратный кадр должен иметь продолжительность 22 T e .

Начало декодирования

Начните с получения сигнала. Для целей этого документа исследуемый сигнал представляет собой сигнал прямого кадра DALI со скоростью 1,2 кбит / с, состоящий из двух стартовых битов (пропущенных), 6-битного адреса (биты Y и S, показанные на рисунке 1, опущены) и один бит данных, как показано на рисунке 3.

После того, как сигнал будет получен и соответствующим образом отображен на экране осциллографа, используйте раскрывающееся меню Анализ в верхней части экрана для доступа к диалоговому окну последовательного декодирования, как показано на рисунке 4.

Нажатие кнопки «Протокол» в строке «Декодирование 1» вызывает всплывающее меню с различными протоколами (то, что отображается в меню, зависит от того, какие опции программного обеспечения последовательного декодирования установлены в осциллографе). Параметры декодирования показаны на Рисунке 5:

.

Выберите «Манчестер» во всплывающем меню «Протокол». Затем укажите источник экранной кривой. В этом случае кривая сохраняется в памяти 1 или M1. Несмотря на то, что в этом примере используется трассировка памяти, декодер работает со всеми каналами и трассами математики, памяти и масштабирования.В диалоговом окне «Последовательное декодирование» назначьте экранную трассу для «Декодирование 1», включив «Декодирование 1». Затем нажмите кнопку «Настройка» для режима «Декодирование 1», чтобы открыть вкладку «Настройка декодирования» в диалоговом окне.

Три вкладки: базовая, декодирование и уровни

При входе на вкладку «Настройка декодирования» обратите внимание на ее расположение, как показано на Рисунке 6:

Обязательно установите флажок «Просмотр декодирования». Обратите внимание, что для источника 1 (данные) установлено значение M1, а для протокола - Манчестер. Вкладка «Основные» по умолчанию будет открыта справа.Попробуйте переключаться между вкладками Basic, Decode и Levels. Затем вернитесь на вкладку «Основные» для перехода к следующему разделу руководства.

Вкладка "Основные"

Вкладка «Основные», показанная справа на рисунке 4, предоставляет все основные элементы управления, необходимые для правильного декодирования на уровне битов. Настраиваемый манчестерский декодер поддерживает широкий диапазон битрейтов. Введите соответствующую скорость передачи данных с помощью параметра скорости передачи данных в разделе «Физический уровень» вкладки «Основные». Физическая спецификация DALI диктует фиксированную скорость передачи данных 1.2 кб / с.

Определение тайм-аута для промежутка между пакетами состоит из двух параметров: единиц и # битов. Первый может быть установлен на биты или секунды. Если выбрано биты, диапазон составляет от 1 до 100. Если используются секунды, диапазон составляет от 1 до 99,99 мкс. Спецификация DALI диктует, что для передачи последовательных кадров прямой пересылки время, прошедшее между концом последнего стопового бита и началом первого стартового бита в следующем кадре пересылки, должно быть не менее 22 T e .

Состояние ожидания, которое дополняет параметры определения тайм-аута, может иметь значение IdleHigh, IdleLow или Don’t Care. Установка состояния ожидания помогает точно определить промежуток между пакетами данных. В случае DALI состояние ожидания устанавливается на IdleHigh.

Полярность может быть установлена ​​либо на Falling = 0, либо в Falling = 1. Это определяет, декодируется ли перепад, проходящий через пороговый уровень, как логический 0 или логическую 1, соответственно. Спецификация DALI требует, чтобы фронт, превышающий пороговое значение, декодировался как логическая 1.Таким образом, для этого примера Полярность установлена ​​на Falling = 0.

В следующем разделе этого руководства будет рассмотрена вкладка «Декодирование». Но чтобы гарантировать правильность декодирования на уровне битов, увеличьте масштаб части декодированного сигнала, нарисовав на экране стилусом прямоугольник. Это открывает увеличенный вид этой части, как показано в нижней части снимка экрана на Рисунке 7.

На вкладке «Декодирование» установите для параметра «Режим данных» значение «Биты». Обратите внимание, что в увеличенном виде Z1, который соответствует выделенной части в центре M1, каждая двоичная 1 представлена ​​импульсом периода отрицательного полубита, за которым следует импульс периода положительного полубита.Точно так же двоичный 0 представлен импульсом периода положительного полубита, за которым следует импульс периода отрицательного полубита. Этот тип сигнализации также называется кодированием с расщепленной фазой. В этом случае полярность установлена ​​на физическое падение = 0.

Коснитесь поля аннотации Z1 и снимите флажок Trace On в верхнем левом углу. Закройте диалоговое окно «Масштаб» и снова откройте диалоговое окно «Настройка декодирования», коснувшись таблицы данных Манчестера. На вкладке «Декодирование» снова установите для параметра «Режим данных» значение «Слова».

Вкладка «Декодирование»

Следующая серия шагов будет охватывать вкладку «Декодирование», где настраивается декодирование на уровне слов.Во-первых, обратите внимание, что когда режим данных переключается на биты, все параметры уровня слова на вкладке отображаются серым цветом. Переключение режима данных обратно на слова делает их все активными, как показано на рисунке 8.

Параметр First Transition Used (FTU) учитывает элементы, которые могут предшествовать фактической полезной нагрузке данных. Они могут включать такие элементы, как преамбула или последовательность синхронизации. Значение по умолчанию для FTU - ноль; он может изменяться с шагом от одного до максимум 400.

Параметр Bit Stretch Tolerance вступает в игру, когда переходы часто происходят в середине бита.Из-за проблем с оборудованием или распространением сигнала эти средние биты могут не быть идеально равноудаленными. Этот параметр настроен для лучшего декодирования дрожащих сигналов. После установки скорости передачи данных на вкладке «Основные» для параметра «Допуск растяжения битов» может потребоваться изменение значения по умолчанию, равного 20%, для достижения стабильного декодирования.

Внизу вкладки «Декодирование» находится ряд параметров для группировки битов в слова. На рисунке 9 показан сигнал DALI, сгруппированный в слова.

Первый шаг в процессе - убедиться, что для режима данных установлено значение «Слова».

В программном обеспечении для декодирования Manchester есть инструменты и возможности для группировки битов в Sync Bits, PrePad, Data Bits и PostPad. Опять же, сигнал прямого кадра DALI состоит из одного стартового бита, одного байта адреса, одного байта данных и двух стоповых битов (свободная строка).

бита PrePad в кадре DALI будут включать стартовые биты и адрес. На рисунке 9 они представляют собой части битового потока, выделенные фиолетовым наложением. Если в этом примере пропущены стартовые биты, то в этом примере биты PrePad являются шестью адресными битами.Как отмечалось выше, биты Y и S, показанные на рисунке 1, опущены.

Манчестерский декодер может анализировать от 1 до 32 бит данных. Спецификация DALI требует одного байта данных. Трассировка, используемая для этого документа, использует один бит данных для бита селектора, как показано на рисунке 1. Бит селектора установлен на логическую единицу, что указывает на то, что полезные данные данных будут содержать команду. Биты данных отображаются с синим наложением.

Обычно биты PostPad с нумерацией от нуля до 32 служат для группировки информации, следующей за битами данных.Биты PostPad могут представлять CRC, контрольную сумму или другие конструкции протокола. В примере, показанном в этом документе, биты PostPad используются для фактических данных кадра. В данных содержится значение 145, которое в протоколе DALI представляет собой команду Query Control Gear. Поскольку это биты незанятой линии, стоповые биты, показанные на рисунке 1, опускаются. Биты PostPad отображаются с желтым наложением.

Вкладка «Уровень»

Последняя из трех вкладок в диалоговом окне «Настройка декодирования» - это вкладка «Уровень», показанная на рисунке 10.

Уровни могут быть установлены с использованием либо процентных, либо абсолютных значений напряжения в соответствии с настройкой типа уровня. Сама настройка уровня определяет порог, который переходы должны пересечь, чтобы считаться переходами. Значение по умолчанию - 50% или 1,5 В для процентного и абсолютного уровней соответственно.

Настройки гистерезиса используются для учета зашумленных сигналов с пиками, которые могут создавать ложные переходы, если они пересекают пороговое значение уровня. Он выглядит как синяя полоса с вертикальным центром в настройке уровня.Значение гистерезиса по умолчанию составляет 15%, но оно может варьироваться от нуля до 50%.

Заключение

Конфигурируемый манчестерский декодер

Teledyne LeCroy - чрезвычайно мощный инструмент, позволяющий пользователям исследовать тонкости сигналов DALI, а также других сигналов, закодированных по манчестерской схеме. Вооружившись некоторым предварительным знанием тестируемого сигнала, пользователи могут использовать почти неограниченную гибкость декодера в отношении параметров сигнала для точного декодирования и отображения сигналов и извлечения данных, относящихся к их физическим характеристикам.

TDSVNM Программа синхронизации CAN и LIN и декодирования протоколов

ВНИМАНИЕ: пожалуйста, внимательно прочтите следующие положения и условия перед загрузкой любых документов с этого веб-сайта. Загружая руководства с веб-сайта Tektronix, вы соглашаетесь со следующими условиями:
Руководства для продуктов, которые в настоящее время поддерживаются:

Tektronix настоящим предоставляет владельцам приборов Tektronix разрешение и лицензию на загрузку и воспроизведение руководств с этого веб-сайта для собственного внутреннего или личного использования.Запрещается воспроизводить руководства для продуктов, поддерживаемых в настоящее время, для распространения среди других лиц без специального письменного разрешения Tektronix, Inc.

Руководство Tektronix могло быть изменено, чтобы отразить изменения, внесенные в продукт в течение его срока службы. Таким образом, для любого продукта могут существовать разные версии руководства. Следует позаботиться о том, чтобы получить правильную версию руководства для конкретного серийного номера продукта.

Руководства для продуктов, которые больше не поддерживаются:

Tektronix не может предоставить руководства для измерительных продуктов, которые больше не подлежат долгосрочной поддержке.Компания Tektronix настоящим предоставляет разрешение и лицензию другим лицам на воспроизведение и распространение копий любого руководства по измерительному продукту Tektronix, включая руководства пользователя, руководства оператора, руководства по обслуживанию и т.п., которые (а) имеют номер детали Tektronix и (б) предназначены для продукт измерения, который больше не поддерживается Tektronix.

В руководство Tektronix могут быть внесены изменения, чтобы отразить изменения, внесенные в продукт в течение его срока службы. Таким образом, для любого продукта могут существовать разные версии руководства.Следует позаботиться о том, чтобы получить правильную версию руководства для конкретного серийного номера продукта.

Это разрешение и лицензия не распространяются на какие-либо руководства или другие публикации, которые все еще доступны от Tektronix, а также на любые руководства или другие публикации для продукта для видеопроизводства или продукта для цветного принтера.

Заявление об отказе от ответственности:

Tektronix не гарантирует точность или полноту информации, текста, графиков, схем, списков деталей или других материалов, содержащихся в любом руководстве по измерительному продукту или другой публикации, которая не предоставляется Tektronix или производится или распространяется в соответствии с разрешение и лицензия, указанные выше.

Tektronix может вносить изменения в содержимое этого веб-сайта или в свои продукты в любое время без предварительного уведомления.

Ограничение ответственности:

TEKTRONIX НЕ НЕСЕТ ОТВЕТСТВЕННОСТИ ЗА КАКИЕ-ЛИБО УБЫТКИ (ВКЛЮЧАЯ, БЕЗ ОГРАНИЧЕНИЙ, ЛЮБЫЕ КОСВЕННЫЕ ИЛИ СЛУЧАЙНЫЕ УБЫТКИ, УБЫТКИ ОТ ПОТЕРИ ПРИБЫЛИ, ПРЕРЫВАНИЯ БИЗНЕСА ИЛИ ЗА НАРУШЕНИЕ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ ИЛИ ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРОДУКТОВ ПУБЛИКАЦИЯ, СОЗДАННАЯ ИЛИ РАСПРОСТРАНЕННАЯ В СООТВЕТСТВИИ С ВЫШЕ РАЗРЕШЕНИЕМ И ЛИЦЕНЗИЕЙ.

Алгоритм

RSCW для декодирования кода Морзе

Алгоритм RSCW для декодирования кода Морзе

На этой странице описаны алгоритмы, используемые моей программой RSCW. Кроме того, некоторые преимущества и недостатки этих алгоритмов упоминаются.

Цель этой страницы - не просто проинформировать любопытных, но также послужит отправной точкой для обсуждения улучшенные алгоритмы, улучшение существующих алгоритмов, расширение алгоритмов на код, не отправляемый машиной, и т. д. Комментарии приветствуются!


Некоторые подробности и определения кода Морзе

RSCW (на данный момент) направлен только на декодирование кода Морзе с идеальной синхронизацией.Морзе, отправленные вручную, могут не иметь очень жесткого хронометража и при этом легко декодироваться человеческим ухом и мозгом, но такой код может быть намного сложнее декодировать автоматически. Таким образом, на практике RSCW в основном предназначен для машинно-сгенерированного кода, такого как телеметрия, передаваемая со спутников. (На самом деле, это компромисс: заставляя алгоритмы рассчитывать на идеальное время, мы можем извлечь из шума более слабые сигналы, чем с помощью алгоритма, который также принимает небрежно отправленный код.)

Чтобы быть уверенным, это временная спецификация кода Морзе:

  • Тире в три раза длиннее точки.
  • Расстояние между точками / тире внутри одного символа равно длине точки.
  • Расстояние между двумя символами в три раза больше точки.
  • Расстояние между двумя словами в семь раз больше точки. (Примечание: спутник RS12, похоже, использует здесь коэффициент девять.)

Таким образом, продолжительность точки - очевидная единица времени.

С этого момента я буду использовать слово бит для всего, что отправляется во время одна единица времени; 1 означает, что передатчик включен, 0 означает выключение.Таким образом, символ «R» (точка, тире, точка) будет отправлен в виде семи битов, а именно 1011101.

Однако для компьютерной расшифровки азбуки это не очень практичное представление. Если мы получаем поток битов типа 1011101, мы еще не можем решить, что это на самом деле является 'R': возможно, следующие два бита будут 01, сделать персонажа буквой «L». Это легко решается, если рассматривать межсимвольное пространство как часть самого персонажа. Итак, мы говорим, что «R» - это 1011101000, а «L» - это 101110101000.Соответственно, мы можем выразить пространство между словами как биты 0000. (Технически код без префикса.)

Теперь посмотрим, как составляется этот код для отдельного персонажа. Для каждой точки у нас есть последовательность 10; за каждый рывок - 1110; а также в конце прикрепляем 00 (которое вместе с 0 в конце последняя точка или тире завершает группу из трех нулей, которая является межсимвольный интервал). Следовательно, каждый символ представлен четным числом битов. Кроме того, если мы рассмотрим биты в группах по два, называемых дибитом , Мы видим, что встречаются только последовательности 10, 11 и 00; последовательность 01 никогда не встречается! Итак, если мы нумеруем биты, начиная с единицы, биты с нечетными номерами с большей вероятностью будут равны 1, чем биты с четными номерами.Это явление можно использовать для регенерации тактового сигнала, как мы и будем см. ниже.

Примечание: либо бит, либо дибит, как определено выше, обычно называться символом
в теории связи. Поскольку символ в контексте азбуки Морзе также может быть ошибочно принят за что касается фактических передаваемых букв, я избегаю этого слова в этом описании.

Алгоритм, использованный в программе RSCW.

На рисунке ниже представлена ​​блок-схема того, что происходит внутри RSCW:

Черным цветом показан путь самого сигнала: слева он входит как аудиосигнал (дискретизированный с 8 битами на выборку, с частотой 8000 выборок в секунду), а справа алгоритм выводит декодированное сообщение.Синяя, красная и зеленая части связаны с другими проблемами, а именно с поиском несущая частота, нахождение битовой тактовой частоты и выбор порога.

Расшифровка сигналов Морзе - сигнальный тракт

Он состоит из следующих шагов:

  1. Умножьте входящий сигнал на локально сгенерированную несущую на та же частота, что и входящий сигнал. Это смешивает входящий сигнал до 0 Гц (или почти 0 Гц, если местный несущая не совсем на нужной частоте).Чтобы не потерять информацию, создаются два сигнальных тракта, один после смешивания с самим носителем, и один с тем же несущая сдвинута по фазе на 90 градусов. Траектории принято называть I (синфазные) и Q (квадратурные).
  2. Фильтр нижних частот для сигналов I и Q. Обратите внимание, что из-за смешивание, выполненное на предыдущем этапе, это соответствует прохождению только сигналы, которые изначально были близки к несущей частоте: он действует как полосовой фильтр.
    В RSCW этот фильтр представляет собой просто скользящее среднее по 48 выборкам, но его можно было бы заменить более крутым фильтром для ослабления сигналов подальше от интересующей частоты побольше.
    Кроме того, в RSCW этот шаг также выполняет понижающую дискретизацию: 8000 отсчетов. в секунду входит в фильтр, но остается только 1000 выборок в секунду Это. Это приемлемо, поскольку все высокочастотные компоненты были отключены. удален, и это снижает вычислительную нагрузку остальной части алгоритм.
  3. Вычислить скользящую среднюю для продолжительности ровно 1 бит, снова для сигналов I и Q.
    (Примечание: скользящее среднее по 10 выборкам - это только первая среднее из выборок 1,2, ..., 10, затем среднее из выборок 2,3, ..., 11, далее более 3,4, ..., 12 и т. д.)
  4. Так как фаза приходящей несущей неизвестна, далее вычисляем пифагорова сумма вкладов I и Q. Это делает результат независимо от разности фаз принимаемого сигнала и нашего местный перевозчик.
    Результатом этого шага является зеленая линия на графиках, созданных RSCW.
  5. Один раз для каждого бита возьмите образец из приведенной выше суммы Пифагора. Эти пробы следует брать в нужный момент, а именно так, чтобы скользящие средние только что покрыли продолжительность одного бита (в отличие от части одного бита и части следующего бита).
    Это работа регенерации часов, чтобы найти правильную выборку моменты; см. ниже.
  6. Затем вычтите из каждой выборки число, которое является пороговым значением .Подходящий порог находится где-то между типичным уровнем сигнала. для 0 (т.е. шум, полученный при выключенном передатчике), и уровень для 1 (т.е. результат как сигнала передатчика, так и шум).
    Результатом этого является (в идеале) сигнал, который является положительным, если 1 была передан и отрицательный, если был передан 0. Однако из-за шума это может быть не всегда.
    На графиках этот сигнал показан голубым (голубым).
  7. Наконец, вычислите взаимную корреляцию между этими выборками. и последовательности единиц и нулей (точнее, -1) соответствующий каждому возможному сообщению. Тогда наиболее вероятное сообщение, учитывая то, что мы получили, - это то, с наибольшей взаимной корреляцией, поэтому выведите это сообщение как результат процесса декодирования.
    См. Ниже более подробное обсуждение того, как это сделать на практике.

Примечания:

  • Предполагая правильную оценку несущей частоты, тактовой частоты битов и порогового значения, описанная выше процедура является теоретически оптимальной для декодирование сигналов On-Off-Keying (OOK) в присутствии аддитивов Белый гауссовский шум (AWGN).
  • Ветви I и Q фактически представляют собой два согласованных фильтры (с разностью фаз 90 градусов) для одного передаваемого бита используя OOK. На самом деле нет необходимости разбивать каждую ветку на несколько шагов, можно спроектировать DSP-фильтр с конечной импульсной характеристикой. который делает это за один шаг (используя свертку). Но многоступенчатая реализация более проницательна.
  • До переключателя выборки включительно все очень похоже к установке, обычно используемой для приема Когерентный CW.
  • Алгоритм выше предполагает, что между отдельными битами случайный может произойти фазовый сдвиг. Действительно, передачи спутника RS12 действительно демонстрируют такие случайные скачки фазы между точками и тире.
    Если бы передатчик был когерентным (т.е. не было бы такого скачки фазы), которые можно использовать для улучшения декодера.
    Фактически, сигнал, подобный RS12, не имеет скачков фазы в пределах тире (состоящее из трех битов).В принципе, это тоже могло использоваться для улучшения декодера.

Нахождение сообщения с наивысшей взаимной корреляцией

Один из возможных алгоритмов для этого будет работать следующим образом. (Примечание: это описание (и реализация в RSCW) предполагает, что мы уже знаем, какие полученные биты имеют нечетные номера, поэтому вместо этого мы можем выполнить взаимную корреляцию на дибитах. отдельных бит.)

  1. Начните с одного пустого сообщения.
  2. Расширить его всеми возможными дибитами, а именно 11, 10 и 00, что дает три сообщения, и для каждого из них вычисляется взаимная корреляция с полученным сигналом для первых двух бит.(На самом деле взаимная корреляция выполняется не с использованием единиц и нулей, а с использованием 1s и -1s для симметрии.)
  3. Расширить каждое из этих (трех) сообщений снова дибитом всеми возможными способами. Однако сейчас возможны не все расширения. Например, 11 не может быть выполнено на 00, но только на 10. Какие расширения возможны, определяется как правила синхронизации кода Морзе и по алфавиту (например, 6 последовательных тире не являются начальной частью какого-либо символа Морзе).Для каждого результирующего сообщения добавьте к предыдущей взаимной корреляции взаимная корреляция между новым дибитом и сигналом для следующих двух принятых битов.
  4. Повторяйте шаг 3 до конца передачи.
Очевидно, что при каждом повторении шага 2 количество сообщений растет в раз. от 1 до 3 в зависимости от количества возможных расширений. Как следствие, количество сообщений, которые необходимо рассмотреть, быстро уменьшится. непрактично большой. Кроме того, нам придется дождаться конца передачи, прежде чем мы может решить, какое сообщение имеет наибольшую взаимную корреляцию.

Однако не обязательно хранить все сообщения до конца. Чтобы убедиться в этом, рассмотрим следующий пример. Предположим, что после получения 8 бит мы сохраняем следующие три сообщения (и другие, не относящиеся к этому примеру):
10101000 (это точка-точка-точка, т.е. буква S) с взаимной корреляцией 3,4
11101000 (это штрих-точка, т. Е. Буква "N") с взаимной корреляцией 4.1.
10111000 (это пунктир, т. Е. Буква A) с взаимной корреляцией 2.3
Каждое из трех вышеупомянутых сообщений представляет собой символ Морзе с его межсимвольное пространство.Следовательно, каждый из них может быть расширен одними и теми же дибитами. Итак, если мы после получения остальной части сообщения найдем расширение для первое из этих сообщений, которое приводит к высокой взаимной корреляции, чем это же расширение также подходит после второго и третьего сообщения. А поскольку расширение в равной степени способствует взаимной корреляции к какому бы сообщению он ни был прикреплен, мы можем видеть, что добавление этого конкретного расширение всегда будет давать наибольшую общую взаимную корреляцию со вторым из этих трех, поскольку тот уже имеет самую высокую взаимную корреляцию.Другими словами: первое и третье из этих сообщений никогда не будет самая высокая взаимная корреляция, поэтому мы можем просто забыть о них. (Читатели, знакомые с декодером Витерби для сверточных кодов распознает это явление.) Существенным моментом здесь является то, что сообщения, оканчивающиеся на межсимвольный пространства равны в том смысле, что все они могут принимать одинаковые расширения, и поэтому нам нужно оставить только лучшие из них.

Вышеупомянутое наблюдение очень помогает сократить количество сообщений. рассмотрено, что делает алгоритм действительно выполнимым.Однако есть еще одно приятное следствие: на практике оказывается, что через некоторое время все оставшиеся сообщения будут иметь тот же начальный набор дибитов. На этом этапе мы можем быть уверены, что эти начальные дибиты никогда не изменятся. больше: у нас есть декодированных их как наиболее вероятных битов, и может выводить их (или, скорее, символ, который они представляют). Так что нам больше не нужно ждать окончания передачи перед мы можем вывести хотя бы часть полученного сообщения. (Примечание: теоретически возможно, что этого не произойдет, т.е., что несколько сообщений с разными начальными дибитами остаются "живыми" навсегда. Программное обеспечение должно правильно обрабатывать этот случай.)

Фактически, идея удаления сообщений, потому что мы можем быть уверены, что они не будут побеждать, можно сделать еще один шаг вперед: вместо того, чтобы просто смотреть на сообщения, которые только что закончились межсимвольным пробелом, мы можем посмотреть во всех сообщениях, и удалите их, если для каждого возможного расширения это сообщение, есть еще одно сообщение, которое также может принять это сообщение. расширение и уже сейчас имеет более высокую взаимную корреляцию.Это снова уменьшает количество сообщений, которые нужно оставить для рассмотрения. (таким образом уменьшая вычислительные затраты), а также делает алгоритм решить (т.е. оставить только сообщения с такими же начальными дибитами) раньше.

Последнее замечание: если кто-то знает еще больше о сообщении, которое нужно получить (например, он состоит из наборов из 3 букв, за которыми следуют 2 цифры) в принципе можно было бы использовать это знание, чтобы сделать кросс-коррелятор также отклонять сообщения, не соответствующие этому шаблону. В принципе, это улучшает способность декодера выделять такие сигналы из шума; однако он (пока) не реализован в RSCW.

Нахождение несущей частоты

Для этого RSCW использует довольно простой алгоритм: он выполняет БПФ (быстрое преобразование Фурье) на 1-секундных сегментах входящего сигнал, и выбирает частоту, на которой мощность является наибольшей (в пределах диапазон частот, задаваемый пользователем). Это происходит дважды в секунду. Линейная интерполяция используется для оценки частоты между двумя последовательными Результаты БПФ.

Этот алгоритм работает хорошо, пока есть только одна значимая узкополосная сигнал в частотном диапазоне; в противном случае он может легко переключиться между несколькими пики в спектре, делая декодер бесполезным.

Для спутниковых сигналов реализован режим «слежения»: это пытается для отслеживания медленно дрейфующей частоты (из-за доплеровского сдвига) путем адаптации приемлемого диапазон частот. Это нормально работает после обнаружения сигнала, но сначала получение сигнала является проблемой, если только сигнал уже не присутствует, когда программа начинается.

Ясно, что в этой области еще можно сделать улучшения.

Нахождение битовых часов

Сначала немного теории.
Рассмотрим поток нулей и единиц, представляющий несколько символов кода Морзе, как обсуждалось. ранее на этой странице. Теперь начните с бита с нечетным номером и выполните следующие вычисления: возьмите значение этого бита, вычтите значения бита непосредственно перед и бита сразу после этого бита, сложить значения битов на два места до и на два места после этого, и так далее. Другими словами: сложите значения битов, которые отстоят на четное количество позиций, и вычесть те из битов, которые находятся на нечетном количестве позиций.Поскольку исходный бит был нечетным, все добавленные биты также были нечетными, в то время как вычитаемые биты имеют четный номер. Как отмечалось ранее, биты с нечетными номерами с большей вероятностью будут равны 1, чем биты с четными номерами; как следствие, приведенный выше расчет даст положительный результат. И наоборот, если бы мы начали процедуру с четным битом, результат было бы отрицательно. Таким образом, мы можем использовать это вычисление для синхронизации потока битов в смысле определение четности или нечетности определенного бита.

К сожалению, это всего лишь теория, которую мы пока не можем применить, поскольку не есть биты еще. Однако мы можем применить тот же расчет к потоку величин сигнала предоставляется на шаге 4: начните с величины в какой-то момент времени, сложить величины в моменты времени, которые на четное количество раз раньше или позже, и вычесть величины временами, которые являются нечетным числом раз в битах раньше или позже. Если бы наше начальное время было прямо в середине бита с нечетным номером, результат был бы положительным, тогда как если бы начальное время было прямо в середине четного бита, результат был бы отрицательным.И, как оказывается, если начальное время находится где-то посередине, результат тоже промежуточный. Таким образом, выполнение этого вычисления в каждый момент времени дает сигнал с пиком в середина битов с нечетными номерами и минимум в середине битов с четными номерами.
Этот сигнал (на основе расчета примерно 10 бит раз в прошлое и будущее) нанесен желтым цветом RSCW.

На практике сигнал, полученный, как описано выше, несколько зашумлен. Для более точной и надежной оценки времени максимумов и минимумов RSCW подбирает синусоидальный сигнал к сигналу, а затем использует максимумы и минимумы этого синуса для выберите моменты выборки для шага 5.

Очевидно, что этот алгоритм не работает, если разница между нечетным и нечетным. даже биты не почитаются. К сожалению, хотя бы одна любительская радиостанция передающий машинно-генерируемый CW (маяк DK0WCY на 10,144 МГц) похоже, использует межсимвольный интервал 4 вместо 3 бит и поэтому может не может быть надежно декодирован с помощью RSCW. Очевидно, что поиск алгоритма без этого ограничения будет полезным улучшением.

Установление порога

В RSCW используется следующий алгоритм.Учитывая набор выборок (для 5 бит до и после бита для который мы пытаемся установить порог), выберите порог так, чтобы среднее расстояние между порогом и выборками над ним, равно среднему расстоянию между порогом и выборками ниже него. Если есть одинаковое количество образцов сверху и снизу, то это просто эквивалент просто взять среднее значение образцов. Но если образцы распределены неравномерно (например, во время приема символ, содержащий много тире), этот алгоритм предотвращает смещение из-за неравномерного распределения.На самом деле порог, как определено выше, не уникален: обычно несколько значений, удовлетворяющих критерию; в этом случае берется среднее от наивысшего и наименьшего возможного такого значения. Кроме того, 7 выборок, наиболее близких по времени к интересующему биту, вводятся дважды. в расчет, чтобы результирующий порог работал более плавно при наличии большого разброса мощности сигнала.

Полученный порог показан на графиках красной линией.

основной @ WSJTX.groups.io | Дом

WSJTX

[email protected]

Активный форум для общения пользователей WSJT-X , WSJT , MAP65 и WSPR. Велика вероятность, что кто-то со схожими интересами и оборудованием уже решил вашу проблему и будет рад помочь.

Информация о группе
Групповые адреса электронной почты
Настройки группы
  • Все участники могут публиковать сообщения в группе.
  • Сообщения в этой группе, которые начинают новую тему, требуют одобрения модераторов.
  • Сообщения от новых пользователей требуют одобрения модераторов.
  • Сообщения установлены для ответа группе.
  • Подписки в эту группу не требуют одобрения модераторов.
  • Архив доступен всем.
  • Wiki видна только участникам.
  • Сообщения должны быть помечены как минимум одним хэштегом.
  • Участники могут редактировать свои сообщения.
  • Участники могут отключить подписку на электронную почту.
Лучшие хештеги
[Посмотреть все]
  • # FT8 НЕ ИСПОЛЬЗУЙТЕ, ЕСЛИ НЕ СПЕЦИАЛЬНО ДЛЯ FT8. ВЫБЕРИТЕ ДРУГИЕ ПОДХОДЯЩИЕ ХЭШТАГИ. 361 тема
  • #WSJTX_config Добавьте хэштег операционной системы и укажите версию WSJTX в теле сообщения.227 тем
  • #IssueReport 200 тем
  • #Cat_RigControl Использование WSJT-X tp для управления радио 155 тем
  • #AudioIssues Тем: 139
  • #GeneralGroupInfo Большинству потоков, использующих этот хэштег, лучше использовать другие, поэтому я сделал этот хэштег доступным только модераторам.Тем: 91
  • #установить Вопросы по установке WSJTX, любая ОС. Пожалуйста, добавьте OS Hashtag 91 тему
  • # Q65 Тем: 72
  • #протоколирование 68 тем
  • #linux 51 тема

Ансамблевое кодирование, зависящее от времени спайка, неклассически отзывчивыми кортикальными нейронами

Существенные изменения:

1) В статье нейроны без зависимой от стимула модуляции скорости возбуждения называются «номинально невосприимчивыми», однако эти нейроны явно реагируют на стимул (изменяя их распределения ISI).Действительно, это основа для анализа декодирования. Следовательно, похоже, что основной результат состоит в том, что время всплеска содержит информацию, которая упускается, если искать только зависимость от стимула в частоте возникновения импульсов. Это важный момент, на который стоит обратить внимание, но мы упускаем из виду эти нейроны как невосприимчивые. Документ был бы намного яснее, если бы авторы были более откровенны в заголовке, Аннотация, Результаты и т. Д., О том, что показывают их данные: информация о времени присутствует, даже когда PSTH выглядит неинформативным.

Чтобы избежать возможной путаницы, мы приняли предложение рецензента и изменили рукопись (включая заголовок, аннотацию, основной текст и рисунки), чтобы лучше описать эти нейроны. Мы заменили все ссылки на «номинально не реагирующие» нейроны на «неклассически реагирующие» нейроны. Наш заголовок теперь гласит: «Ансамблевое кодирование, зависящее от времени спайков, неклассически отзывчивыми кортикальными нейронами». Мы также изменили текст, чтобы подчеркнуть, что время всплеска раскрывает информацию, относящуюся к задаче, в неклассически реагирующих нейронах, даже когда PSTH этого не делает (см. Аннотация; основной текст; Обсуждение, первый абзац).

2) Модель нейронной сети на рисунке 7 не имеет отношения к данным. Используется модель на основе скорости, в которой некоторые нейроны имеют модуляцию скорости с привязкой к стимулу, а некоторые нет, и показывают, что инактивация этих «невосприимчивых» нейронов изменяет выполнение задачи (предположительно из-за воздействия этих инактиваций на остальная часть сети через повторяющееся подключение). Однако на экспериментальных данных авторы показывают, что, даже когда скорости нейронов не имеют очевидной зависимости от стимулов, информация о времени все еще есть, и любые эффекты инактивации подмножеств нейронов остаются непроверенными.Чтобы сделать модель релевантной, необходимо использовать модели нейронов с пиками и резюмировать основной феномен экспериментов: информация о времени пиков присутствует даже при отсутствии информации о скорости. В качестве альтернативы авторы могли бы провести эксперименты по инактивации (например, с архаэродопсином), чтобы проверить основное предсказание текущей модели, которое сделало бы его актуальным. Этот эксперимент, вероятно, будет сложно провести, вместо этого предлагается, чтобы авторы пересмотрели или удалили вычислительную модель.

Мы согласны с рецензентом и, следуя его предложению, удалили модель нейронной сети из этой рукописи. Предложение сделать модель более актуальной с помощью нейронов с пиками вдохновило нас вместо этого включить ее в отдельное последующее исследование, в котором мы можем более подробно изучить динамику сети.

3) Соответственно, гипотеза в последнем абзаце подраздела «Динамика формирования консенсуса в ансамбле лежит в основе информации о скрытых задачах», и снова в некоторой степени в последнем абзаце Обсуждения, что ячейки NR представляют собой отдельную функциональную сеть от реагирующих. противоречит результату моделирования.Если это отдельные сети, то подавление NR-клеток не повлияет на ответные. Чтобы сохранить утверждение об отдельных функциональных сетях, кажется необходимым провести оптогенетику или некоторые другие манипуляции с активностью и показать, что изменение активности NR-клеток не влияет на реагирующие. В противном случае авторы должны удалить это неподтвержденное утверждение.

Мы согласны с тем, что данный момент требует дополнительных разъяснений и обоснований, и удалили эту претензию. Чтобы прояснить, мы не намеревались использовать термин «отдельные» для обозначения того, что номинально не реагирующие ансамбли независимы от отзывчивых ансамблей, а только то, что они могут играть различную роль во время поведения (утверждение, подтверждаемое их способностью предсказывать поведенческие ошибки, рис. , и отчетливая динамика консенсуса, рисунок 8).

4) Декодер довольно хорош, но он делает несколько предположений о независимости, которые не подтверждаются в реальных нейронных популяциях. Этот момент должен быть сделан гораздо более заранее в Материалах и методах и Результатах: заявив, что этот декодер приближается к байесовскому выводу, игнорируя все формы корреляции. Это гарантирует, что читатели не будут ошибочно думать, что эти простые выражения точны. В качестве альтернативы, декодер можно обновить, чтобы включить корреляции, обсуждаемые ниже.

Корреляции: в подразделе «Декодирование» первого, третьего и шестого уравнений, а также в уравнении в подразделе «Ансамблевое декодирование» предполагается, что каждый ISI является независимым для данного нейрона, что в общем случае неверно из-за токов AHP между другие вещи. В документе также предполагается, что ISI независимы между нейронами, что обычно неверно при одновременных нейронных записях из-за корреляции шума и т. Д.

Мы добавили текст в разделы «Результаты» и «Материалы и методы» (подраздел «Обучающая вероятностная модель»), чтобы прояснить этот момент.Раздел «Результаты» теперь гласит: «Эти функции вероятности ISI рассматривают каждую ISI как независимую от предыдущих ISI и поэтому игнорируют корреляции между ISI». Решение исключить корреляции было принято из практических соображений: изначально мы пытались включить корреляции между ISI и предыдущей ISI в функцию правдоподобия, но для того, чтобы правильно оценить эту условную функцию правдоподобия, используя непараметрические методы (в редких случаях срабатывания кортикального слоя). нейронов) потребуется гораздо большее количество испытаний, чем позволяет наш набор данных.Та же проблема возникает при оценке совместной вероятности ISI между нейронами. В более ранних реализациях нашего ансамблевого декодера мы вместо этого пытались включить относительную синхронизацию всплесков между ячейками (то есть интервал между всплесками в ячейке 1 и один в ячейке 2), но этот фактор не привел к значительному повышению производительности декодирования в целом.

5) Две другие недавние работы, перечисленные ниже, продемонстрировали более сильную форму утверждения, выдвинутого в заголовке и аннотации: что нейроны, не зависящие от стимула, все же могут вносить вклад в нейронный код.Там нечувствительные нейроны по отдельности не содержат информации о стимулах, хотя благодаря корреляции с другими клетками они по-прежнему вносят вклад в нейронное кодирование в масштабах всей популяции.

Результаты данной статьи отличаются от этих, поскольку они рассматривают информацию о времени, тогда как другие статьи рассматривают ставки. Тем не менее, было бы целесообразно провести это различие где-нибудь в статье.

a) Leavitt et al., 2017.

б) Зильберберг, 2018.

Мы ценим предложение поместить нашу работу в контекст этих двух исследований; цитируем обе эти статьи.В разделе «Обсуждение» мы добавили текст о взаимодополняемости их результатов с нашими собственными, который гласит: «Другие недавние исследования также внесли вклад в наше понимание неклассически отзывчивой активности, оценив частоту вспышек или ответы на изображения кальция, чтобы продемонстрировать, как корреляции с классически отзывчивой активностью могут способствовать линейной разделимости ансамблевых ответов (Leavitt et al., 2017; Zylberberg, 2018) ».

6) Из материалов и методов (подраздел «Обучающая вероятностная модель»), похоже, что распределения ISI, используемые для декодера, пересчитываются для разных временных точек в течение периода интеграции.Это совсем не ясно из текста в разделе «Результаты», но является важным моментом, поскольку он накладывает жесткие ограничения на то, как нижестоящая нейронная цепь может считывать эту информацию: нижестоящая схема должна будет постоянно изменять свой считывающий «декодер». как-то. Декодер и анализ по-прежнему имеют много достоинств. Они показывают, что информация о стимуле присутствует во времени, и показывают, как ее можно извлечь (например, для приложений BMI). Но в разделе «Результаты» необходимо четко указать зависимость от времени и обсудить биологическое правдоподобие или неправдоподобие.

Мы благодарим рецензента за указание на это, так как это важная деталь, которую следует прояснить. Мы включили движущееся окно, чтобы учесть нестационарность распределений ISI в ходе испытания, и, что интересно, это решение действительно улучшило производительность декодирования на практике. Наблюдаемая динамика распределений ISI как в наших результатах декодирования, так и в наших результатах достижения консенсуса поднимает вопрос о том, как нижележащая ячейка будет интерпретировать ISI этих ячеек.Предполагая, что эта нижестоящая ячейка была настроена для правильной интерпретации одного набора распределений ISI, какой набор следует выбрать? Наши консенсусные результаты предлагают ответ: возможно, что нижестоящие клетки интерпретируют восходящую активность с точки зрения согласованных LLR - таким образом, когда члены ансамбля не согласны с представлением, их активность вряд ли будет стимулировать активность в нижестоящей ячейке, но когда их представление выровнено. друг с другом и нижестоящей клеткой они могут надежно влиять на последующую активность.

Мы предполагаем, что долговременная синаптическая пластичность может адаптировать тайминги спайков во время начальных фаз поведенческого обучения, что приводит к стабильным представлениям и распределению ISI по кортикальным сетям. Одним из основных предсказаний нашего алгоритма является то, что формы краткосрочной синаптической пластичности (например, депрессия или облегчение парных импульсов) являются важными аспектами последующего декодирования сложных цепочек спайков. Это подтверждается прошлыми теоретическими и экспериментальными работами (Abbott et al., 1997). Более того, механизмы долговременной синаптической пластичности, такие как пластичность, зависящая от времени спайков, могут перераспределять синаптическую эффективность, существенно изменяя динамику краткосрочной пластичности независимо от общих изменений амплитуд (Markram and Tsodyks, 1996). Таким образом, мы не обязательно ожидаем, что нижестоящая цепь должна постоянно изменять механизм считывания - скорее, восходящие и нисходящие компоненты могут быть изменены вместе в ходе поведенческого обучения, чтобы установить распределения ISI, подходящие для запуска релевантных для задачи нисходящих потоков. нейроны, которые обеспечат достижение консенсуса по ансамблю для правильной сенсорной обработки у хорошо обученных животных.

Мы прояснили временную зависимость распределений ISI в разделе «Результаты», добавив текст, который гласит: «Чтобы учесть любую нестационарность, эти распределения ISI рассчитывались в скользящих окнах длительностью в 1 секунду в ходе испытания». Мы также добавили текст, касающийся биологической достоверности в разделе «Обсуждение». Теперь он гласит: «Наши записи целых клеток как из AC, так и из FR2 демонстрируют, что разные постсинаптические клетки могут по-разному реагировать на один и тот же входной паттерн с фиксированной общей скоростью, подчеркивая важность рассмотрения кода, чувствительного к точной синхронизации всплесков, возможно, с помощью механизмов. дифференциальной краткосрочной пластичности, такой как депрессия и фасилитация », и« Наши консенсусные результаты показывают динамические изменения во взаимоотношениях между LLR членов ансамбля.[…] Это установило бы распределения ISI, подходящие для активации релевантных задач нижестоящих нейронов, что обеспечило бы достижение консенсуса по ансамблю для правильной сенсорной обработки у высококвалифицированных животных ».

7) Разверните разделы «Материалы и методы» и «Результаты», чтобы прояснить следующие моменты:

а) Временное разрешение. Похоже, что распределения ISI оцениваются в окне 1 с (подраздел «Обучающая вероятностная модель»). Скольжение на какую сумму? Как определяется, в какие окна 1s вносит вклад каждый ISI? Только те, которые содержат 2 шипа, охватывающие ISI? Оцениваются ли прогнозы в конце каждого из этих 1-секундных окон (таким образом, первый прогноз делается на второй 1-й секунде после начала испытания)?

Алгоритм рассчитал распределения ISI в 1-секундных окнах, пересчитываемых каждые 100 мс.Каждый раз, когда обнаруживалась ISI, алгоритм обращался к распределению, сгенерированному в окне, максимально близкому к центру вокруг последнего всплеска, и оценивал обновление прогноза во время последнего всплеска. Как упоминалось выше в пункте №6, мы пояснили этот момент в разделе результатов: «Чтобы учесть любую нестационарность, эти распределения ISI были рассчитаны в скользящих окнах длительностью в 1 секунду, которые пересчитываются каждые 100 мс в течение испытания». А в разделе «Материалы и методы» «Эти распределения были оценены в скользящем окне длительностью в 1 секунду (пересчитывается каждые 100 мс).”

b) Уточните, где используется формула вероятности полной последовательности пиков (подраздел «Декодирование», последний абзац). Читая рукопись, кажется, что формулы для обновления апостериорной информации учитывают только вероятность для данной ISI.

Наш метод обновляется последовательно каждый раз, когда обнаруживается ISI. Формула для общей функции правдоподобия была включена для концептуальной ясности: для расчета окончательного прогноза для всего испытания (в отличие от динамики прогноза во время испытания, показанной на рисунке 3D), достаточно использовать функцию правдоподобия для всего испытания.Мы добавили текст в Материалы и методы, чтобы прояснить этот момент: «Прогноз для всего испытания был оценен в конце испытания с использованием функции общего правдоподобия».

c) Ансамблевое декодирование. Пожалуйста, будьте более точными и включите математическую формулу того, как в этом случае выполняется обновление апостериорной информации.

Мы разъяснили это, добавив текст и включив математическую формулу в раздел «Материалы и методы»: «Например, если ISI наблюдается в момент времени t от нейрона j с вероятностью p j :

ptarget | ISI, t = pjISItarget, tp (цель, t) pjISItarget, tptarget, t + pjISInon-target, tp (нецелевой, t)

Этот процесс повторяется каждый раз, когда обнаруживается новый ISI из любой ячейки в ансамбле.».

d) Подраздел «Динамика достижения консенсуса по ансамблю, лежащая в основе скрытой информации о задаче», второй абзац. Скользящее окно для консенсуса. Это то же самое скользящее окно на 1 секунду выше? Вероятно, нет, учитывая изменяющийся во времени характер кривых и тот факт, что они начинаются с нуля. Пожалуйста, добавьте пояснительный текст о временных окнах, используемых в разделе о консенсусе в методах. Также опишите подробнее, как были рассчитаны кривые на рис. 8E-H?

Да, интуиция верна, используемое скользящее окно было не таким, как в приведенном выше.Чтобы добиться улучшенной временной точности, мы использовали скользящее окно 750 мс для вычисления LLR и согласованных значений каждые 100 мс. Вычисленные согласованные значения были присвоены середине окна, а ряд значений был интерполирован с помощью одномерного сплайна третьей степени для наглядности (этот метод генерирует гладкие кривые, которые гарантированно пересекают рассчитанные значения). На рис. 8E-H представлены средние значения и стандартные отклонения этих кривых для соответствующей области и типа ансамбля.Мы прояснили эти моменты в разделе «Материалы и методы»: «Для создания консенсусных кривых на Рисунке 8 LLR рассчитываются с использованием скользящего окна 750 мс, пересчитываемого каждые 100 мс. […] Для наглядности эти значения были интерполированы одномерным сплайном третьей степени, вычисленным с использованием пакета python scipy.interpolate.InterpolatedUnivariateSpline (этот метод гарантированно перехватит измеренные значения) ».

e) Кроме того, правильно ли, что оценщик процесса Пуассона учитывает полную продолжительность интервала стимул-ответ? Существует некоторая асимметрия в информации, доступной с помощью подхода ISI (который учитывает 1+ секунд после появления стимула) и PSTH (который короткий, учитывая тональный сигнал 100 мс).Были ли какие-либо различия в скорости стрельбы за более длительный интервал, которые позволили бы предсказать ответы?

Да, и оценка процесса Пуассона, и декодер на основе ISI учитывали всю пробную активность (от начала стимула до поведенческой реакции). Мы пояснили это в Материалах и методах: «Так же, как с этим декодером на основе ISI, мы декодировали активность всего испытания».

8) Добавьте подробное обсуждение того, можно ли четко отделить выбор животного от кодирования стимула, особенно с учетом очень высокой производительности этих животных при выполнении задачи, большого промежутка времени между стимулом и ответом и позднего накопления стимула. прогноз / консенсус.Существует множество литературы о влиянии внимания, поведения и рабочей памяти на корковую синхронизацию и время, хотя в основном это касается гиппокампа. Возможно, что ответы AC просто отражают уже сделанный выбор / воспоминание. В рукописи делается попытка устранить неоднозначность выбора стимула с помощью логарифмической линейной регрессии, но это зависит от прогнозируемой информации из анализа декодера, которая сама может уже содержать смешанную информацию.

Мы благодарим рецензента за возможность затронуть этот вопрос.По причинам, упомянутым рецензентом, точное разделение переменных стимула и выбора является сложной задачей. Это меньше беспокоит униплексированные нейроны, которые содержат информацию только об одной из двух переменных, поэтому наш множественный регрессионный анализ был сосредоточен на установлении того, что мультиплексированные нейроны не были просто тривиальным побочным продуктом корреляций между поведенческими переменными. Предположение этого подхода состояло в том, что результаты декодирования могут содержать смешанную информацию, и цель состояла в том, чтобы оценить степень, в которой предсказания декодера (например,g., декодер стимула) коррелировали не только с соответствующей поведенческой переменной (например, стимулом), но и с другой переменной (например, с выбором). Хотя результаты этого анализа продемонстрировали, что выходной сигнал декодера коррелировал с обеими переменными, он более точно предсказывался соответствующей переменной для мультиплексированных ячеек. Вопрос о том, активно ли информация о выборе, которую мы наблюдаем, обрабатывается в слуховой коре или является отражением активности из другой области, является интересным открытым вопросом, выходящим за рамки данного исследования.Теперь мы говорим в результатах: «Учитывая сильную корреляцию между стимулом и переменными выбора в дизайне задачи, трудно полностью отделить информацию об одной переменной от информации о другой. […] Этот анализ устанавливает, что определенная степень разделимости возможна, и демонстрирует, что мультиплексирование, наблюдаемое в наших результатах декодирования, вряд ли будет тривиальным побочным продуктом корреляций в переменных задачи ».

9) Заголовок: Пожалуйста, подумайте о том, чтобы изменить заголовок, чтобы опустить или сделать более интуитивно понятным, что означает «ансамблевый консенсус», и прояснить «номинально не отвечающий», учитывая озабоченность некоторых рецензентов по поводу этой терминологии.В одном из предложенных пересмотренных вариантов «Время отклика во фронтальных и сенсорных корковых нейронах кодирует релевантные для задачи переменные, даже если средние ответы неинформативны».

Мы изменили название в соответствии с предложением рецензента. Теперь он гласит: «Ансамблевое кодирование, зависящее от времени спайков, неклассически отзывчивыми кортикальными нейронами».

Артикулы:

Abbott LF1, Varela JA, Sen K, Nelson SB. Синаптическая депрессия и контроль коркового усиления. Наука. 1997 10 января; 275 (5297): 220-4.DOI: 10.1126 / science.275.5297.221

https://doi.org/10.7554/eLife.42409.029 .

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *