Назначение и устройство коленчатого вала – понятными словами о детали

Коленвал – это что? Устройство, назначение, принцип работы

Коленвал – это один из главных элементов двигателя. Он является частью кривошипно-шатунного механизма. Она имеет сложное устройство. Что собой представляет данный механизм? Давайте рассмотрим.

Устройство и назначение

Коленчатый вал воспринимает усилия от поршня и преобразует их в механическую энергию. На этот механизм воздействуют силы вращения. Работает он постоянно под высокой нагрузкой. Поэтому, чтобы деталь не вышла преждевременно из строя, коленчатые валы изготавливают из качественных, высокопрочных чугунных сплавов. Затем все детали закаляются током высокой частоты. Различают валы с двойным противовесом или вовсе без противовеса. Располагается колневал двигателя непосредственно в корпусе мотора. Что касается конструкции, то она в целом зависит от двигателя.

Вспомогательные механизмы

Итак, зная, для чего предназначен коленвал двигателя и какие силы воздействуют на него во время работы, можно понять, почему сопряжения между щеками и шатунными шейками немного закруглены. Это позволяет предотвратить преждевременные разрушения. Между щек расположена шатунная рейка. Механики, которые обслуживают двигатели, называют ее «коленом». Она предназначена для того, чтобы обеспечивалось равномерное воспламенение, чтобы работа двигателя была максимально уравновешенной, чтобы на вал действовали минимальные крутильные и изгибающие силы. Коленвал это – деталь, работающая при высоких оборотах. Вращение шатунов и самого вала на опорах обеспечивается за счет подшипников скольжения. Установлены упорные элементы на крайней или средней коренной шейке. В задачи этого подшипника входит предотвращение осевых смещений и перемещение механизма.

Работа коленчатого вала изнутри

Принцип работы в целом простой. Когда поршень максимально удален, щеки и шатун коленчатого вала выстраиваются в одну линию. В этот момент в камерах сгорания воспламеняется топливо и выделяются газы, которые двигают поршень к коленчатому валу. С поршнем движется и шатун, головка которого проворачивает коленчатый вал. Когда последний развернется, шейка шатуна движется вверх и с ней перемещается поршень.

Система смазки

Важную роль играет смазка. Коленвал – это деталь вращения, а значит, он будет испытывать трение. От общей смазочной магистрали к опорам шеек обеспечен подвод смазки. Затем по каналам в щеках масло попадется и к шейкам шатунов. Смазка значительно повышает износостойкость всех деталей вала.

Неисправности

В силу высоких нагрузок данный механизм выходит из строя. Среди типовых неисправностей можно выделить ускоренный износ шеек. Он связан с проблемами в блоке цилиндров. Также нередко случаются задиры на поверхностях шеек. Это случается из-за неудовлетворительной циркуляции или отсутствия смазки, либо в связи с нарушением температурных режимов. Царапины на поверхностях шеек можно видеть особенно часто. Необходимо различать просто царапины и трещины, которые образуются вследствие усталости металла. Нередко случаются биения и прогиб детали. Это особенно актуально для двигателей высокооборотистых автомобилей.

Как выполнить замену?

Конечно, при некоторых видах неисправностей можно обойтись ремонтом – шлифовкой либо проточкой. Но иногда восстановить вал не получается. В таком случае можно заменить старый механизм на новый. Кстати, в двигателе это наиболее дорогая составляющая. Особенно в дизельных силовых агрегатах.Прежде чем будет выполнена замена коленвала, проверяются осевые люфты. Это упростит подбор осевых вкладышей. Необходимо найти метки на вкладыше и блоке цилиндров. Они указывают направление установки крышек коренных подшипников. Все детали, которые мешают демонтировать вал, необходимо также снять. В руководствах по ремонту процесс демонтажа описывается по-разному, так как есть 8-ми и 16-клапанные двигатели, с рядной или V-образной системой расположения цилиндров. Затем необходимо установить новый коленчатый вал на место старого – нужно строго соблюдать инструкции производителя автомобиля и не перепутать положение коленвала. Ввиду высокой ответственности все работы нужно производить в специализированном сервисе.

Итак, мы выяснили устройство, назначение и принцип работы коленчатого вала автомобиля.

Количество распредвалов в двигателе

Эта величина, как правило, зависит от конфигурации двигателя. Двигатели с рядной конфигурацией и одной парой клапанов на цилиндр имеют один распредвал. Если на цилиндр предусмотрено 4-е клапана, то два распредвала.

Оппозитные и V-образные двигатели имеют один распредвал в развале, либо два, по одному распредвалу в каждой головке блока. Существуют также исключения, связанные с конструктивными особенностями модели двигателя. (например, рядное расположение четырех цилиндров – один распредвал при 4-х клапанах на цилиндр, как у Мицубиси Лансер 4G18).

Современный рынок предлагает потребителю разные двигатели с разными системами изменения фаз газораспределения. Наиболее характерные из них:

VTEC – технологическая разработка компании Honda. Регулировка фаз происходит посредством использования для регулируемого клапана 2 кулачков.

VVT-i — от фирмы Toyota. Регулировка фаз производится поворотом распредвала относительно его приводной звёздочки.

Valvetronic — технологическая разработка компани BMW. Регулировка высоты подъёма клапанов происходит за счёт изменения положения оси вращения коромысел.

Мнение эксперта Руслан Константинов Эксперт по автомобильной тематике. Окончил ИжГТУ имени М.Т. Калашникова по специальности «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов». Опыт профессионального ремонта автомобилей более 10 лет. Современные двигатели редко имеют один распредвал, чаще всего их два, что обеспечивает более тихую работу двигателя, повышается КПД и увеличивается мощность за счёт большего количества клапанов (ускоряется цикл впуск-выпуск). Один распредвал отвечает за работу впускных, а другой выпускных клапанов. Для более мощных автомобилей с V-образными моторами используется четыре распределительных вала из-за конструктивных особенностей силовой установки. Газораспределительный механизм с одним распределительным валом получил название Single OverHead Camshaft (SOCH), система с двумя валами называется Double OverHead Camshaft (DOCH). При правильной эксплуатации распределительные валы редко выходят из строя, основная их неисправность это естественный износ трущихся деталей или деформация узла из-за трещин. Износ значительно ускоряется в следующих случаях:

• низкое давление масла (недостаточный уровень);
• попадание в масло антифриза или топлива;
• прогар клапанов или неисправности гидрокомпенсаторов;
• нарушение фаз газораспределения.

Успехов вам в изучении устройства двигателя своего автомобиля.

Устройство механизма вращения клапана

Механизм вращения клапана состоит из: неподвижного корпуса 2 в наклонных канавках которого расположены пять шариков 3 с возвратными пружинами 10, дисковой пружины 9 и опорной шайбы 4 с замочным кольцом 5. Механизм устанавливается в рас­точке, сделанной в головке цилиндров под опорной шайбой 4 кла­панной пружины 6, закрепляемой на стержне 1 с помощью сухари­ков 8 и тарелки 7. При закрытом клапане давление на дисковую пружину 9 сравнительно невелико, и она выгнута наружным краем вверх, а внутренним краем опирается в заплечик корпуса 2. Шари­ки 3 отжаты пружинами 10 в исходное положение.

В момент открытия клапана давление клапанной пружины на опор­ную шайбу 4 возрастает; под действием этого давления дисковая пружина 9, выпрямляясь, передает давление на шарики 3 и вызы­вает их перемещение в конечное положение. Вместе с шариками перемещаются дисковая пружина с опорной шайбой, клапанная пружина и клапан. Когда клапан закрывается, давление на дисковую пружину 9 уменьшается, и она, выгибаясь, вновь касается своим внутренним краем заплечиков корпуса 2, освобож­дая тем самым шарики 3. Шарики под действием возвратных пру­жин перемещаются в исходное положение. Таким образом, при каждом открытии клапана происходит его поворот на некоторый угол. (При номинальном скоростном режиме клапаны совершают 20—40 об/мин.)

Неисправности коленчатых валов

Рассмотрим типичные неисправности коленчатых валов:

• течи сальников коленчатого вала;
• «масляное голодание» рабочих поверхностей;
• механические повреждения коленчатых валов;
• естественный физический износ;
• ненормальный повышенный физический износ.

Для коленчатых валов, как и для других деталей двигателя, наиболее опасно «масляное голодание». Причиной может быть поломка маслонасоса, забитый канал подачи масла, низкий уровень масла в двигателе. Это приводит к повышенному трению подшипников, нагреванию элементов. Дальнейшая эксплуатация двигателя в таком режиме приведет к его перегреву, полному заклиниванию и к капитальному ремонту. «Клин» на ходу может привести к критическим повреждениям вала или других узлов двигателя.

Вода и топливо попадая в масло меняют его хим. состав и степень вязкости. Причиной может быть значительный износ цилиндропоршневой группы, нарушенная структура прокладок, микротрещины в блоке двигателя или ГБЦ.

Со временем шейки и подшипники подвергаются износу, увеличивается допустимый зазор, появляется люфт коленвала, это приводит к возрастанию вибраций, двигатель начинает «стучать». Характерный стук двигателя — критичный сигнал. При его появлении необходимо прекратить движение и срочно обратиться в автосервис. Если коленчатый вал разбалансирован или смонтирован неправильно, может возникнуть повышенный ненормальный износ контактных поверхностей.

Назначение и устройство коленчатого вала – понятными словами о детали

Даже непрофессиональный механик в двух словах знает назначение и устройство коленчатого вала, так как он является очень важным конструктивным элементом двигателя внутреннего сгорания. Именно в его функции входит воспринимать возвратно-поступательные движения поршней и передавать их в виде крутящего момента вспомогательным агрегатам, а также ротору тягового генератора.

Назначение и устройство коленчатого вала – основные узлы

Зная, для чего нужен коленвал, можно утверждать, что на него в процессе работы воздействуют и крутящие, и изгибающие силы, поэтому для того чтобы он не вышел из строя раньше заданного времени, его износостойкость должна быть высокой. Именно с этой целью такие детали чаще всего изготавливают из высокопрочных легированных сталей, еще встречаются и литые коленчатые валы, изготовленные из высокопрочного чугуна и закаленные токами высокой частоты. Коленвалы бывают без противовесов и с двойным противовесом.

Расположена эта деталь непосредственно в двигателе автомобиля, и его конструкция напрямую зависит от движка. Однако, несмотря на это, в конструкциях абсолютно всех коленчатых валов наблюдается много общего. Так из чего состоит коленвал? В качестве опоры выступают коренные шейки, в основном, применяется конструкция с четырьмя опорами, но встречаются и трехопорные. В шестицилиндровых двигателях расположены валы, у которых семь опор. Для того чтобы деталь была уравновешена, необходим противовес, а если диаметры цилиндров небольшие, тогда применяется одинарный противовес. Благодаря им обеспечивается плавная работа всего двигателя.

Из чего состоит коленвал – вспомогательные механизмы

Выяснив, для чего служит коленчатый вал и какие силы на него действуют, становится понятным, почему сопряжения между щеками и шатунными шейками делаются немного закругленными, это предотвращает преждевременное разрушение. Между двумя щеками располагается шатунная шейка, которая называется коленом, ее предназначение – обеспечивать равномерность воспламенения, уравновешенность движка, минимальные изгибающие моменты и крутильные колебания.

Подшипники скольжения обеспечивают вращение шатунов и коленвала в опорах. На крайней или же средней коренной шейке устанавливается упорный подшипник скольжения, в его задачи входит предотвращение осевых перемещений детали. Учитывая количество деталей, которые должны четко работать все вместе, нетрудно догадаться, как тщательно балансируется эта деталь в процессе изготовления, но все равно иногда обнаруживается дисбаланс, правда, происходит это еще на этапе испытаний, и в продажу такой агрегат не попадет.

Как работает коленвал – взгляд изнутри

Принцип работы коленчатого вала заключается в следующем. В момент максимального удаления поршня щеки и шатун коленвала вытягиваются в одну линию. В это время в цилиндрах начинает гореть топливо, и, соответственно, выделяются горючие газы, которые перемещают поршень по направлению к коленвалу. Вместе с ним также перемещается и шатун, нижняя головка которого поворачивает относительно своей оси коленчатый вал. Как только он развернется на 180°, шатунная шейка начинает движение в обратном направлении, таким образом, перемещается и поршень.

Получается следующая картина: поршень равномерно то удаляется, то приближается к детали, крайние точки поршня называются «мертвыми», так как в этих положениях его скорость равна нулю. Таким образом, мы разобрались, как работает коленчатый вал.

Немаловажную роль играет и система смазки в детали. От общей магистрали к опорам коренных шеек обеспечивается подвод масла, которое подается под давлением. Далее по специальным каналам, расположенным в щеках, это масло подается к шатунным шейкам. Благодаря масляной пленке, повышается износостойкость данных элементов. Кроме того, благодаря давлению масла можно проверить, нуждаются ли шейки коленчатого вала в замене. Определившись, для чего нужен коленчатый вал, можно смело утверждать, что он занимает одну из ведущих позиций среди деталей двигателя.

Как заменить сальник коленвала?

На большей части ДВС, если из-под коленвала сочится масло, это указывает на изношенность сальников. Их назначение — максимально уплотнять отверстие, в котором устанавливается коленчатый вал. Они же не дают смазке вытекать из внутренней полости. Различают передний и задний сальники. Один располагается со стороны шкива, другой — маховика. Легче осуществляется замена переднего сальника коленвала.

передний сальник

На некоторых автомобилях места расположения манжет может отличаться. Например, на заднеприводных классических Жигулях сальник ставится в коленвальном щитке за опорным подшипником. А вот на Ваз 2109, 2110, Ладе Гранта, Приоре и Калине, сальник чаще всего находится в блоке цилиндров.

Быстрое истирание манжеты удивления не вызывает. Ресурс её ограничен, так как она постоянно соприкасается с движущимся коленвалом. Кроме того, сальник подвергается воздействию высоких температур. Поэтому даже самые качественные изделия служат не более 200 тыс. км пробега машины. Дополнительно сокращает его срок службы перегрев двигателя, а также использование грязного или низкосортного моторного масла.

Замена сальников коленвала производится одновременно. Другими словами, если повредился только передний или задний элемент, всё равно оба лучше заменить.

Ниже приведена подробная инструкция по замене сальников автомобильного коленвала:

• первым делом снимаются шкивы;
• затем демонтируется защитный кожух ремня ГРМ;
• снимается зубчатый шкив коленвала;
• удаляется передний сальник, вместо него ставится новый.

Задний сальник удастся вытащить только после демонтажа коробки передач и механизма сцепления. После снятия старого уплотнителя, посадочное место в обязательном порядке очищается. Только затем устанавливается новый сальник.

На многих автомобилях демонтируется также маховик. Вначале отмечается его положение относительно коленвала. Затем откручиваются крепёжные болты — чтобы маховик не проворачивался, его удерживают монтажкой.

Пример замены сальников коленвала на автомобиле Опель Астра:

• снять коробку передач и сцепление;
• отметить расположение маховика, затем демонтировать его;
• вытащить приёмную трубу глушителя;
• слить масло двигателя;
• скинуть колодку датчика уровня масла;
• отвернуть фиксаторы картера двигателя, крепящие его к механизму сцепления;
• открутить также болты картера, соединяющие его с блоком цилиндров;
• снять масляный поддон;
• вывернуть регулятор положения коленвала ДПКВ;
• отвернуть болты крышек заднего коренного подшипника;
• снять крышку, извлечь задний сальник, поддев его отвёрткой с плоским жалом.

Снятие и установку переднего уплотнительного сальника коленвала проводят обычным способом.

На многих автомобилях, в том числе Вазах, на задней стороне коленвала сальник располагается в специальном дюралевом держателе. Прежде чем его снимать, надо очистить поверхность от грязи и старого масла. Обойма сальника крепится обычно шестью основными болтами. Помимо этого, его фиксируют два болта поддона. Держатель вытаскивается вместе с манжетой. Между ним и блоком предусмотрена прокладка, которую тоже надо заменять.

задний сальник

Выпрессовать старую манжету из держателя легко. Надо поставить обойму на деревянные мягкие упоры, затем с помощью выколотки и молотка элемент выбивается с обратной стороны по кругу, так как сидит он почти всегда очень плотно. Посадочное место обязательно зачищается — можно тряпкой, смоченной в керосине.

Кромка нового сальника обмазывается небольшим количеством моторного свежего масла. Это делается для простоты установки. Запрессовка обычно проводится специальной оправкой, но можно это сделать и от руки. Новая манжета подбивается молотком через деревянную наставку или старый сальник до намеченных значений. Зазор между ней и обоймой должен составлять 0,5 мм.

Дальше остаётся поставить на место держатель с новым уплотнителем. Посадочное место сальника на коленвале также тщательно прочищается тряпкой. Сначала устанавливается новая прокладка из ремкомплекта, затем уже обойма. Замена переднего резинового сальника проводится намного проще.

Для чего нужен коленвал в двигателе ВАЗ 2106

Коленчатый вал (коленвал) — важная деталь кривошипно-шатунного механизма любого двигателя. Работа узла направлена на преобразование энергии сгорающих газов в механическую энергию.

Описание коленвала ВАЗ 2106

Коленвал имеет довольно сложную конструкцию, с расположенными на одной оси шатунными шейками, которые соединяются посредством специальных щёк. Количество шатунных шеек на двигателе ВАЗ 2106 равно четырём, что соответствует числу цилиндров. Шатуны обеспечивают соединение шеек на валу с поршнями, в результате чего совершаются возвратно-поступательные движения.

Рассмотрим основные элементы коленчатого вала:

Спереди и сзади коленвала установлены уплотнители — сальники, которые предотвращают выход масла наружу. Весь механизм коленчатого вала вращается благодаря специальным подшипникам скольжения (вкладышам). Эта деталь представляет собой тонкую стальную пластину, которая покрыта материалом с низким коэффициентов трения. Чтобы вал не смещался по оси, используется упорный подшипник. В качестве материала при изготовлении коленчатого вала используется углеродистая или легированная сталь, а также модифицированный чугун, а сам процесс производства осуществляется методом литья или штамповки.

Коленвал силового агрегата имеет сложное устройство, но при этом принцип его работы довольно прост. В цилиндрах двигателя происходит воспламенение и сгорание топливно-воздушной смеси, в результате чего выделяются газы. В ходе расширения газы оказывают воздействие на поршни, что приводит к совершению поступательных движений. Механическая энергия от поршневых элементов передаётся шатунам, которые соединяются с ними через втулку и поршневой палец.

Такой элемент, как шатун, соединяется с шейкой коленвала с помощью вкладыша. Как результат, поступательное движение поршня преобразуется во вращение коленчатого вала. Когда вал совершает пол-оборота (проворачивается на 180˚), шатунная шейка движется обратно, тем самым обеспечивая возврат поршня. В дальнейшем происходит повторение циклов.

Не менее важным в работе коленвала является процесс смазывания трущихся поверхностей, к которым относятся шатунные и коренные шейки

Важно знать и помнить, что подача смазки к валу происходит под давлением, которое создаётся масляным насосом. На каждую коренную шейку масло подводится отдельно от общей системы смазки

На шейки шатунов смазывающее вещество подаётся через специальные каналы, которые расположены в коренных шейках.

Размеры шеек

Коренные и шатунные шейки по мере эксплуатации двигателя изнашиваются, что приводит к нарушению правильной работы силового агрегата. Кроме этого, износ может быть связан с разного рода неполадками двигателя. К таковым относятся:

Перечисленные нюансы приводят к повреждению поверхности шеек вала, что говорит о необходимости ремонта либо замены узла. Чтобы оценить износ шеек, необходимо знать их размеры, которые приведены в таблице.

Таблица: диаметры шеек коленвала

Шатунные	Коренные
Номинальные	Ремонтные	Номинальные	Ремонтные
0,25	0,5	0,75	1	0,25	0,5	0,75	1
47,814	47,564	47,314	47,064	46,814	50,775	50,525	50,275	50,025	49,775
47,834	47,584	47,334	47,084	46,834	50,795	50,545	50,295	50,045	49,795

Что делать при износе шеек

Каковы действия при износе шеек коленвала на ВАЗ 2106? Сперва производится деффектовка, делают замеры при помощи микрометра, после чего выполняют шлифовку шеек коленвала на специальном оборудовании до ремонтного размера. В гаражных условиях эту процедуру сделать невозможно. Шлифовка шеек производится до самого близкого размера (исходя из приведённых таблиц). После обработки устанавливаются утолщённые вкладыши (ремонтные) в соответствии с новым размером шеек.

Если производится капитальный ремонт двигателя, совсем не лишним будет осмотреть масляный насос, продуть масляные каналы блока цилиндров, а также самого коленвала

Внимание стоит обратить на систему охлаждения. Если на элементах двигателя или его системах присутствуют следы износа либо повреждений, детали и механизмы нуждаются в ремонте или замене

Видео: шлифовка коленвала на станке

Необходимость в выборе коленчатого вала на ВАЗ 2106, как и на любой другой автомобиль, возникает в случае ремонта двигателя или для улучшения характеристик мотора. Независимо от поставленных задач нужно помнить, что коленчатый вал должен быть тяжёлым, с противовесами большого веса. Если деталь будет подобрана правильно, механические потери значительно снизятся, также как и другие нагрузки на механизмы.

Процесс обслуживания

Как и любая деталь, коленчатый вал нуждается в специальном уходе. Для осмотра и ремонта, необходимо его снять. Обычно это требуется во время капитального ремонта, к примеру, после гидроудара, во время которого, коленвал может повести.

Чтобы снять коленвал, необходимо демонтировать двигатель и его элементы. Перевернув ДВС, отмечают расположение крышек коренных подшипников, затем их снимают, приподнимают коленвал и отсоединяют заднее уплотнительное кольцо. После этого снимают вкладыши с блоков цилиндров и крышек. Таким образом, мы имеем отсоединенный коленчатый вал.

Для его проверки необходимо промыть бензином и просушить деталь. Производится осмотр на предмет трещин, сколов, вмятин. Если таковые обнаружены — деталь подлежит замене.

Открутив пробки, можно прочистить все масляные каналы. Шатунные шлейки шлифуются и полируются, снова прочищаются каналы для масла. Вкладыши подшипников, подшипник носовой части, маховик, сальник и резиновые уплотнители при обнаружении дефектов также необходимо заменить.

После этого производится сборка двигателя в порядке, обратном разбору, предварительно смазав все детали. Также необходимо убедиться в плавности скольжения и вращения детали.

Стингер-шоп

Интернет магазин Стингер шоп появился как следствие нашего стремления, предоставить большему количеству людей, стремящихся улучшить или доработать свой автомобиль, такую возможность. Совершая покупки в нашем интернет магазине, Вы, во-первых, не переплачиваете и получаете 100 % оригинальный товар. Поскольку наш магазин находится в Тольятти — это позволяет нам предложить конкурентоспособные цены и широкий ассортимент товаров. Среди остальных Интернет магазинов, которых сейчас появилось достаточно много, Стингер спорт выделяет постоянное наличие товара на складе и гибкая система доставки товара. Ассортимент Стингер спортпостоянно растет и мы стремимся снизить цены, что бы сделать доработку Вашего автомобиля еще доступнее.

Что такое газораспределительный механизм (ГРМ)?

Газораспределительный механизм (ГРМ) — это механизм предназначенный для впуска в цилиндры двигателя свежего заряда (горючей смеси в классических бензиновых двигателях или воздуха в дизелях) и выпуска отработавших газов в соответствии с рабочим циклом, а также для обеспечения надежной изоляции камеры сгорания от окружающей среды во время тактов сжатия и рабочего хода.

В зависимости от вида устройств, осуществляющих впуск заряда и выпуск отработавших газов, различают два типа механизмов газораспределения:

Клапанный механизм наиболее широко распространен и используется во всех четырехтактных двигателях. Возможно верхнее и нижнее расположение клапанов. Верхнее расположение в настоящее время применяется чаще, так как в этом случае процесс газообмена протекает эффективнее. Характерные конструкции газораспределительных механизмов с верхним расположением клапанов представлены на рисунке.

Почему коленвалы называют плоскими?

В процессе изучения устройства коленчатого вала, порой кажется, что ты на уроке биологии. Первым делом в глаза бросаются массивные плоские «щеки», между которыми находятся «шейки». Одни шейки (как вы наверняка знаете) — коренные (на них вал опирается, лежа в картере) и шатунные (именно к ним сверху «цепляются» шатуны). Если посмотреть на коленвал «в фас», возможны два варианта: либо щеки с шейками лежат в одной плоскости, либо половина из них расположена под прямым углом к другой половине. В первом случае вал и называют плоским.

При сборке двигателя вашей малолитражки наверняка использован именно плоский вал — это самой собой разумеющееся решение для 4-цилиндрового двигателя. А вот при создании V-образной «восьмерки» уже есть выбор. Изначально (на заре автомобилестроения) все конструкторы предпочитали именно плоские валы, однако с ростом мощности силовые агрегаты генерировали все больше вибраций и все труднее поддавались балансировке. Именно в попытках уменьшить уровень вибраций создатели моторов и пришли к схеме с установкой шеек под прямым углом друг к другу. И сейчас на большинстве V-образных «восьмерок» стоят именно такие коленвалы. А «плоские» остались уделом гоночных моторов или двигателей для суперкаров — можно вспомнить силовые агрегаты Ferrari или 5-литровый двигатель под капотом нового Shelby Mustang GT350.

Понять разницу между плоским коленвалом (справа) и коленвалом с шейками, установленными под прямым углом, проще всего с помощью картинок.

Окончательно отказываться от плоского коленвала мотористы не собираются. Ведь более простая конструкция делает его компактнее и легче, а значит — при прочих равных такой вал способен быстрее раскручиваться, делая мотор более приемистым. К тому же, сто последних лет металлурги не сидели спустя рукава — и благодаря продвинутым материалам, позволяющим при прежних размерах сделать деталь ощутимо легче, у современных плоских валов вибрации на порядок меньше, чем у их далеких предков.

Остается вопрос: почему же тогда коленвалы 4-цилиндровых моторов делают плоскими? Дело в том, что уровень вибраций, вызванных т.н. силами инерции 2-го порядка (именно они проявляются на V-образных «восьмерках» с плоским коленвалом), сильно зависит от рабочего объема мотора. 4-цилиндровые двигатели компактны — поэтому на такие вибрации порой можно просто закрыть глаза. А если нельзя — проще и дешевле использовать т.н. балансирные валы. О которых мы поговорим в другой раз.

auto.vesti.ru

Классификация ГРМ

При рассмотрении особенностей газораспределительной системы необходимо учитывать, что она может различаться по позиции и числу распредвалов, количеству клапанов и типу приводного механизма (цепь, ремень, шестеренка, комбинированный). Рассмотрим разные варианты подробнее.

По расположению распредвала

Конструктивно распределительный вал может быть расположены в одном из двух мест двигателя:

• Внизу. Механизм закреплен в блоке цилиндрами возле коленвала. Кулачки воздействуют на толкатели, а далее импульс передается к коромыслам. Для передачи механического момента используются так называемые стержни, объединяющие толкатели в нижней части и коромысла вверху. Нахождение распредвала внизу является редким случаем, но у него есть преимущество в большей надежности соединения. В новых ДВС такой вариант не используется.
• Вверху. Наиболее распространенное решение, при котором распредвал расположен в ГБЦ на клапанной частью. В такой позиции можно реализовать разные способы воздействия на клапанную часть: с применением рычажного механизма, с использованием коромысел или толкателей. Верхнее расположение отличается простотой, надежностью и небольшими размерами.

По числу распредвалов: DOHS и SOHS

При использовании двойного варианта каждый из валов имеет индивидуальную функцию. Первый несет ответственность за открытие, а второй — за закрытие клапанного механизма. В V-образных моторах может применяется целых четыре распределительных вала. Они работают попарно на обе группы цилиндров.

По числу клапанов

Ключевым фактором является количество применяемых клапанов, ведь от этого зависит вид распредвала и число кулачков. По количеству клапанов на один цилиндр может быть от двух до пяти. Кратко рассмотрим основные варианты по количеству клапанов:

• Два: впуск, выпуск.
• Три: 2 впуск, 1 выпуск.
• Четыре: по 2 на впуск / выпуск.
• Пять: 3 впуск, 2 выпуск.

Чем выше число клапанов на впускной системе, тем больше объем горючего поступает в мотор.

Как результат, увеличивается мощность и динамика мотора. Сразу отметим, что больше пяти клапанов установить невозможно из-за особенностей распределительного вала и других механизмов мотора. Чаще всего система ограничивается четырьмя элементами.

По типу привода

При анализе газораспределительного механизма необходимо учитывать и типы привода. Здесь возможно четыре варианта.

Цепной

Конструктивно цепи отличаются по типу или числу рядов. В первом случае они делятся на зубчатые, роликовые и втулочные, а втором бывают от двух-четырех рядными. При наличии нескольких распредвалов может применяться соответствующее количество цепей.

Средний ресурс такого механизма — 170-200 тыс. километров. Чаще всего повреждаются шестерни или дополнительные узлы (натяжители, успокоители). В результате цепочка перескакивает на другие участки, что приводит к нарушению работы ГРМ и повреждению клапанов. В случае поломки может потребоваться замена цепи и вспомогательных механизмов.

Ременной

Второй по популярности —ремень ГРМ. В отличие от рассмотренного выше варианта здесь на валах установлены шкивы или зубчатые шестеренки. Сверху этих узлов натягивается ременной соединитель, обеспечивающий передачу вращения. Ремень может быть клиновым (зубчатым) и поликлиновым. В первом случае на валах монтируются шестерни с зубцами.

Дополнительно в ременном приводе предусмотрено несколько видов роликов (натягивающие, опорные). Первые обеспечивают нужное натяжение ремня, а вторые играют роль опоры и защищают от соскальзывания.

Повреждение ремня или дополнительных элементов ведет к неправильной работе ГРМ и чаще всего к повреждению мотора. Хуже всего, если происходит разрыв ременной передачи. Результатом является удар клапанов и поршней с повреждением механизма. 

Шестеренчатый

Такой вариант привода применяется в редких случаях. Конструктивно он подразумевает наличие шестеренок на коленвал и распредвал, которые объединяются друг с другом не с помощью ремня / цепи, а с применением других шестеренок. По сути, повторяется принцип работы часов, когда момент передается с помощью зацепления зубцов разных звездочек.

Смешанный

Некоторые производители применяют смешанный вариант, когда используются шестеренчатый и цепной приводы.

Таких схем много, но применяются они в редких случаях. Иногда даже используется цепь и ремень одновременно. Вариантов десятки, поэтому при покупке машины необходимо поинтересоваться, какой именно предусмотрен в вашем случае. Чаще всего сложные моторы встречаются в японских или корейских ДВС.