Что такое коленчатый вал?
Коленчатый вал является одним из ключевых элементов блока двигателя. Деталь расположена в нижней части корпуса приводного агрегата (внизу расположен только масляный поддон) и в процессе работы подвергается большим нагрузкам. Энергия, вырабатываемая при взрыве топливно-воздушной смеси, давит на поршень, вызывая скользящее движение вниз. Цилиндр соединен с вращающимся вокруг своей оси коленчатым валом посредством шатуна, т.е. штока поршня и втулки. Проверьте причины и симптомы неисправности шатуна. Цены и ремонт подробно обсуждаются в нашем блоге.
В результате передачи энергии от поршня к коленчатому валу возвратно-поступательное движение преобразуется во вращательное. Обороты двигателя, значение которых вы можете отслеживать на приборной панели вашего автомобиля, — это скорость вращения коленчатого вала двигателя.
Коленчатый вал соединяет и передает мощность между всеми цилиндрами двигателя. При взрыве топливно-воздушной смеси в одной камере сгорания происходит сжатие в другом цилиндре. Коленчатый вал должен иметь такую форму, чтобы поршни одновременно не находились в максимальных положениях, что снизило бы энергию, вырабатываемую при сгорании топлива.
Коленчатый вал – конструкция
Во время работы двигателя коленчатый вал подвергается сжимающим, изгибающим, срезающим, растягивающим и скручивающим силам. Кроме того, на компонент воздействуют вибрации, что может привести к напряжению. Все это означает, что элемент должен быть изготовлен из очень прочных материалов, которые смогут выдерживать крайне жесткие условия эксплуатации на протяжении всего срока службы автомобиля.
Производителям автомобилей удалось подобрать для этой детали подходящий материал, и в большинстве автомобилей коленвал требует ремонта только после пробега сотен тысяч километров. Для изготовления этих деталей используются наиболее прочные сорта стали (например, углеродистая сталь с пластичным сердечником), поверхность которых закалена. Коленчатые валы обычно куют из стали, а продольное расположение волокон обеспечивает высокую усталостную прочность детали при кручении.
- главные шейки – отвечают за определение оси вращения вала,
- шатунные шейки – на них крепятся шатуны,
Главный и кривошипный элементы соединены друг с другом рычагами. Для повышения жесткости компоненты, установленные в современных двигателях, монтируются на подшипниках, т. е. опираются на коренные шейки. В рядных двигателях количество шатунов соответствует числу цилиндров. В свою очередь, в двигателях V-образного типа на одной шатунной шейке обычно крепятся две шатунные лапки.
Коленчатый вал должен быть идеально сбалансирован, поэтому, помимо прочего, устанавливаются противовесы, обеспечивающие правильную согласованность вращательного движения детали. Нагрузка, которой подвергается этот компонент двигателя, требует постоянной и эффективной смазки. Коленчатый вал расположен над масляным поддоном, и во время работы узла смазка распределяется по всей нижней части силового агрегата. Кроме того, в самом валу имеются масляные отверстия, что позволяет охлаждать устройство изнутри.
Коленчатый вал выходит из блока двигателя только с одной стороны. Передняя часть компонента обычно используется для установки привода ГРМ и клиноременного шкива, который приводит в движение аксессуары двигателя, такие как генератор переменного тока, компрессор кондиционера или насос гидроусилителя рулевого управления. В свою очередь, задний конец коленчатого вала увенчан фланцем для крепления маховика, через который мощность, вырабатываемая двигателем, передается на коробку передач.
Плоский коленчатый вал и перекрестный коленчатый вал
Плоский коленчатый вал характеризуется линейным расположением шатунных шеек. Это решение находится, среди прочего, в самом популярном типе двигателя, т.е. рядном, четырехцилиндровом силовом агрегате. Если смотреть на компонент спереди, то видно, что штифты расположены на одной оси, хотя они расположены выше и ниже относительно друг друга. Два кривошипа вала находятся одновременно в верхнем положении, а следующие два - в нижнем, т.е. оба положения разнесены на 180 градусов по оси детали. В свою очередь, если смотреть на этот тип коленчатого вала сбоку, все шейки располагаются в одну линию. Отсюда и произошло название «плоский коленчатый вал».
В каких двигателях используется плоский коленчатый вал?
Плоский коленчатый вал — это решение, используемое в большинстве автомобилей, встречающихся на дороге. Это связано с огромной популярностью четырехцилиндровых рядных двигателей. Данный тип конструкции отличается небольшими габаритами, что позволяет легко осуществлять поперечную установку приводного агрегата. В эпоху сокращения размеров даже небольшие двигатели достигают высокой мощности и крутящего момента. Благодаря этому они могут успешно приводиться в движение даже большими лимузинами, универсалами и внедорожниками.
Стоит обратить внимание на балансировку четырехцилиндровых силовых агрегатов. При работе рядного двигателя с четырьмя поршнями возникают вибрации из-за неуравновешенной массы цилиндров, движущихся вверх и вниз. Из-за четного числа поршней движение некоторых компонентов (двух цилиндров в верхнем положении) во многом компенсирует движение двух других цилиндров (в нижнем положении).
Однако следует учитывать, что движения поршня несимметричны, что вызывает первичный дисбаланс - обусловленный частотой вращения коленчатого вала - и вторичный дисбаланс, вызывающий вдвое более сильные вибрации. Балансирные валы служат для снижения вибраций четырехцилиндрового рядного двигателя. Благодаря такому решению популярные четырехпоршневые двигатели обеспечивают достойную плавность работы.
Плоский коленчатый вал также встречается в двигателях V-8. Это решение используется в спортивных автомобилях, где производительность стоит на первом месте, а культура труда — на втором плане. Небольшое количество моделей автомобилей оснащено этим типом двигателя V8. Плоский вал легче своего крестообразного аналога, что напрямую приводит к большей эффективности и производительности.
С технической стороны двигатель V8 напоминает два четырехцилиндровых агрегата, соединенных общим коленчатым валом. Уже в классическом двигателе R4 вибрации являются достаточно существенной проблемой, требующей использования балансирных валов. В случае с двигателем V-8 уровень вибрации еще выше, что приводит к снижению комфорта вождения и более быстрому износу компонентов приводного агрегата. Плоский вал в двигателях V8 встречается, в частности, в: в некоторых моделях Ferrari и Chevrolet Corvette.
Какие двигатели имеют поперечный коленчатый вал?
Коленчатый вал V8 чаще всего имеет крестообразную форму. Когда вы слышите характерное бульканье двигателя V-8, вы можете быть почти уверены, что в двигателе автомобиля используется крестообразный вал . Благодаря этому подразделение отличается прекрасной сбалансированностью и высокой культурой труда. Это происходит благодаря расположению отдельных цилиндров, которые идеально уравновешивают первичный и вторичный дисбаланс друг друга, возникающий в результате асимметричной работы поршней, составляющих сердце двигателя V8. Плоский вал не может обеспечить такую эффективную балансировку вибраций восьмицилиндрового агрегата, даже когда используются валы и другие решения для подавления этого неблагоприятного явления.
Коленчатый вал крестового типа встречается и в четырехцилиндровых двигателях, хотя в автомобилях его найти сложно. В 2009 году марка Yamaha решила использовать коленчатый вал крестового типа в двигателе модели R1. Это глобальное явление и нет никаких признаков того, что какой-либо производитель двигателей будет использовать такое решение в четырехцилиндровом силовом агрегате.
Форма коленчатого вала влияет на рабочие характеристики двигателя.
Плоский и поперечный коленчатый вал — ключевые элементы двигателей внутреннего сгорания с четырьмя и восемью цилиндрами, оказывающие огромное влияние на культуру эксплуатации агрегатов привода. Четырехцилиндровые двигатели всегда имеют плоский коленчатый вал. В свою очередь, в случае с V-образными двигателями почти всегда вы встретите коленчатый вал крестового типа. Лишь немногие модели спортивных автомобилей используют плоский эквивалент двигателей V8. Регулярное обслуживание и замена масла – проверенный способ обеспечить долгую и безотказную работу коленчатого вала любой формы.
Часто задаваемые вопросы (FAQ)
- У двигателя V6 коленчатый вал плоский или поперечный? -В шестицилиндровом V-образном двигателе не используется ни крестовина, ни плоский коленчатый вал. В этом типе двигателя используется узел, на котором шатунные шейки расположены через каждые 120 градусов оси коленчатого вала. Если смотреть спереди, устройства напоминают трехконечную звезду.
- Когда впервые был использован плоский коленчатый вал? -История плоского коленчатого вала восходит практически к зарождению автомобилестроения. Этой технологии уже более 100 лет, и, за исключением двигателя, установленного на Yamaha R1, она является единственным решением, используемым в рядных четырехцилиндровых силовых агрегатах.
- Как часто следует менять коленчатый вал? -Срок службы коленчатого вала в правильно эксплуатируемом и обслуживаемом автомобиле составляет не менее нескольких сотен тысяч километров. Повреждение компонента может произойти в результате выхода из строя другой детали, например втулки, что чаще всего случается в автомобилях с интенсивной эксплуатацией. Проверьте, что нужно знать о моторных маслах, чтобы обеспечить долгую и безаварийную работу вашего автомобиля.