Чем проворачивают коленчатый вал двигателя - Автомобильный журнал
Arskama.ru

Автомобильный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Чем проворачивают коленчатый вал двигателя

Коленвал автомобильного двигателя – его устройство и основные функции

— Функции и принцип работы коленвала

— Устройство и элементы конструкции коленвала

— Основные неисправности коленвала

Функции и принцип работы коленвала

Коленчатый вал (коленвал) – одна из главных деталей практически всех двигателей внутреннего сгорания. Поршни, которые перемещаются в цилиндрах двигателя, совершают лишь поступательные движения «вперед/назад». Чтобы преобразовать возвратно-поступательное движение поршней во вращательное (кручение колес), используется деталь сложной формы с несколькими изгибами (коленами) – коленчатый вал, к которому крепятся шатуны поршней.

Автомобильные двигатели – четырехтактные. Соответственно, каждый из поршней, и каждая из связанных с ними шеек коленвала в определенный момент времени находится в одном из 4 положений: впрыск топлива, сжатие топливо-воздушной смеси, рабочий ход поршня, выпуск отработанных газов. Поршни через шатуны толкают шейки коленвала и проворачивают его, а их последовательная работа обеспечивает плавность вращения.

По сути дела, коленчатый вал полностью принимает на себя кинетическую энергию двигателя, преобразует ее во вращение и передает энергию дальше коробке передач, карданному валу, генератору, помпе и прочим основным и вспомогательным механизмам и узлам автомобильного двигателя. Будучи столь энерго-нагруженной деталью двигателя, коленчатый вал испытывает во время работы огромные перегрузки. Соответственно для его изготовления используются лишь особо прочные сплавы стали и чугуна с добавлением хрома и молибдена.

Большое значение имеет и технология изготовления коленчатого вала. Для обычных массовых автомобилей коленвалы обычно изготавливаются дешевым методом чугунного литья. Двигатели спортивных автомобилей могут оснащаться коваными коленвалами из стальных сплавов – они легче и делают двигатели более динамичными. Коленвалы для двигателей супер-каров вытачиваются из цельной стальной заготовки – это наиболее дорогой и трудоемкий способ.

Устройство и элементы конструкции коленвала двигателя автомобиля

Коленвал автомобильного двигателя обычно находится под блоком цилиндров, в масляной ванне внутри картера двигателя – так обеспечивается его постоянная смазка. Исключение составляют оппозитные двигатели (например, автомобилей Subaru, Porsche) с противоположным горизонтальным расположением цилиндров – в них коленвал находится в центре двигателя – между рядами цилиндров.

Количество колен, их взаимное расположение и конфигурация коленчатого вала конкретного двигателя зависит от количества цилиндров в нем и порядка их работы. Основными элементами конструкции всех автомобильных коленвалов являются:

  • Коренные (опорные шейки) – находятся на главной оси коленвала и выполняют опорные функции.
  • Шатунные шейки – смещены относительно оси вала, к ним крепятся шатуны поршней, через них передается усилие от поршней к коленвалу.
  • Щеки – специальные пластины, соединяющие коренные и шатунные шейки.
  • Противовесы (балансиры) – сглаживают колебания коленчатого вала
  • Передняя выходная часть вала (носок) – часть коленвала, выступающая за пределы картера. На нем крепится шкив коленвала, который через специальные ремни ГРМ заставляет работать газораспределительный механизм двигателя в головке блока цилиндров и навесное оборудование двигателя (генератор, помпу и др.)
  • Задняя выходная часть вала (хвостовик) – на нее крепится маховик отбора основной мощности двигателя, через него энергия вращения передается от двигателя коробке передач.
  • Сальники коленвала – предотвращают утечку масла из картера через носок и хвостовик коленвала.
  • Подшипники коленвала – обеспечивают его легкое вращение и предотвращают его осевые колебания
  • Подшипники хвостовика и носка коленвала

Основные неисправности коленвала

Неисправности в кривошипно-шатунной группе двигателя автомобиля, важной частью которой является коленчатый вал, как правило, дают о себе знать в виде лишних вибраций, стука и шумов при работе двигателя, повышенного расхода топлива и моторного масла. При надлежащем уходе за автомобилем: правильной его эксплуатации (не допускать перегрева и низкого уровня масла), своевременной замене моторного масла и антифриза, коленчатый вал должен прослужить весь срок службы автомобиля. Тем не менее, бывают ситуации, когда коленчатый вал или отдельные детали его конструкции нуждаются в обслуживании или замене.

  • Течь сальников коленвала – подлежат замене
  • Износ подшипников коленвала – подлежат замене
  • Нарушение целостности конструкции (трещины, сколы, изгибы) самого коленвала, его шеек, щек или противовесов из-за низкого качества сплава (редко, но бывает) – коленвал подлежит замене
  • Задиры и царапины на шейках коленвала – проблема решается шлифовкой и полировкой шеек или заменой коленвала
  • Износ подшипников хвостовика и носка коленвала – подлежат замене
  • Деформация посадочного места шкива коленвала – рекомендуется замена коленвала
Читать еще:  Газ 3302 406 двигатель неисправности

Так как для ремонта и обслуживания коленчатого вала практически во всех случаях необходимо вынимать и разбирать двигатель, этот вид ремонта стоит доверять только квалифицированным СТО и автомеханикам. Подобные ремонтные работы требуют четкого соблюдения технических регламентов и применения специфических инструментов.

Коленчатый вал двигателя внутреннего сгорания: устройство, назначение, принцип работы

Коленчатый вал (коленвал) двигателя – это одна из важных деталей КШМ, расположенная в цилиндровом блоке. Вал преобразует поступательные движения поршней во вращательный момент, который через трансмиссию передается на колеса автомобиля.

Устройство коленчатого вала

Сложная конструкция коленвала представлена в виде расположенных по одной оси колен – шатунных шеек, соединенных специальными щеками. При этом количество колен зависит от числа, формы и месторасположения цилиндров, а также тактности двигателя автомобиля. С помощью шатунов шейки соединяются с поршнями, совершающими поступательно-возвратные движения.

В зависимости от расположения коренных шеек коленвал может быть:

  • полноопорным – когда коренные шейки расположены по две стороны от шатунной шейки;
  • неполноопорным – когда коренные шейки расположены только по одну из сторон от шатунной шейки.

В большинстве современных автомобильных двигателей применяются полноопорные коленвалы.

Итак, основными элементами коленвала являются:

  • Коренная шейка – основная часть вала, которая размещается на коренных вкладышах (подшипниках), находящихся в картере.
  • Шатунная шейка – деталь, соединяющая коленвал с шатунами. При этом смазка шатунных механизмов осуществляется благодаря наличию специальных масляных каналов. Шатунные шейки в отличие от коренных шеек всегда смещены в стороны.
  • Щеки – детали, соединяющие два типа шеек – коренные и шатунные.
  • Противовесы – детали, которые предназначены для уравновешивания веса поршней и шатунов.
  • Фронтальная (передняя) часть или носок – часть механизма, оснащенная колесом с зубцами (шкивом) и шестерней, в некоторых случаях гасителем крутильных колебаний, который осуществляет контроль над мощностью привода ГРМ (газораспределительного механизма), а также других механизмов устройства.
  • Тыльная (задняя) часть или хвостовик – часть механизма, соединенная с маховиком при помощи маслоотражающего гребня и маслосгонной резьбы, осуществляет отбор мощности вала.

Фронтальная и тыльная сторона коленчатого вала уплотняется защитными сальниками, которые препятствуют протеканию масла там, где выступающие части маховика выходят за пределы блока цилиндров.

Вращательные движения всего механизма коленвала обеспечивают подшипники скольжения – тонкие стальные вкладыши, с защитным слоем антифрикционного вещества. Для предотвращения осевого смещения вала, применяется упорный подшипник, установленный на коренной шейке (крайней или средней).

Коленвал двигателя изготавливается из износостойкой стали (легированной или углеродистой) или модифицированного чугуна, методом штамповки или литья.

Принцип действия коленчатого вала

Несмотря на сложность самого устройства, принцип работы коленвала достаточно прост.

В камерах сгорания происходит процесс сжигания поступившего туда топлива и выделения газов. Расширяясь, газы воздействуют на поршни, совершающие поступательные движения. Поршни передают механическую энергию шатунам, соединенным с ними втулкой или поршневым пальцем.

Шатун в свою очередь соединен с шейкой коленвала подшипником, вследствие чего каждое поступательное поршневое движение преобразуется во вращательное движение вала. После того как происходит разворот на 180˚, шатунная шейка движется уже в обратном направлении, обеспечивая возвратное движение поршня. Затем циклы повторяются.

Процесс смазки коленчатого вала

Смазка коленвала обеспечивается за счет шатунных и коренных шеек. Важно помнить, что смазка коленчатого вала всегда происходит под давлением. Каждая коренная шейка обеспечена индивидуальным подводом масла от общей смазочной системы. Поступившее масло попадает на шатунные шейки по специальным каналам, расположенным в коренных шейках.

Коленчатый вал и его назначение

Подробно рассмотрим принцип работы коленчатого вала.

Среди всех элементов конструкции двигателя внутреннего сгорания именно коленчатый вал считается наиболее важным и дорогостоящим. И это неудивительно, ведь довольно трудно найти более ответственный элемент, чем коленчатый вал. Именно данный элемент ответственен за процесс преобразования в крутящий момент возвратно-поступательного движения поршней.

Читать еще:  В каких двигателях больше всего меди

Восприятие переменных нагрузок, возникающих в результате действия сил давления газа, вращающихся и движущихся масс и их сил инерции – одна из важнейших задач, которая решается исключительно благодаря данному элементу конструкции. Коленчатый вал является цельным элементом конструкции, потому правильнее будет дать ему название “деталь”. Методы ковки стали либо литья чугуна – вот главные способы изготовления этой детали. Стоит отметить, что турбированные, а также дизельные силовые установки оснащаются коленчатыми валами из наиболее прочных видов стали, и они являются более надежными.

Схема коленчатого вала.

Рассмотрев конструкцию вала, можно увидеть, что эта деталь соединяет воедино шатунные(6) и коренные шейки(9), которые, в свою очередь, объединяются друг с другом при помощи щек(5). По количеству шеек коренные опережают шатунные на один элемент, а сам вал с подобной компоновкой называется “полноопорный”. В сравнении с шатунными шейками, коренные обладают большим диаметром. Противовес(4) является естественным продолжением щеки(5) в направлении, противоположном шатунной шейке. Основной задачей противовесов является создание условий для уравновешивания веса поршней и шатунов, что напрямую влияет на работу силовой установки, делая ее более плавной и размеренной.

Между щеками находится шатунная шейка, и она носит название “колено”. Расположение колен напрямую зависит от нескольких факторов, среди которых: количество цилиндров, порядок их работы, расположение, а также тактность силовой установки. Уравновешенность мотора обеспечивается за счет положения колен. Кроме того, от данного фактора зависит равномерность воспламенения, изгибающие моменты и наименее возможные крутильные колебания.

Шатунная шейка является важнейшей опорной поверхностью для шатунов . В V-образной силовой установке коленчатый вал создается при помощи специальных шатунных шеек удлиненной формы. На этих шейках и основывается пара шатунов правого и левого ряда цилиндров. На определенных валах таких двигателей спаренные шейки шатунов несколько сдвинуты друг против друга под углом в 18 градусов, за счет чего и обеспечивается равномерное воспламенение (данная технология более известна под названием Split-pin).

Переход к щеке от шейки считается элементом, который наиболее подвержен нагрузкам среди всех элементов конструкции коленчатого вала. Чтобы добиться снижения концентрации напряжения, переход к щеке от шейки создается с определенным радиусом закругления, который также известен как галтель. За счет галтелей длина коленчатого вала способна увеличиваться, а чтобы уменьшить длину вала, эти галтели создают с углублением в шейку либо щеку.

Подшипники скольжения – еще один важный элемент, ведь они обеспечивают вращение в шатунных шейках шатунов, а вала – в опорах. Роль подшипников выполняют специальные, произведенные из прочной стальной ленты разъемные вкладыши. На эту же ленту наносится антифрикционный слой. Но почему вкладыши не проворачиваются вокруг шейки? Все потому, что они надежно фиксируются в опоре благодаря наличию выступа. Чтобы недопустить лишних перемещений вала, применяется упорный подшипник скольжения. Этот подшипник устанавливается на крайней, либо средней шейке.

Схема системы смазки.

Шатунные и коренные шейки являются частью системы смазки двигателя, при этом сама смазка производится под давлением. Конструкцией предусмотрен подвод масла для смазки к каждой конкретной опоре коренной шейки, начинающийся от общей магистрали. В дальнейшем к шатунным шейкам масло переходит по каналам, расположенным в щеках.

С коленчатого вала мощность отбирается с хвостовика, заднего конца, а к этому концу прикрепляется маховик . Спереди на конце вала (его также называют носком) имеются посадочные места, и на этих местах закрепляется звездочка (шестерня) привода распределительного вала , специальный гаситель крутильных колебаний (во многих, но не во всех конструкциях) и шкив привода вспомогательных агрегатов. Гаситель представляет собой 2 диска, которые крепятся друг к другу при помощи материала, обладающего высокой степенью упругости (резина, пружина и силиконовая жидкость). Благодаря данному упругому материалу происходит поглощение вибраций вала через внутреннее трение.

Читать еще:  Холостой ход двигателя мурано

Что такое коленчатый вал (коленвал) видео, лекция:

Графическое видео о процессе работы коленвала:

Как изготавливают коленчатый вал (видео):

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕМ (ВАРИАНТЫ) И СИСТЕМА ДВИГАТЕЛЯ

1. Способ управления двигателем, включающий этап, на котором:

во время проворачивания коленчатого вала двигателя начинают впрыск топлива, когда давление во впускном коллекторе падает ниже порогового значения, основанного на испаряемости топлива.

2. Способ по п. 1, в котором пороговое значение снижается при уменьшении испаряемости топлива.

3. Способ по п. 2, в котором пороговое значение снижается пропорционально с уменьшением испаряемости топлива.

4. Способ по п. 2, дополнительно включающий этап, на котором приводят в действие вакуумный насос во время поворачивания коленчатого вала двигателя для снижения давления во впускном коллекторе.

5. Способ по п. 2, дополнительно включающий этап, на котором открывают клапан в вакуумный резервуар во время проворачивания коленчатого вала для снижения давления во впускном коллекторе.

6. Способ по п. 2, дополнительно включающий этап, на котором закрывают клапан PCV во время проворачивания коленчатого вала двигателя.

7. Способ по п. 2, дополнительно включающий этап, на котором закрывают дроссельный клапан и клапан продувки бачка во время проворачивания коленчатого вала двигателя.

8. Система двигателя, содержащая:

источник разрежения, присоединенный к впускному коллектору;

систему впрыска топлива;

систему принудительной вентиляции картера, содержащую клапан PCV; и

контроллер, содержащий команды, чтобы:

во время проворачивания коленчатого вала двигателя закрывать клапан PCV и приводить в действие источник разрежения для снижения давления во впускном коллекторе, и

начинать впрыск топлива, когда давление во впускном коллекторе достигает порогового значения, причем упомянутое пороговое значение уменьшается для более низкой испаряемости топлива.

9. Система по п. 8, в которой источник разрежения является вакуумным насосом.

10. Система по п. 8, в которой источник разрежения является вакуумным резервуаром.

11. Система по п. 8, в которой контроллер содержит дополнительные команды для закрывания дроссельного клапана и клапана продувки бачка во время проворачивания коленчатого вала двигателя.

12. Система по п. 8, в которой контроллер содержит дополнительные команды для останова работы источника разрежения после того, как начинается впрыск топлива.

13. Система по п. 8, в которой пороговое значение является приблизительно равным испаряемости бензина.

14. Способ управления двигателем, включающий этапы, на которых:

если содержание этилового спирта в топливе является равным или находится ниже порогового значения, то проворачивают коленчатый вал двигателя и начинают впрыск топлива после однозначной идентификации положения двигателя; и

если содержание этилового спирта в топливе находится выше порогового значения, то проворачивают коленчатый вал двигателя и начинают впрыск топлива на основании давления во впускном коллекторе.

15. Способ по п. 14, в котором этап, на котором начинают впрыск топлива на основании давления во впускном коллекторе, дополнительно включает этап, на котором начинают впрыск топлива, когда давление во впускном коллекторе падает ниже порогового значения давления.

16. Способ по п. 15, в котором при уменьшении содержания этилового спирта в топливе пороговое значение давления снижается.

17. Способ по п. 14, дополнительно включающий этап, на котором, если содержание этилового спирта в топливе находится выше порогового значения, снижают давление во впускном коллекторе посредством того, что приводят в действие источник разрежения во время проворачивания коленчатого вала двигателя.

18. Способ по п. 17, причем источник разрежения является вакуумным насосом.

19. Способ по п. 17, причем источник разрежения является вакуумным резервуаром.

20. Способ по п. 14, дополнительно включающий этап, на котором, если содержание этилового спирта в топливе находится выше порогового значения, закрывают клапан PCV, дроссельный клапан и клапан продувки бачка во время проворачивания коленчатого вала двигателя, при этом пороговое значение представляет собой отсутствие содержания этилового спирта в топливе.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector