Co to jest wał korbowy w samochodzie i jak to działa

Wał korbowy w samochodzie

Wał korbowy jest częścią silnika samochodu napędzanego przez grupę tłoków. Przenosi moment obrotowy na koło zamachowe, które z kolei obraca koła zębate przekładni. Ponadto obrót jest przenoszony na osie napędowe.

Wszystkie samochody, pod maską których są zainstalowane silniki spalinowe wyposażony w taki mechanizm. Ta część została stworzona specjalnie dla marki silnika, a nie dla modelu samochodu. Podczas pracy wał korbowy ociera się o cechy konstrukcyjne silnika spalinowego, w którym jest zainstalowany. Dlatego, zastępując go, opiekunowie zawsze zwracają uwagę na rozwój elementów trących i dlaczego się pojawił.

Jak wygląda wał korbowy, gdzie jest i jakie są wady?

Historia wału korbowego

Jako samodzielny produkt wał korbowy nie pojawił się z dnia na dzień. Na początku pojawiła się technologia korbowa, która znalazła zastosowanie w różnych dziedzinach rolnictwa, a także w przemyśle. Na przykład ręczne korby były używane już w latach 202-220 n.e. (za dynastii Han).

Cechą charakterystyczną takich produktów był brak funkcji zamiany ruchów posuwisto-zwrotnych na obrotowe lub odwrotnie. W Cesarstwie Rzymskim (II-VI wiek n.e.) używano różnych wyrobów wykonanych w kształcie korby. Niektóre plemiona środkowej i północnej Hiszpanii (Celtyberowie) używały ręcznych młynków na zawiasach, które działały na zasadzie korby.

W różnych krajach technologia ta została udoskonalona i zastosowana w różnych urządzeniach. Wiele z nich było używanych w mechanizmach obracania kół. Około XV wieku przemysł tekstylny zaczął używać bębnów korbowych, na które nawijano motki przędzy.

Ale sama korba nie zapewnia obrotu. Dlatego musi być połączony z innym elementem, który zapewniałby zamianę ruchów posuwisto-zwrotnych na rotację. Arabski inżynier Al-Jazari (żył w latach 1136–1206) wynalazł pełnoprawny wał korbowy, który za pomocą korbowodów był w stanie przeprowadzić takie przekształcenia. Używał tego mechanizmu w swoich maszynach do podnoszenia wody.

Na podstawie tego urządzenia stopniowo rozwijano różne mechanizmy. Na przykład współczesny Leonardo da Vinci, Cornelis Corneliszun, zbudował tartak napędzany wiatrakiem. W nim wał korbowy będzie pełnił odwrotną funkcję w porównaniu do wału korbowego w silniku spalinowym. Pod wpływem wiatru wał obracał się, który za pomocą korbowodów i korb zamieniał ruchy obrotowe na ruchy posuwisto-zwrotne i poruszał piłą.

Wraz z rozwojem branży wały korbowe zyskiwały coraz większą popularność ze względu na swoją wszechstronność. Najwydajniejszy do tej pory silnik oparty jest na zamianie ruchu posuwisto-zwrotnego na ruch obrotowy, co jest możliwe dzięki wale korbowemu.

Do czego służy wał korbowy?

Jak wiesz, w większości klasycznych silników spalinowych (o tym, jak mogą pracować inne silniki spalinowe, przeczytaj w innym artykule) zachodzi proces przekształcania ruchów posuwisto-zwrotnych w ruch obrotowy. Blok cylindrów zawiera tłoki z korbowodami. Kiedy mieszanina powietrza i paliwa wchodzi do cylindra i zostaje zapalona przez iskrę, uwalniana jest duża ilość energii. Rozprężające się gazy popychają tłok w kierunku dolnego martwego punktu.

Wszystkie cylindry są zamontowane na korbowodach, które z kolei są przymocowane do czopów korbowodów wału korbowego. Ze względu na to, że moment zadziałania wszystkich cylindrów jest różny, na mechanizm korbowy wywierany jest równomierny efekt (częstotliwość drgań zależy od ilości cylindrów w silniku). Powoduje to ciągły obrót wału korbowego. Ruch obrotowy jest następnie przenoszony na koło zamachowe, a stamtąd przez sprzęgło na skrzynię biegów, a następnie na koła napędowe.

Tak więc wał korbowy jest zaprojektowany do konwersji wszelkiego rodzaju ruchów. Ta część jest zawsze tworzona niezwykle dokładnie, ponieważ czystość obrotu wału wejściowego w skrzyni biegów zależy od symetrii i precyzyjnie skalibrowanego kąta pochylenia korb względem siebie.

Materiały, z których wykonany jest wał korbowy

Do produkcji wałów korbowych stosuje się stal lub żeliwo sferoidalne. Powodem jest to, że część jest pod dużym obciążeniem (wysoki moment obrotowy). Dlatego ta część musi mieć wysoką wytrzymałość i sztywność.

Do produkcji modyfikacji żeliwa stosuje się odlewanie, a modyfikacje stali są kute. Aby nadać idealny kształt, stosuje się tokarki sterowane programami elektronicznymi. Po uzyskaniu pożądanego kształtu produkt jest szlifowany, a dla wzmocnienia poddawany obróbce w wysokich temperaturach.

Struktura wału korbowego

Wał korbowy jest zainstalowany w dolnej części silnika bezpośrednio nad miską olejową i składa się z:

• szyjki głównej - część nośna części, na której zamontowane jest łożysko główne skrzyni korbowej;
• szyjka korbowodu - ograniczniki do korbowodów;
• policzki - połącz wszystkie czopy korbowodu z głównymi;
• skarpeta - część wyjściowa wału korbowego, na której zamontowane jest koło pasowe napędu paska rozrządu;
• cholewka - przeciwna część wału, do którego zamocowane jest koło zamachowe, która napędza koła zębate skrzyni biegów, a do niej również jest podłączony rozrusznik;
• przeciwwagi - służą do utrzymania równowagi podczas ruchów posuwisto-zwrotnych grupy tłoków i odciążenia siły odśrodkowej.

Oś wału korbowego jest głównymi szyjami, a korbowody są zawsze przemiennie przesunięte względem siebie w przeciwnym kierunku. W tych elementach wykonano otwory do doprowadzania oleju do łożysk.

Korba wału korbowego to zespół składający się z dwóch policzków i jednej szyjki korbowodu.

Wcześniej prefabrykowane modyfikacje korby były instalowane w samochodach. Obecnie wszystkie silniki są wyposażone w zintegrowane wały korbowe. Wykonane są ze stali o wysokiej wytrzymałości poprzez kucie, a następnie obróbkę na tokarkach. Tańsze opcje są wykonane z żeliwa przez odlewanie.

Oto przykład tworzenia stalowego wału korbowego:

3 Toczenie wału korbowego W pełni zautomatyzowany proces

Do czego służy czujnik wału korbowego?

DPKV to czujnik, który określa położenie wału korbowego w określonym momencie. Ten czujnik jest zawsze montowany w pojazdach z elektronicznym zapłonem. Przeczytaj więcej o zapłonie elektronicznym lub bezstykowym tutaj.

Aby mieszanka powietrzno-paliwowa została dostarczona do cylindra w odpowiednim czasie, a także by na czas ją zapalić, konieczne jest określenie, kiedy każdy cylinder wykona odpowiedni suw. Sygnały z czujnika są wykorzystywane w różnych elektronicznych układach sterowania pojazdem. Jeśli ta część nie działa, jednostka napędowa nie będzie mogła się uruchomić.

Istnieją trzy rodzaje czujników:

• Indukcyjny (magnetyczny). Wokół czujnika powstaje pole magnetyczne, w które wpada punkt synchronizacji. Znacznik czasowy umożliwia elektronicznej jednostce sterującej wysyłanie żądanych impulsów do siłowników.
• Czujnik Halla. Ma podobną zasadę działania, tylko pole magnetyczne czujnika jest przerywane przez ekran przymocowany do wału.
• Optyczny. Tarcza zębata służy również do synchronizacji elektroniki i obrotów wału korbowego. Tylko zamiast pola magnetycznego stosuje się strumień świetlny, który pada na odbiornik z diody LED. Impuls dochodzący do ECU powstaje w momencie przerwania strumienia świetlnego.

Aby uzyskać więcej informacji o urządzeniu, zasadzie działania i awariach czujnika położenia wału korbowego, przeczytaj w osobnej recenzji.

Kształt wału korbowego

Kształt wału korbowego zależy od liczby i usytuowania cylindrów, kolejności ich działania oraz skoków wykonywanych przez grupę cylinder-tłok. W zależności od tych czynników, wał korbowy może mieć różną liczbę czopów korbowodu. Istnieją silniki, w których obciążenie z kilku korbowodów działa na jedną szyjkę. Przykładem takich jednostek jest silnik spalinowy w kształcie litery V.

Ta część powinna być wykonana tak, aby podczas obracania się przy dużych prędkościach wibracje były maksymalnie zminimalizowane. Przeciwwagi mogą być stosowane w zależności od ilości korbowodów i kolejności generowania rozbłysków wału korbowego, ale są też modyfikacje bez tych elementów.

Wszystkie wały korbowe dzielą się na dwie kategorie:

• Pełne wsparcie wału korbowego. Liczba głównych czopów jest zwiększona o jeden w porównaniu z korbowodem. Wynika to z faktu, że po bokach każdego czopu korbowego znajdują się wsporniki, które służą również jako oś mechanizmu korbowego. Te wały korbowe są najczęściej używane, ponieważ producent może użyć lekkiego materiału, co wpływa na wydajność silnika.
• Wały korbowe bez pełnego podparcia. W takich częściach jest mniej czopów głównych niż korbowych. Takie części są wykonane z trwalszych metali, dzięki czemu nie odkształcają się ani nie pękają podczas obrotu. Jednak taka konstrukcja zwiększa ciężar samego wału. Zasadniczo takie wały korbowe były używane w wolnoobrotowych silnikach ubiegłego wieku.

Modyfikacja full-support okazała się lżejsza i bardziej niezawodna, dlatego jest stosowana w nowoczesnych silnikach spalinowych.

Jak działa wał korbowy w silniku samochodowym

Do czego służy wał korbowy? Bez niego ruch maszyny jest niemożliwy. Ta część działa na zasadzie pedałowania rowerów. Same silniki samochodowe wykorzystują więcej korbowodów.

Wał korbowy działa w następujący sposób. Mieszanka paliwowo-powietrzna zapala się w cylindrze silnika. Wytworzona energia popycha tłok. W tym przypadku napędzany jest korbowód połączony z korbą wału korbowego. Ta część wykonuje stały ruch obrotowy wokół osi wału korbowego.

W tym momencie inna część znajdująca się po przeciwnej stronie osi porusza się w przeciwnym kierunku i obniża następny tłok do cylindra. Cykliczny ruch tych elementów prowadzi do płynnego obrotu wału korbowego.

Zatem ruch posuwisto-zwrotny przekształca się w ruch obrotowy. Moment obrotowy jest przenoszony na koło pasowe rozrządu. Działanie wszystkich mechanizmów silnika - pompy wodnej, pompy olejowej, generatora i innych urządzeń dodatkowych - zależy od obrotu wału korbowego.

W zależności od modyfikacji silnika, korby można policzyć od jednego do 12 (jeden na cylinder).

Aby uzyskać szczegółowe informacje na temat zasady działania mechanizmu korbowego i rodzajów modyfikacji, zobacz wideo:

Smarowanie czopów wału korbowego i korbowodu, zasada działania i cechy różnych konstrukcji

Możliwe problemy z wałem korbowym i ich rozwiązania

Chociaż wał korbowy jest wykonany z trwałego metalu, może ulec awarii z powodu stałych obciążeń. Ta część podlega naprężeniom mechanicznym z grupy tłoków (czasami nacisk na jedną korbę może osiągnąć dziesięć ton). Ponadto, gdy silnik pracuje, temperatura w nim wzrasta do kilkuset stopni.

Oto niektóre z przyczyn awarii elementu mechanizmu korbowego.

Czopy korbowe czopów korbowych

Zużycie czopów korbowodu jest powszechną wadą, ponieważ siła tarcia powstaje w tym zespole pod wysokim ciśnieniem. W wyniku takich obciążeń metalu pojawiają się elementy, które utrudniają swobodny ruch łożysk. Z tego powodu wał korbowy jest ogrzewany nierównomiernie, a następnie może ulec deformacji.

Ignorowanie tego problemu jest obarczone nie tylko silnymi wibracjami silnika. Przegrzanie mechanizmu prowadzi do jego zniszczenia i poprzez reakcję łańcuchową - całego silnika.

Problem eliminuje się przez szlifowanie czopów korbowodów. Ponadto zmniejsza się ich średnica. Aby rozmiar tych elementów był taki sam we wszystkich korbach, procedura ta powinna być wykonywana wyłącznie na profesjonalnych tokarkach.

Ponieważ po zabiegu luzy techniczne części stają się większe, po przetworzeniu instaluje się na nich specjalną wkładkę, aby skompensować utworzoną przestrzeń.

Zacieranie występuje z powodu niskiego poziomu oleju w skrzyni korbowej. Na jakość usterki wpływa również jakość smaru. Jeśli olej nie zostanie wymieniony na czas, gęstnieje, co powoduje, że pompa olejowa nie jest w stanie wytworzyć niezbędnego ciśnienia w układzie. Terminowa konserwacja pozwoli mechanizmowi korbowemu działać przez długi czas.

Plasterek kołka rozporowego

Klucz mechanizmu korbowego umożliwia przeniesienie momentu obrotowego z wału na koło pasowe napędowe. Te dwa elementy są wyposażone w rowki, w które wkładany jest specjalny klin. Ze względu na niskiej jakości materiał i duże obciążenie część tę można w rzadkich przypadkach odciąć (na przykład, gdy silnik jest zablokowany).

Jeśli rowki koła pasowego i wału korbowego nie są zepsute, po prostu wymień ten klucz. W starszych silnikach procedura ta może nie przynieść pożądanego rezultatu z powodu luzu na złączu. Dlatego jedynym wyjściem z sytuacji jest zastąpienie tych części nowymi.

Zużycie otworu kołnierza

Kołnierz z kilkoma otworami do połączenia koła zamachowego jest przymocowany do trzonu wału korbowego. Z czasem gniazda te mogą się złamać. Takie awarie są klasyfikowane jako zużycie zmęczeniowe.

W wyniku działania mechanizmu działającego pod dużym obciążeniem w częściach metalowych powstają mikropęknięcia, w wyniku czego na połączeniach powstają pojedyncze lub grupowe wgłębienia.

Usterkę eliminuje się poprzez wiercenie otworów pod śruby o większej średnicy. Manipulację należy wykonać zarówno za pomocą kołnierza, jak i koła zamachowego.

Wyciek dławnicy

Dwie uszczelki olejowe są zainstalowane na szyjach wału głównego (po jednej z każdej strony). Zapobiegają wyciekaniu oleju spod głównych łożysk. Jeśli smar dostanie się na paski rozrządu, znacznie zmniejsza to ich żywotność.

Wyciek oleju może wystąpić z następujących powodów.

1. Drgania wału korbowego. W takim przypadku wewnętrzna część gruczołu zużywa się i nie przylega ściśle do szyi.
2. Długie przestoje na mrozie. Jeśli samochód stoi na ulicy przez długi czas, uszczelka olejowa wysycha i traci elastyczność. A z powodu mrozu kopiuje.
3. Jakość materiału. Szczegóły budżetu zawsze mają niski zasób roboczy.
4. Błąd instalacji. Większość mechaników instaluje się za pomocą młotka, ostrożnie wkładając uszczelnienie olejowe na wał. Aby część działała dłużej, producent zaleca użycie narzędzia zaprojektowanego do tej procedury (trzpień do łożysk i uszczelnień).

Najczęściej uszczelki olejowe zużywają się w tym samym czasie. Jeśli jednak trzeba wymienić tylko jeden, drugi należy zmienić.

Awaria czujnika wału korbowego

Ten czujnik elektromagnetyczny jest zamontowany na silniku, aby zsynchronizować działanie wtryskiwacza i układów zapłonowych. Jeśli jest uszkodzony, nie można uruchomić silnika.

Czujnik wału korbowego wykrywa położenie korb w martwym punkcie pierwszego cylindra. Na podstawie tego parametru elektroniczna jednostka sterująca pojazdu określa moment wtrysku paliwa do każdego cylindra i źródła zapłonu. Do momentu otrzymania impulsu z czujnika iskra nie powstanie.

Jeśli czujnik ulegnie awarii, problem zostanie rozwiązany poprzez jego wymianę. Wystarczy wybrać model, który jest przeznaczony dla tego typu silnika, w przeciwnym razie parametry położenia wału korbowego nie będą odpowiadać rzeczywistości, a silnik spalinowy nie będzie działał poprawnie.

Serwis wału korbowego

W samochodzie nie ma części, które nie wymagają okresowych przeglądów, konserwacji lub wymiany. To samo dotyczy wałów korbowych. Ponieważ ta część jest stale pod dużym obciążeniem, zużywa się (zdarza się to szczególnie szybko, jeśli silnik często jest pozbawiony oleju).

Aby sprawdzić stan wału korbowego, należy go wyjąć z bloku.

Wał korbowy jest usuwany w następującej kolejności:

• Najpierw musisz spuścić olej;
• Następnie musisz wyjąć silnik z samochodu, a następnie wszystkie jego elementy są od niego odłączone;
• Korpus silnika spalinowego jest odwrócony do góry nogami wraz z paletą;
• W trakcie demontażu mocowania wału korbowego należy pamiętać o położeniu pokryw łożysk głównych - są one różne;
• Pokrywy podpory lub łożysk głównych są zdemontowane;
• Tylny o-ring jest usuwany, a część jest usuwana z korpusu;
• Wszystkie główne łożyska są usuwane.

Następnie sprawdzamy wał korbowy - w jakim jest stanie.

Naprawa i koszt uszkodzonego wału korbowego

Wał korbowy jest niezwykle trudną częścią do naprawy. Powodem jest to, że ta część działa na wysokich obrotach pod dużym obciążeniem. Dlatego ta część musi mieć idealną geometrię. Można to osiągnąć tylko przy użyciu precyzyjnego sprzętu.

Jeżeli wał korbowy wymaga szlifowania z powodu pojawienia się zadrapań i innych uszkodzeń, prace te musi wykonać profesjonalny technik przy użyciu specjalnego sprzętu. Aby przywrócić zużyty wał korbowy, oprócz szlifowania, potrzebuje:

• Czyszczenie kanałów;
• Wymiana łożysk;
• Obróbka cieplna;
• Balansowy.

Oczywiście taką pracę mogą wykonywać tylko wysoko wykwalifikowani specjaliści, a za to dużo pieniędzy (praca jest wykonywana na drogim sprzęcie). Ale to tylko wierzchołek góry lodowej. Zanim mistrz rozpocznie naprawę wału korbowego, należy go wyjąć z silnika, a następnie prawidłowo zainstalować na swoim miejscu. A to dodatkowe marnotrawstwo pracy opiekuna.

Koszt wszystkich tych prac zależy od ceny mistrza. Należy to wyjaśnić na obszarze, na którym takie prace są wykonywane.

Naprawa samego wału korbowego przy całkowitym demontażu silnika nie ma sensu, dlatego lepiej od razu połączyć tę procedurę z remontem silnika spalinowego. W niektórych przypadkach łatwiej jest kupić silnik kontraktowy (sprowadzony z innego kraju nie pod maską samochodu i bez przejazdu przez terytorium tego kraju) i zamontować go zamiast starego.

Algorytm sprawdzania wału korbowego:

Aby określić stan części, należy ją przepłukać benzyną, aby usunąć resztki oleju z powierzchni i kanałów olejowych. Po przepłukaniu część jest przepłukiwana kompresorem.

Ponadto sprawdzenie odbywa się w następującej kolejności:

• Przeprowadzana jest kontrola części: nie ma na niej wiórów, zadrapań ani pęknięć, a także określa się, jak bardzo jest zużyta.
• Wszystkie kanały olejowe są czyszczone i oczyszczane w celu zidentyfikowania możliwych blokad.
• Jeśli na czopach korbowodu zostaną znalezione zadrapania i rysy, część podlega szlifowaniu, a następnie polerowaniu.
• W przypadku stwierdzenia uszkodzeń łożysk głównych należy je wymienić na nowe.
• Przeprowadzana jest kontrola wzrokowa koła zamachowego. Jeśli ma uszkodzenia mechaniczne, część jest wymieniana.
• Badane jest łożysko zamontowane na palcu. W przypadku defektów część jest wyciskana, a nowa jest wciskana.
• Sprawdzono uszczelkę olejową pokrywy wałka rozrządu. Jeśli samochód ma duży przebieg, należy wymienić uszczelkę olejową.
• Wymieniana jest uszczelka z tyłu wału korbowego.
• Wszystkie uszczelki gumowe są sprawdzane i w razie potrzeby wymieniane.

Po sprawdzeniu i prawidłowej konserwacji część wraca na swoje miejsce, a silnik jest montowany w odwrotnej kolejności. Po zakończeniu procedury wał korbowy powinien obracać się płynnie, bez większego wysiłku i szarpnięć.

Szlifowanie wału korbowego

Bez względu na to, z jakiego materiału wykonany jest wał korbowy, prędzej czy później powstaje na nim wyrób. W najwcześniejszych stadiach zużycia, aby przedłużyć żywotność części, jest ona szlifowana. Ponieważ wał korbowy jest częścią, która musi być idealnie ukształtowana, proces szlifowania i polerowania musi być przeprowadzony przez wyrozumiałego i doświadczonego tokarza.

Całą pracę wykona sam. Tylko zakup naprawczych łożysk korbowodów (są grubsze niż fabryczne) zależy od właściciela samochodu. Części naprawcze różnią się grubością i występują w rozmiarach 1,2 i 3. W zależności od tego, ile razy wał korbowy był szlifowany lub od stopnia jego zużycia, kupowane są odpowiednie części.

Aby uzyskać więcej informacji na temat funkcji DPKV i diagnozy jej wadliwego działania, zobacz wideo:

Czujniki wału korbowego i wałka rozrządu: zasada działania, usterki i metody diagnostyczne. Część 11

Wideo na ten temat

Dodatkowo obejrzyj film o tym, jak regenerowany jest wał korbowy:

Regeneracja czopów wału korbowego poprzez napawanie

Pytania i odpowiedzi:

Gdzie jest wał korbowy? Ta część znajduje się w obudowie silnika pod blokiem cylindrów. Korbowody z tłokami po przeciwnej stronie są przymocowane do szyjek mechanizmu korbowego.

Jaka jest inna nazwa wału korbowego? Wał korbowy to skrócona nazwa. Pełna nazwa części to wał korbowy. Ma złożony kształt, którego integralnymi elementami są tzw. kolana. Inna nazwa to kolano.

Co napędza wał korbowy? Wał korbowy jest połączony z kołem zamachowym, gdzie przenoszony jest moment obrotowy. Ta część jest przeznaczona do zamiany ruchów posuwisto-zwrotnych na ruchy obrotowe. Wał korbowy jest napędzany przez naprzemienne uruchamianie tłoków. Mieszanka paliwowo-powietrzna zapala się w cylindrze i przemieszcza tłok połączony z korbą wału korbowego. Ze względu na to, że te same procesy zachodzą w sąsiednich cylindrach, wał korbowy zaczyna się obracać.