Коленвал принимает на себя энергию от движущегося поршня через шатун. Собственно, к коленвалу крепится нижняя (кривошипная) головка шатуна, а к поршню – верхняя. Благодаря своей форме коленвал преобразует возвратно-поступательные движения шатуна во вращательные, и затем передает крутящий момент на трансмиссию.

 

Коленчатый вал четырехцилиндрового двигателя

 

Основная рабочая часть коленвала – это ряд коренных и шатунных шеек, соединенных между собой щеками.

 

Основные элементы коленчатого вала

 

Расстояние между осями коренных и шатунных шеек называется радиусом кривошипа. Этот параметр определяет длину хода поршня в цилиндре.

 

Наглядная иллюстрация, отражающая радиус кривошипа и сопутствующие показатели. Положение верхней мертвой точки поршня на двигателе BMW N20 со смещением: ВМТ — Верхняя мертвая точка; НМТ — Нижняя мертвая точка; l — Длина шатуна; r — Радиус кривошипа; y — Смещение; sBMT — Расстояние до ВМТ; h — Ход поршня; 1 — Угол в положении ВМТ (αВМТ). Иллюстрация с сайта www.bimmerfest.ru

 

Коренные шейки вращаются только в одном измерении – они закреплены внутри подшипников скольжения в специальных постелях, выточенных в корпусе блока цилиндров или картера двигателя. С другой стороны подшипники коренных шеек фиксируются крышками коренных подшипников, которые крепятся к блоку цилиндров болтами.

 

Коренные подшипники коленчатого вала двигателя BMW N20: 1 — Верхний вкладыш подшипника с пазом и смазочным отверстием; 2 — Упорный подшипник с желобком и смазочным отверстием; 3 — Нижний вкладыш подшипника без желобка. Иллюстрация с сайта www.bimmerfest.ru.

 

Шатунные шейки также снабжены подшипниками скольжения и соединены с шатунами. Они вращаются как внутри головки шатуна вокруг своей оси, так и по большой окружности вокруг оси, на которой расположены коренные шейки.

Когда каждая шатунная шейка коленвала с двух сторон окружена коренными шейками, такие коленвалы называются полноопорными.

 

Полноопорный коленвал - коренные шейки строго чередуются с шатунными

 

Если же некоторые шатунные шейки идут подряд, то такой коленвал – неполноопорный.

 

Неполноопорный коленвал - две шатунные шейки в центре не чередуются с опорной

 

Между собой шатунные и коренные шейки соединены с помощью щёк – толстых и крепких металлических пластин сложной формы. Место, где шейка коленвала переходит в щёку называется галтель, и для того, чтобы не создавать точек концентрации нагрузки, этот переход выполнен плавно, с закруглением.

 

На изображении хорошо видны щеки коленвала, соединяющие его шейки

 

Щёки коленвала, помимо соединения шеек, выполняют также функцию противовесов. Если быть точным, то вес поршня и шатуна уравновешивает продолжение щеки в направлении от шатунной шейки к коренной. Иногда противовесы являются не литыми/коваными продолжениями щёк, а прикручиваются болтами. Противовесы избавляют двигатель от лишних колебаний.

На четырехцилиндровых рядных двигателях шатунные шейки расположены в ряд.

 

Схемы кривошипно-шатунного механизма рядных двигателей: а - четырехцилиндрового; б - шестицилиндрового; 1-6 - цилиндры; I-VI - кривошипы коленчатого вала соответственно цилиндров 1-6. Хорошо видно индивидуальное расположение шатунов на отдельных шейках

 

На V-образных моторах щеки коленвала направлены в разные стороны под углом, который зависит от угла развала цилиндров. Также на V-образных двигателях некоторые шатуны работают на общей шатунной шейке. На оппозитных двигателях шатунные шейки находятся друг напротив друга, т.е. «развалены» на 180 градусов.

 

Схемы кривошипного механизма V-образных двигателей: а - шестицилиндрового; б - восьмицилиндрового; 1-8 - цилиндры; I-VIII - кривошипы коленчатого вала соответственно цилиндров 1-8. Хорошо заметно расположение двух шатунов на одной общей шатунной шейке.


Нагрузки на коленвал очень велики, поэтому он массивен и монолитен. Для бюджетных машин с не сильно нагруженными двигателями коленвалы льют из чугуна, так как эта технология относительно недорогая. Двигатели, которые испытывают более высокие нагрузки, оснащаются стальными коленвалами, которые не льют, а куют. Ну и, наконец, коленвалы для наиболее дорогих и мощных двигателей вытачивают из цельных кусков стали.

Внутри коленвала находятся масляные каналы для подачи масла на коренные и шатунные подшипники. Из шатунных подшипников через каналы внутри шатунов подается смазка на поршневые пальцы.

 

Масляные каналы: показано сверление и отверстия в шейках. Входные отверстия сверловки закрыты заглушками

 

Задняя часть коленвала - хвостовик - передает крутящий момент на трансмиссию с помощью маховика для автомобилей с МКПП или с помощью гидротрансформатора для классических АКПП.

Передняя часть коленвала называется носком. Если задняя часть коленвала передает крутящий момент на трансмиссию, то передняя – на распредвалы, масляный насос, помпу системы охлаждения, генератор и компрессор кондиционера. Соответственно, на переднем конце коленвала расположены зубчатый шкив ремня ГРМ (или шестеренка ГРМ для двигателей с цепным приводом), а также шкив ремня масляного насоса и шкив привода вспомогательных агрегатов.

 

На этом рисунке хорошо видны не только шейки, щеки, масляные каналы и противовесы, но также носок и хвостовик коленвала

 

Обычно в шкив вспомогательных агрегатов интегрирован гаситель крутильных колебаний коленвала. На большинстве автомобилей он представляет собой резиновый демпфер. Реже используются сложные гасители – маятниковые или масляные. Шкив демпфера часто работает в роли ротора датчика положения коленвала.

 

Шкив коленчатого вала с демпфером автомобиля ГАЗ

 

На переднем и заднем концах коленвала, точнее – в том месте где он соприкасается с внешними стенками блока цилиндров, располагаются сальники коленвала. Они герметизируют блок цилиндров и не дают моторному маслу вытекать наружу.

 

Сальник коленчатого вала

 

Со временем сальники коленвала изнашиваются и начинают пропускать масло – тогда их необходимо заменить. Как правило, передний сальник коленвала служит меньше, чем задний.

KnowCar - понятная энциклопедия по устройству автомобилей, где сложное описано простым языком, с иллюстрациями и видео, а статьи рассортированы по разделам. Энциклопедия в процессе наполнения. Если есть вопросы или предложения, свяжитесь с командой. Все контактные данные - внизу сайта.