Коленвал, или коленчатый вал, — это один из ключевых элементов поршневого двигателя внутреннего сгорания. Его основная задача — преобразовывать возвратно-поступательное движение поршней во вращательное движение, которое затем передается на трансмиссию и далее на колеса автомобиля (в случае с наземным транспортом).
Когда поршни двигаются вверх и вниз в цилиндрах, они передают усилие на шатун, который в свою очередь вращает коленвал. Это движение происходит с высокой скоростью и под большим напряжением, поэтому он изготавливается из прочных сталей и проходит специальную термообработку для увеличения прочности и устойчивости к износу.
Также на коленвалу могут располагаться противовесы для уравновешивания работы двигателя, а на его концах устанавливаются шкивы, маховик и другие элементы, обеспечивающие согласованную работу двигателя с остальными системами автомобиля.
Коленвал располагается в нижней части двигателя, внутри блока цилиндров, в так называемом картере двигателя. Он закреплен на опорных подшипниках и вращается в них с высокой точностью и минимальным трением.
Сверху размещаются поршни и шатуны, которые непосредственно с ним соединяются. На одном из концов коленвала обычно расположен маховик, связанный со сцеплением или трансмиссией, а на другом — шкив, который приводит в движение вспомогательные агрегаты (например, генератор, насос ГУР, компрессор кондиционера).
Доступ к коленвалу возможен только при значительной разборке двигателя, так как он скрыт под масляным поддоном и другими важными компонентами. Визуальный осмотр или замена коленвала требует частичной или полной разборки двигателя.
Коленвалы могут различаться по ряду признаков, включая:
Материал изготовления (сталь, чугун, кованый или литой),
Форма и количество шатунных и коренных шеек,
Число цилиндров и их расположение (рядный, V-образный, оппозитный двигатель),
Наличие противовесов и балансировочных валов,
Тип опоры — полноопорный или неполноопорный.
Рассмотрим подробнее последние два типа конструкции коленвала, которые касаются способа его опирания внутри блока цилиндров.
Полноопорный коленвал — это тип коленчатого вала, у которого каждая коренная шейка расположена между двумя шатунными шейками. Иными словами, каждый шатун имеет свою отдельную опору (подшипник), а количество опор равно количеству цилиндров плюс один. Например, в 4-цилиндровом двигателе с полноопорным коленвалом будет 5 коренных опор.
Повышенная жесткость и устойчивость вала,
Улучшенная виброустойчивость,
Более стабильная работа на высоких оборотах,
Лучше подходит для мощных и нагруженных двигателей.
Большая масса,
Более сложная конструкция и обслуживание,
Повышенные требования к смазке и точности сборки.
Полноопорные коленвалы чаще всего используются в современных бензиновых и дизельных двигателях, особенно тех, что рассчитаны на высокие нагрузки.
Неполноопорный коленвал — это вал, у которого одна коренная шейка приходится на два соседних цилиндра. Таким образом, количество опор меньше, чем у полноопорного. Например, в 4-цилиндровом двигателе может быть всего 3 коренные опоры вместо 5.
Меньшая масса коленвала,
Упрощенная конструкция,
Меньшее внутреннее трение и сопротивление вращению (что может положительно сказаться на экономичности).
Меньшая прочность и жесткость,
Увеличенные вибрации,
Склонность к деформациям при высоких нагрузках,
Меньший ресурс при интенсивной эксплуатации.
Неполноопорные коленвалы чаще встречаются в маломощных или старых двигателях, где нет необходимости в высокой прочности и долговечности.
Шкив коленвала — это металлический или композитный диск, установленный на переднем конце коленчатого вала. Его основная функция — передача вращения на вспомогательные агрегаты двигателя с помощью ременного привода. Через этот шкив осуществляется работа:
генератора,
насоса гидроусилителя рулевого управления (ГУР),
компрессора кондиционера,
водяного насоса (в некоторых конструкциях),
других вспомогательных механизмов.
Многие современные шкивы имеют виброгаситель — резиновую вставку между внешней и внутренней частью, которая снижает крутильные колебания и защищает коленвал от разрушительных вибраций на высоких оборотах.
Посторонние шумы от передней части двигателя,
Вибрации при работе мотора,
Нарушение работы вспомогательных агрегатов,
Повреждение ремня.
При износе или разрушении демпфера вибраций требуется замена всего шкива.
Болт шкива коленвала — это мощный фиксирующий болт, с помощью которого шкив крепится к коленвалу. Он играет крайне важную роль: удерживает шкив под высоким крутящим моментом и обеспечивает его надежную посадку на валу.
Обычно болт затягивается с большим моментом (часто более 100 Н·м, плюс доворот на угол)
Может использоваться одноразовый болт (после демонтажа требует замены)
В некоторых конструкциях применяется фиксатор резьбы или специальная схема затяжки
Ослабление болта может привести к проворачиванию шкива, повреждению зубчатого диска синхронизации (если установлен), сбою фаз газораспределения, или даже поломке коленвала
При замене ремня ГРМ (в некоторых двигателях)
При замене шкива
При подозрении на шум или люфт в области шкива
После капитального ремонта двигателя.
Важно соблюдать момент затяжки, указанный производителем, и использовать новые болты, если это предусмотрено техническими требованиями.
Вкладыши коленвала — это полукольцевые металлические детали, которые устанавливаются между коренными шейками и опорами блока цилиндров, а также между шатунными шейками и шатунами. Они выполняют функцию подшипников скольжения, обеспечивая свободное и плавное вращение коленвала при минимальном трении.
Снижение трения между коленвалом и опорными поверхностями
Распределение нагрузки по поверхности шейки вала
Защита деталей от износа
Поддержание заданных зазоров между движущимися элементами
Современные вкладыши изготавливаются из многослойных материалов, обычно включающих:
Стальную основу
Антифрикционные сплавы (олово, алюминий, медь, свинец)
Иногда — специальные покрытия (например, полимерные или графитовые)
Стук в нижней части двигателя
Падение давления масла
Металлические частицы в моторном масле
Перегрев или заклинивание двигателя
Замена вкладышей требует частичной или полной разборки двигателя и всегда сопровождается измерением зазоров и проверкой состояния шеек коленвала.
Датчик положения коленвала, сокращенно ДПКВ, — это электронный датчик, контролирующий точное положение и скорость вращения коленвала. Он является одним из важнейших элементов системы управления двигателем.
ДПКВ считывает данные с зубчатого шкива (иногда с маховика), который установлен на коленвалу. Сигналы, посылаемые датчиком в блок управления двигателем (ЭБУ), используются для:
Точного расчета момента впрыска топлива
Определения момента зажигания
Синхронизации фаз ГРМ
Контроля оборотов двигателя
Индуктивный (магнитный) — использует магнитное поле и зубчатый диск,
Холловский — более точный, работает на основе эффекта Холла.
Двигатель не заводится
Двигатель глохнет при работе
Потеря мощности или рывки
Ошибка на диагностике (например, P0335 — «неисправность цепи ДПКВ»)
ДПКВ обычно устанавливается на блоке двигателя рядом с маховиком или шкивом коленвала и подлежит замене при любых неисправностях, так как без него двигатель не сможет работать корректно.
Поломка коленвала — это одна из самых серьезных неисправностей двигателя, которая может привести к капитальному ремонту или даже замене всего мотора. Варианты повреждений и их последствия:
Обычно возникает из-за перегрузок, заводского брака, сильного перегрева или усталости металла.
Последствия: полная остановка двигателя, повреждение блока цилиндров, разрушение подшипников и шатунов.
Причины: недостаток масла, загрязненная смазка, износ вкладышей
Последствия: падение давления масла, стук в двигателе, потеря мощности, дальнейшее разрушение коленвала и шатунов
Происходит при перегреве, низком уровне масла или нарушении зазоров
Последствия: задиры шеек, поломка шатуна, заклинивание двигателя
Может привести к неправильной работе датчика коленвала и сбою фаз газораспределения.
Сильный стук в нижней части двигателя
Потеря давления масла
Неустойчивая работа мотора или отказ запуска
Мельчайшие металлические частицы в масле.
Важно: эксплуатация автомобиля с поврежденным коленвалом невозможна и может привести к полному разрушению двигателя.
Несмотря на высокую прочность, коленвал требует бережной эксплуатации и регулярного обслуживания двигателя. Вот несколько важных рекомендаций:
Используйте только масло, рекомендованное производителем
Меняйте масло и фильтр строго по регламенту (или раньше)
Проверяйте уровень масла регулярно, особенно перед дальними поездками
Следите за исправностью системы охлаждения
Не эксплуатируйте двигатель при перегреве — это разрушает масляную пленку и ускоряет износ коленвала
После запуска особенно в мороз, дайте двигателю поработать 1–2 минуты на холостом ходу
Не перегружайте мотор высокими оборотами до полного прогрева
При замене вкладышей, масла или сальников используйте оригинальные или проверенные аналоги
Не экономьте на датчиках, особенно на датчике положения коленвала
Проходите плановые ТО и проводите компьютерную диагностику
При малейших признаках вибрации, шума или падения давления масла — обращайтесь в сервис
Коленвал — это сердце механической части двигателя. Его поломка практически всегда ведет к серьезным и дорогостоящим последствиям. Однако при грамотной эксплуатации и своевременном обслуживании коленвал может служить сотни тысяч километров без проблем.
