Что такое коленвал и почему он может сломаться

Читать в полной версии

Классический двигатель внутреннего сгорания способен какое-то время проработать без фильтров и даже с минимумом масла, но без коленчатого вала он просто не может существовать! Этот базовый элемент конструкции мотора является к тому же одним из самых дорогих в автомобиле.

Что такое коленвал

Коленвал — это расположенный в блоке двигателя внутреннего сгорания (ДВС) элемент сложной формы, преобразующий возвратно-поступательное движение поршней во вращательное, которое через маховик и трансмиссию передается на колеса.

Слово «коленвал» является сокращением от термина «коленчатый вал». Употребляется и жаргонное обозначение элемента, «колено». Коленом также называют сегменты вала, смещенные относительно его оси вращения. Количество колен зависит от числа цилиндров.

В серийных ДВС имеется один коленвал, но создавались опытные образцы с двумя «коленами». Коленчатые валы изготавливают из литого высокопрочного чугуна и различных видов стали (для моторов с наддувом и дизелей). В ДВС малой и средней мощности для сокращения стоимости производства могут применяться стальные коленчатые валы, полученные методом горячей штамповки, а наилучшими характеристиками обладают кованые стальные элементы. В автомобильных ДВС, в отличие устанавливаемых на мототехнике, используют неразборные коленвалы.

Основные компоненты коленвала

В коленчатом вале любого ДВС выделяют следующие основные компоненты:

1. Коренные шейки — сегменты вала, находящиеся на его оси вращения. 
2. Шатунные шейки — сегменты вала, смещенные относительно его оси вращения и коренных шеек. Служат для крепления шатунов с поршнями и воспринимают передаваемое от них усилие. Диаметр шатунных шеек меньше, чем у коренных.
3. Щеки — как правило, округлые или эллиптические диски, служащие для соединения коренных и шатунных шеек. В щеки также интегрированы противовесы, предназначенные для снижения уровня вибраций ДВС.
4. Носок — передняя часть коленвала, к которой крепится звездочка / шкив привода газораспределительного механизма и вспомогательных систем.
5. Хвостовик (фланец маховика) — задняя выходная часть коленвала, соединенная с маховиком, а через него — с трансмиссией.
6. Масляные каналы — система полостей во всех шейках и щеках вала для подачи масла к трущимся частям.

По типу опоры различают две разновидности коленвалов:

1. Полноопорные. У таких валов коренные шейки располагаются по обеим сторонам от шатунных и их на одну больше. Сложны в изготовлении, но позволяют сочетать легкость и надежность конструкции. Сегодня являются самым распространенным видом коленвалов.
2. Неполноопорные. В таких валах коренных шеек меньше, чем шатунных, а с обеих сторон щеки могут располагаться смещенные относительно друг друга шатунные шейки. Проще в производстве, но из-за меньшего числа точек опор (коренных шеек) для получения приемлемого уровня надежности должны быть более тяжелыми.

Датчик коленвала

Бензиновые и дизельные двигатели с электронной системой управления имеют датчик коленвала или датчик положения коленвала (ДПКВ). Он необходим для синхронизации систем зажигания и впрыска топлива. Рассогласованность в их работе, вызванная неисправностью ДПКВ, может привести к тому, что двигатель не заведется или заглохнет.

ДПКВ могут устанавливаться:

1. У шкива коленвала.
2. В блоке ДВС.
3. В корпусе коробки передач.

По принципу действия различают следующие виды ДПКВ:

1. Магнитные — основаны на эффекте электромагнитной индукции, не требуют источника питания.
2. Датчики Холла — измеряют напряженность магнитного поля. Точнее магнитных, но требуют подключения к источнику питания.
3. Оптические — срабатывают при затенении светодиодного источника света специальным устройством.

ДПКВ, как и любое устройство, может выйти из строя. Причины этого следующие:

1. Механические повреждения при выполнении ремонтных работ в моторном отсеке.
2. «Затенение» датчика посторонними предметами.
3. Окисление недостаточно загерметизированных контактов датчика.

Как проявляется неисправность ДПКВ?

1. Затрудненный пуск двигателя, особенно в сырую погоду.
2. Плавающие обороты двигателя как при остановке, так и в движении.
3. Детонация в цилиндрах при высоких нагрузках, проявляющаяся в повышенной вибрации двигателя.
4. Явное снижение мощности.
5. При работающем стартере двигатель не заводится, а стрелка тахометра при этом неподвижна.
6. Двигатель внезапно глохнет.
7. На панели приборов загорается индикатор Check engine.

К счастью, ДПКВ не «умирает» скоропостижно, поэтому при появлении таких симптомов, как правило, есть возможность добраться до сервиса. Самостоятельно поменять ДПКВ на дороге у большинства современных автомобилей крайне сложно, поскольку их моторные отсеки плотно нафаршированы различным оборудованием.

Неисправности коленвала

Коленвал — вещь массивная и «железная», но и нагрузки он испытывает серьезные, а потому «колено» тоже может заболеть. Чем?

Задиры шатунных шеек

Главная причина — недостаточная смазка элемента, испытывающего сильные нагрузки. Что к этому привело — плохое качество масла, забитый масляный фильтр или конструктивный просчет, — дело второе. Задиры не позволяют коленвалу свободно вращаться в подшипниках (вкладышах), из-за чего возникает перегрев, чреватый деформацией коленвала. Если своевременно принять меры, можно ограничиться шлифовкой шатунных шеек и подбором более толстых ремонтных вкладышей.

Срез шпонки коленвала

Шпонка — вставляющийся в пазы миниатюрный металлический клин, который в данном случае позволяет закрепить на носовой части коленвала звездочку / шкив привода газораспределительного механизма и вспомогательного оборудования. Некачественный металл становится причиной среза шпонки. Поврежденный паз в коленвале можно попытаться восстановить сваркой с последующей фрезеровкой.

Износ отверстий фланца коленвала

Этот дефект, вызванный усталостью металла, можно устранить, рассверлив отверстия под бóльший диаметр болтов.

Течь масла из-под сальников

Со временем сальники, установленные на задней и носовой части коленвала, изнашиваются и начинают пропускать масло, которое может попасть на сцепление и/или ремень ГРМ, что чревато отказом первого и обрывом второго. В таком случае дорогостоящий ремонт обеспечен.

Как продлить срок службы коленвала

Коленвал не та деталь двигателя, к которой можно легко добраться, а любая неисправность элемента может больно ударить по карману. Чтобы не нарваться на крупные неприятности, лучше выполнять элементарные меры профилактики:

1. Своевременно менять масло в двигателе на рекомендованное производителем.
2. Выбирать качественные масляные фильтры и менять их одновременно с заменой масла.
3. Периодически проводить визуальный осмотр на предмет утечки моторного масла из-под сальников.
4. Не допускать перегрева двигателя.
5. Следить за состоянием прокладки головки блока цилиндров, чтобы не допустить попадания в моторное масло охлаждающей жидкости и топлива.