Классический двигатель внутреннего сгорания способен какое-то время проработать без фильтров и даже с минимумом масла, но без коленчатого вала он просто не может существовать! Этот базовый элемент конструкции мотора является к тому же одним из самых дорогих в автомобиле.
adv.rbc.ru
Коленвал — это расположенный в блоке двигателя внутреннего сгорания (ДВС) элемент сложной формы, преобразующий возвратно-поступательное движение поршней во вращательное, которое через маховик и трансмиссию передается на колеса.
Слово «коленвал» является сокращением от термина «коленчатый вал». Употребляется и жаргонное обозначение элемента, «колено». Коленом также называют сегменты вала, смещенные относительно его оси вращения. Количество колен зависит от числа цилиндров.
В серийных ДВС имеется один коленвал, но создавались опытные образцы с двумя «коленами». Коленчатые валы изготавливают из литого высокопрочного чугуна и различных видов стали (для моторов с наддувом и дизелей). В ДВС малой и средней мощности для сокращения стоимости производства могут применяться стальные коленчатые валы, полученные методом горячей штамповки, а наилучшими характеристиками обладают кованые стальные элементы. В автомобильных ДВС, в отличие устанавливаемых на мототехнике, используют неразборные коленвалы.
В коленчатом вале любого ДВС выделяют следующие основные компоненты:
Из чего состоит коленчатый вал (Фото: globaldrive-shop.ru)
По типу опоры различают две разновидности коленвалов:
Бензиновые и дизельные двигатели с электронной системой управления имеют датчик коленвала или датчик положения коленвала (ДПКВ). Он необходим для синхронизации систем зажигания и впрыска топлива. Рассогласованность в их работе, вызванная неисправностью ДПКВ, может привести к тому, что двигатель не заведется или заглохнет.
ДПКВ могут устанавливаться:
По принципу действия различают следующие виды ДПКВ:
ДПКВ, как и любое устройство, может выйти из строя. Причины этого следующие:
Фото: Shutterstock
Как проявляется неисправность ДПКВ?
К счастью, ДПКВ не «умирает» скоропостижно, поэтому при появлении таких симптомов, как правило, есть возможность добраться до сервиса. Самостоятельно поменять ДПКВ на дороге у большинства современных автомобилей крайне сложно, поскольку их моторные отсеки плотно нафаршированы различным оборудованием.
Коленвал — вещь массивная и «железная», но и нагрузки он испытывает серьезные, а потому «колено» тоже может заболеть. Чем?
Задиры шатунных шеек
Главная причина — недостаточная смазка элемента, испытывающего сильные нагрузки. Что к этому привело — плохое качество масла, забитый масляный фильтр или конструктивный просчет, — дело второе. Задиры не позволяют коленвалу свободно вращаться в подшипниках (вкладышах), из-за чего возникает перегрев, чреватый деформацией коленвала. Если своевременно принять меры, можно ограничиться шлифовкой шатунных шеек и подбором более толстых ремонтных вкладышей.
Коленвал — вещь массивная и «железная», но и нагрузки он испытывает серьезные (Фото: cool-shina. ru)
Срез шпонки коленвала
Шпонка — вставляющийся в пазы миниатюрный металлический клин, который в данном случае позволяет закрепить на носовой части коленвала звездочку / шкив привода газораспределительного механизма и вспомогательного оборудования. Некачественный металл становится причиной среза шпонки. Поврежденный паз в коленвале можно попытаться восстановить сваркой с последующей фрезеровкой.
Износ отверстий фланца коленвала
Этот дефект, вызванный усталостью металла, можно устранить, рассверлив отверстия под бóльший диаметр болтов.
Течь масла из-под сальников
Со временем сальники, установленные на задней и носовой части коленвала, изнашиваются и начинают пропускать масло, которое может попасть на сцепление и/или ремень ГРМ, что чревато отказом первого и обрывом второго. В таком случае дорогостоящий ремонт обеспечен.
Коленвал не та деталь двигателя, к которой можно легко добраться, а любая неисправность элемента может больно ударить по карману. Чтобы не нарваться на крупные неприятности, лучше выполнять элементарные меры профилактики:
Коленвал не та деталь двигателя, к которой можно легко добраться, а любая неисправность элемента может больно ударить по карману (Фото: Shutterstock)
Коленчатый вал – это одна из самых важных деталей любого двигателя. Она строго индивидуальна для каждой модели автомобиля и в процессе работы притирается к конкретному двигателю.
Коленчатый вал (коленвал) – это главный элемент двигателя автомобиля, являющийся частью кривошипно-шатунного механизма, который преобразует энергию сгорающих в цилиндрах двигателя газов в механическую энергию.
Главная задача коленчатого вала – преобразовать возвратно-поступательные движения поршней двигателя в крутящий момент, который через трансмиссию передаётся на колёса автомобиля. Одной из основных технических характеристик коленчатого вала, как и всего двигателя, является радиус кривошипа. Это расстояние от осей коренных шеек (шейки, в которых вращается коленвал в цилиндровом блоке) к осям шатунных шеек (шейки, которые вращаются внутри большой головки шатуна). Удвоенный радиус кривошипа являет собой длину хода поршня, которая определяет объём цилиндров. Если изменить длину радиуса кривошипа при неизменном диаметре цилиндра, это приведёт к изменению объёма цилиндров. Эту зависимость часто используют, чтобы менять технические характеристики всего двигателя в определённом направлении.
Подбирая соотношение длины хода поршня и диаметра цилиндра, двигатель можно сделать длиноходным (ход поршня превышает диаметр цилиндра) или короткоходным (диаметр цилиндра больше, чем ход поршня). Короткоходные двигатели дают возможность повысить мощность за счёт увеличения скорости вращения. А длиноходные двигатели более экономичны и обеспечивают высокий крутящий момент на низких оборотах.
При изменении параметров коленчатого вала происходит изменение всех параметров двигателя, поэтому нужно быть предельно осторожным, тюнингуя свой автомобиль, так как технические характеристики часто меняются не в лучшую сторону.
Когда двигатель работает, на коленчатый вал действую сильные нагрузки. Его надёжность определяется конструкцией и материалом, из которого он изготовлен. Этот элемент двигателя, как правило, имеет цельную структуру. А потому материалы для него должны быть максимально прочными, потому что от прочности коленчатого вала будет зависеть работа всей системы.
В качестве материалов для изготовления коленвалов используют углеродистую и легированную сталь либо чугун высокой прочности. Коленвал можно изготовить методом литья, методом ковки из стали или методом точения. Заготовки получают способом горячей штамповки или способом литья. Очень важно, как расположены волокна материалов в заготовках. Чтобы не допустить их перерезания в дальнейшей обработке, применяются гибочные ручьи. Когда заготовка готова, её дополнительно обрабатывают под высокой температурой и очищают от окалины (дробомётной машиной или методом травления).
Материал и способ производства коленвала подбирается в зависимости от типа и класса автомобиля.
1. В серийных моделях коленвал производят из чугуна методом литья. Это даёт возможность уменьшить себестоимость производства и уложиться в указанные расчёты.
2. Более дорогие спортивные модели оснащают кованным стальным коленвалом. Подобные детали имеют множество преимуществ над литыми по габаритам, весу и прочности, а потому всё чаще применяются в автомобилестроении.
3. Для самых дорогих двигателей коленвал вытачивают из цельного стального куска. При этом значительная часть материала попросту становится отходами.
Конструкция коленчатого вала определяются количеством цилиндров, их конфигурацией и порядком работы, от чего зависит расположение и количество коренных и шатунных шеек. Например, в двигателях V6 присутствует небольшое угловое смещение шатунных шеек по длине вала. В американской версии двигателя V8 коленвал напоминает крест, а в европейской версии V8 для спортивных автомобилей коленвал плоский. Несмотря на всё это, конструкция разных коленчатых валов очень похожа. Конструктивно коленчатый вал состоит из таких основных элементов:
1. Коренные шейки – опорная шейка, которая находится в коренном подшипнике (располагается в картере двигателя).
2. Шатунные шейки – опорные шейки, которые связывают коленвал с шатунами (в них проходят масленые каналы для смазки) и служат опорой для шатунов.
3. Щёки вала – элемент, который связывает между собой коренные и шатунные шейки.
4. Носок (выходная передняя часть вала) – часть, на которую крепится зубчатое колесо либо шкив отбора мощности, соединяющиеся с газораспределительным механизмом, распределительным валом, гасителем крутильных колебаний, вспомогательными узлами и элементами.
5. Хвостик (выходная задняя часть вала) – часть, которая соединяется с маховиком или шестернёй отбора мощности.
6. Противовесы – элемент коленвала (по сути, продолжение щеки в противоположную сторону от шатунных шеек), который отвечает за разгрузку коренных шеек от сил инерции нижних частей шатунов и неуравновешенных масс кривошипа и обусловливают плавную работу двигателя.
7. Подшипники скольжения – обеспечивают вращение коленчатого вала на опорах. Подшипники являют собой тонкостенные вкладыши, изготовлены из стальной ленты с антифрикционным слоем. Вкладыши фиксируются в опоре выступом, который не позволяет им перекручиваться или за счёт тугой посадки. Наличие смазки обеспечивает простое вращение в подшипниках на протяжении долгого времени.
8. Упорный подшипник скольжение – элемент, который не допускает осевых перемещений коленчатого вала. Он устанавливается на крайнюю коренную шейку или на среднюю коренную шейку. Количество коренных шеек, обычно, превышает количество шатунных на единицу (такой коленвал называют полноопорным) и они имеют больший диаметр.
Коленом называют шатунную шейку, которая располагается между двумя щеками. Положение колен определяется особенностями работы двигателя, положением его цилиндров и должно обеспечивать его уравновешенность, минимальные колебания и минимальные крутильные моменты.
Место перехода шейки к щеке – это самое нагруженное место в конструкции коленвала. Для того, чтобы снизить напряжение на это место, переход делают с галтелью (радиусом закругления). Галтели увеличивают длину вала и для снижения этого значения их углубляют в шейку или щеку. Все коренные и шатунные шейки интегрированы в смазочную систему двигателя. Эти элементы смазываются под давлением. Подвод масла организован к каждой из коренных шеек от общей магистрали в индивидуальном порядке. А к шатунным шейкам масло попадает по каналам в щеках.
Коленчатый вал, как и любая деталь автомобиля требует периодического обслуживания. Для этого нужно уметь его снимать и устанавливать обратно.
Снятие коленчатого вала производится в такой последовательности:
1. Демонтируется двигатель из автомобиля, а потом из него снимаются все элементы.
2. Двигатель переворачивается коленвалом к верху. Крышки коренных подшипников отличаются, поэтому необходимо запомнить их положение.
3. Снимаются крышки коренных подшипников.
4. Поднимается коленвал, а заднее уплотнительное кольцо снимается.
5. Снимаются коренные вкладыши с крышек коренных подшипников и блока цилиндров.
После снятия производится проверка коленчатого вала.
Алгоритм проверки коленчатого вала:
1. Промыть бензином все составляющие и просушить деталь.
2. Тщательно осмотреть коленвал на наличие негативных следов от использования (трещины, сколы, сильный износ). Если же коленвал признан непригодным для дальнейшей эксплуатации, то придётся приобрести новый.
3. Прочистить, промыть и продуть сжатым воздухом все каналы для масла, предварительно открутив пробки.
4. Если на шатунных шейках обнаружены задиры или царапины, то их необходимо отшлифовать и отполировать. После этого опять следует продуть воздухом масляные каналы.
5. Осмотреть вкладыши коренных подшипников. Если на них есть дефекты, то их необходимо заменить на новые.
6. Осмотреть маховик и при обнаружении на нём дефектов, маховик стоит заменить.
7. Осмотреть подшипник носка и, если на нём есть негативные следы эксплуатации, то его нужно выпрессовать и запрессовать новый.
8. Осмотреть сальник, который находится в крышке распределительных звёздочек и при необходимости заменить эту деталь. При большом пробеге автомобиля сальник меняют в обязательном порядке.
9. Сменить и обжать набивку заднего уплотнения коленвала.
10. Проверить резиновые уплотнители, которые расположены в держателе набивки. Если они непригодны для дальнейшего использования, то их нужно заменить.
После проверки коленчатый вал необходимо установить обратно. Установка коленчатого вала производится в обратной последовательности к его снятию. Перед установкой нужно обязательно смазать все шейки и другие элементы коленвала моторным маслом. После установки следует проверить, что коленчатый вал вращается легко и плавно. В противном случае придётся его опять снять и установить заново, добиваясь плавности хода.
Главная | Что такое коленчатый вал и для чего он нужен?
Коленчатый вал двигателя проходит внутри нижней части двигателя автомобиля и преобразует вертикальное движение поршней в горизонтальное вращательное движение, которое в конечном итоге приводит в движение колеса через коробку передач.
Коленчатые валы существуют сотни лет, они использовались на водяных мельницах и лесопилках. В конечном итоге они стали заметными в гребных лодках, превращая энергию паровых поршней во вращательную энергию для гребных колес.
В современных автомобилях коленчатый вал состоит из равномерно расположенных «бросков» (их четыре в четырехцилиндровом двигателе, , как показано ниже ), которые прикреплены к днищу поршней с помощью шатунов. Эти «броски» смещены от оси коленчатого вала, что и создает энергию вращения.
Коленчатый вал прикреплен к двигателю большими подшипниками на обоих концах. Он соединяется с маховиком, а через него и со сцеплением.
При включенном сцеплении энергия вращения коленчатого вала передается через коробку передач и далее через дифференциал на карданные валы, прикрепленные к колесам, что создает способность автомобиля двигаться.
Распределительный вал расположен в верхней части двигателя и приводится в движение коленчатым валом через зубчатую цепь или зубчатый ремень.
Распределительный вал (их может быть до четырех на двигатель, , хотя на приведенной ниже схеме коленчатого вала показаны два ) имеет кулачки по всей длине, которые взаимодействуют с клапанным механизмом (который состоит из толкателя, толкателя клапана, пружины клапана, клапана и толкатель или коромысло) для облегчения поступления воздуха и топлива в камеру сгорания и выхода выхлопных газов после рабочего такта цикла двигателя внутреннего сгорания.
Вращающиеся кулачки распределительного вала открывают и закрывают клапаны двигателя. Лепестки различаются по размеру и форме от двигателя к двигателю, чтобы регулировать продолжительность открытия клапана и насколько. Чем больше клапанов, тем больше воздуха и топлива может быть втянуто и тем больше выхлопных газов может выйти, что увеличивает мощность двигателя.
Коленчатый вал двигателя расположен в нижней части двигателя (как показано на схеме ниже) и соединен с поршнями соединительными путями – движение поршней вниз в результате процесса сгорания вызывает движение коленчатого вала вращать.
Коленчатый вал – чрезвычайно сложная и точно отточенная конструкция, состоящая не только из шатунов. Ключевые детали включают шатунные шейки, масляные каналы, шпоночный паз, коренные шейки и монтажный фланец маховика.
Кривошип двигателя также содержит множество встроенных грузов и противовесов, которые предназначены для сведения к минимуму вибрации при вращении.
Любая такая вибрация может усилиться и вызвать повреждение подшипников, в которых установлен коленчатый вал, а также шатунов и поршней.
Прежде чем это произойдет, устройство, называемое датчиком положения коленчатого вала, должно обнаруживать неисправности.
Датчик положения коленчатого вала (показан ниже) установлен на блоке цилиндров и определяет скорость вращения и положение коленчатого вала. Датчик коленчатого вала отправляет эту информацию в ЭБУ автомобиля, который вносит коррективы для оптимизации работы двигателя.
Тем не менее, иногда исправления не могут быть сделаны, и если датчик коленчатого вала обнаруживает неисправность, ECU либо блокирует запуск двигателя в первую очередь, либо переводит его в режим «аварийного режима», в котором вы не будете возможность разогнать машину до определенного момента.
Вы также увидите на приборной панели индикатор "проверьте двигатель", информирующий вас о том, что автомобиль требует немедленного внимания.
В некоторых автомобилях, оборудованных нагнетателем, к концу коленчатого вала крепится шкив, который затем ремнем крепится к нагнетателю.
Когда двигатель работает, коленчатый вал быстро вращается, приводя в движение шкив, который приводит в движение ремень, а затем шкив на конце нагнетателя.
Затем включается турбина нагнетателя, всасывающая воздух и увеличивающая мощность двигателя.
Метки:
Двигатели
двигатель
Обновлено 9 окт. 2019 г.
Джейсон Унрау
Из всех движущихся частей двигателя коленчатый вал является самым большим и тяжелым.
Без сомнения, коленчатый вал является основой, на которой построен двигатель внутреннего сгорания.
Ни одна часть процесса — впуск, сжатие, сгорание или выпуск — не происходит без коленчатого вала, приводящего его в движение.
Но для большинства людей не совсем понятно, как работает коленчатый вал.
Вот как это работает, каково его назначение и что может выйти из строя с коленчатым валом.
Название «коленчатый вал» восходит к началу 20-го века, когда автомобильные двигатели запускались с помощью кривошипной рукоятки, а его проворачивание буквально означало вращение коленчатого вала с помощью рукоятки.
Сегодня эту функцию выполняют электростартеры, но внутренний компонент по-прежнему называется коленчатым валом.
Коленчатый вал вращается внутри двигателя, но прочно удерживается в одном месте на шейках коренных подшипников.
Затем поршни, перемещающиеся в цилиндрах вверх и вниз, крепятся шатунами к шейкам шатунных подшипников.
Шатунные шейки шатунных подшипников стратегически расположены в шахматном порядке, поршни перемещаются в ритме, уравновешивающем массу двигателя во время движения.
Имейте в виду, что коленчатый вал должен быть очень прочным — он делает сотни или тысячи оборотов в минуту!
Но на этом работа коленчатого вала не заканчивается.
Звездочка на передней части коленчатого вала синхронизирует его с распределительным валом.
Совместная работа этих деталей обеспечивает бесперебойную работу двигателя.
Смазка чрезвычайно важна для поддержания коленчатого вала в хорошем состоянии.
Таким образом, если замена моторного масла не выполняется регулярно, это может привести к износу коленчатого вала или его выходу из строя.
Проблемы с коленчатым валом обычно незаметны. К ним относятся:
Неисправность коленчатого вала является серьезной проблемой, и даже незначительное повреждение коленчатого вала может привести к серьезным проблемам.
В некоторых случаях выемки или царапины на шейках можно заменить и установить подшипники большего размера, чтобы компенсировать материал, удаленный с коленчатого вала.
Если повреждение не может быть устранено полностью, необходимо установить новый коленчатый вал, иначе вскоре после этого вы рискуете снова выйти из строя.
Как уже упоминалось, замена коленчатого вала — это всегда капитальный ремонт.
В большинстве случаев это неотъемлемая часть ремонта двигателя.
Для большинства автомобилей коленчатый вал как отдельный компонент стоит от 400 до 800 долларов.
Однако для замены коленчатого вала опытному механику потребуется больше рабочего дня, плюс потребуются прокладки, жидкости и другие мелкие детали.
В среднем замена коленчатого вала для большинства моделей может стоить от 2000 до 2800 долларов.
Если вам требуется замена коленчатого вала, рекомендуется пригласить квалифицированного механика для выполнения этой работы, чтобы убедиться, что она выполнена правильно.
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
