Как влияет коленвал на мощность двигателя

Секреты коленчатого вала для гоночного мотора

Любителям автомобилей, неутомимым самостоятельным ремонтникам и, конечно же, самым разным водителям – привет!

Меня зовут Николай Остапцов. Я инженер-механик. Мне 55 лет, из которых 37 связан с автомобилями. В молодости заработал 1 разряд по автоспорту.

Более 23 лет занимался самостоятельным авторемонтом, кузовными работами и покраской.

—— Ставьте лайки, делитесь с друзьями, подписывайтесь на канал

Сегодня поговорим о Коленчатом вале, сокращённо — КВ.

КВ является одной из самых ответственных и сложных в конструктивном отношении деталей двигателя. От его прочности во многом зависит не только надёжность, но и возможность его форсировки.

Наиболее простым способом доработки КВ можно считать облегчение (обрезка) противовесов. С двигателя УЗАМ можно снять до 6 кг «лишнего веса». Конечно, и это требует определённых знаний и умений, но.

Самый интересный способ «доработки», если это «упражнение» язык повернётся назвать доработкой — Коленчатый вал на подшипниках качения.

Главное его достоинство — заметное уменьшение потерь на трение.

В 1969-1970 годах, для сборной СССР по авторалли, изготавливались КВ, в которых в качестве коренных использовались шариковые подшипники качения и для шатунных — роликовые.

Основные размеры тех валов оставались без изменений. Что касается выбора подшипников, то наружные размеры их были ограничены: для коренных — расстоянием между шпильками крепления коренных крышек блока цилиндров, для шатунных — размером кривошипной части шатуна.

На коренную шейку устанавливались два шариковых подшипника № 110 (первая мелкая серия), на шатунную — два роликовых № 292206

Роль внутренней обоймы выполняет сама шатунная шейка, поэтому твёрдость её должна быть не меньше HRC 60-65. Радиус кривошипа оставлялся 35 мм.

Изготовление такого вала — дело очень не простое. Дело даже не в изготовлении деталей — тут трудностей быть не должно.

Очень сложна сборка. Даже высококвалифицированные мастера из Сборной СССР портили по нескольку комплектов, прежде, чем удавалось получить удачный вал.

Эдвард Георгиевич Сингуринди, член команды, а в последствии и её тренер, рекомендовал:

1. Иметь небольшой резерв, 1-2 штуки, лишних подшипников, шеек и щёк сверх комплекта. Не забывать, что такой вал является сборным, но не разборным, т.е. он собирается один раз и навсегда.

2. Между каждой парой подшипников нужно ставить распорные шайбы. Свободная посадка подшипника на шейку не годится — нужно либо заменить подшипник, либо шейку.

3. Сначала, собираются 4 секции, каждая из двух щёк и одной шатунной шейки с роликовыми подшипниками, свободно,но без зазоров садящихся на свои шейки.

В связи с тем, что посадочные концы шеек запрессовываются в отверстия щёк, сборка должна производиться после предварительного нагрева щёк и охлаждения шеек по возможности быстро.

Собранные секции проверяются на правильность геометрии на специальной плите. Опорными поверхностями для этой и всех дальнейших проверок являются точно обработанные (не ниже 7 класса) грани щёк.

Проверенные секции собираются попарно с помощью второй и четвёртой коренных шеек по такой же технологии. Полученные таким образом две секции опять обязательно проверяются на плите и подгоняются с применением шлифовальных брусков одинакового размера.

4. Последний, самый ответственный момент — соединение двух последних секций между собой средней коренной шейкой.

Если после сборки вала при окончательной проверке на плите его кривизна по всех плоскостях оказалась не более 0,02-0,03 мм, считайте, что вам повезло и такой вал можно ставить в двигатель.

Вот эта фраза, про «считайте, что вам повезло», меня всегда впечатляла, особенно, когда я её впервые услышал от самого Эдварда Георгиевича (отмечу, что я никогда не был даже кандидатом в Сборную. В те времена я был студентом ЛТА, где Э.Г. Сингуринди был зав.кафедрой физвоспитания).

Для установки собранного вала в двигатель посадочные места коренных подшипников БЦ растачиваются под размер 80-0,02 мм, а нижнее отверстие шатуна — под размер 72-0,02 мм.

Расточку блока лучше производить за одну установку на станке, чтобы сохранить строгую соосность постелей под коренные подшипники.

При этом возникает необходимость в снятии части металла со шпилек крепления крышек коренных подшипников и болтов крепления крышки шатуна. Однако, нареканий на крепления не было.

Правильно собранный и закрепленный в блоке КВ вращается с лёгкостью, близкой к вращению велосипедного колеса.

Читайте также:  Чем открутить помпу двигателя

Если хотите быть в курсе самых свежих новостей, узнавать о решении проблем при ремонте или «тайнах вождения» – подписывайтесь, не пожалеете!

Источник

Как повысить мощность двигателя и зачем это нужно?!

Мощность двигателя — одна из основных характеристик автомобиля, которая определяет количество произведенной им работы. Она определяет, какой вес (включая собственный), с какой скоростью и на какое расстояние сможет переместить автомобиль за определенный промежуток времени. Следовательно крупногабаритные и высокоскоростные машины должны иметь двигатели с большей мощностью. Добиться этого можно различными способами, о которых и пойдет речь далее.

На что влияет мощность и для чего ее увеличивать.

Говоря о мощности ДВС (двигателя внутреннего сгорания) нельзя обойти стороной такой динамический параметр, как крутящий момент. Тут же следует вспомнить, что мощность — это фактически крутящий момент, умноженный на обороты коленчатого вала. Зная теорию, становится очевидно, что изменить ее можно либо увеличив крутящий момент, либо обороты двигателя.

Мощность мотора определяет максимальную скорость разгона автомобиля.

Во втором случае неизбежно возникают силы инерции, что приводит к разрушению подвижных деталей двигателя, и такой способ мало применим на практике. В свою очередь, чтобы изменить крутящий момент, можно сделать больше расстояние от центра коленвала до центра шатунной шейки (плечо рычага) или увеличить силу давления отработавших газов на поршень.

При изменении геометрических параметров рычага становятся больше и габариты мотора, что также не всегда допустимо. Остается вариант с изменением силы. Решается такая задача двумя путями: увеличением расхода топлива или более эффективным его использованием.

Основные методы повышения мощности мотора.

Увеличение объема цилиндров и степени сжатия.

Изменение объема двигателя — достаточно распространенный и простой способ. Он может быть реализован сразу несколькими решениями:

  • Растачивание цилиндров с последующей установкой поршней большего диаметра. Очень важно, чтобы все цилиндры были расточены одинаково.
  • Замена прокладки ГБЦ на более тонкую.
  • Стачивание головки блока цилиндров.

Любые слесарные работы по изменению параметров мотора должны проводиться только опытным специалистом. Также следует понимать, что подобные процедуры, так или иначе, являются вмешательством в конструкцию и влияют на работу и срок службы двигателя.

Замена деталей мотора.

Установка облегченных деталей взамен заводских позволяет сделать работу двигателя более быстрой, а следовательно, возрастает эффективность. Как правило, меняются маховик, поршни и кольца. Более легкий маховик вращается быстрее и позволяет повысить мощность до 4% от исходной. Обратная сторона медали — нестабильный холостой ход. Легкому маховику не хватает инерции. Облегченные поршни и кольца представляют собой цельные кованые конструкции, которые не только ускоряют работу двигателя, но и отличаются более высокой прочностью.

Главными недостатками этого способа является высокая стоимость альтернативных деталей, а также сложность самого процесса замены.

Для повышения лошадиных сил двигателя нередко меняют и распредвалы. В зависимости от типа валов это позволяет увеличивать мощность только на низких или высоких оборотах, или независимо от режима работы двигателя.

«Нулевой» воздушный фильтр и «прямоток».

Прямоточная система выхлопа позволяет повышать мощность двигателя до 5%, однако, в результате существенно увеличивается шум. Суть способа заключается в уменьшении сопротивления отработавших газов, что позволяет двигателю экономить энергию на их вывод. Вместо этого последняя направляется на коленвал, заставляя его работать интенсивнее.

Благодаря оснащению двигателя турбиной, можно повысить количество топлива, подаваемое в цилиндры и обеспечить его полное сгорание. Достигается это за счет того, что компрессор осуществляет нагнетание большего потока воздуха в цилиндры, и процесс сжигания топливовоздушной смеси становится более быстрым. Работа двигателя становится более эффективной, а в ряде случаев можно изменить характеристики практически вдвое. Недостатком этого метода является дороговизна как самой турбины, так и услуг по ее установке.

Установка баллона с закисью азота NOS

Это достаточно опасный и дорогостоящий способ. Установка закиси азота применяется на легковых автомобилях и позволяет увеличить мощность в несколько раз. Метод основан на том, что при повышении температуры закись азота распадается на частицы азота и кислорода, что позволяет насыщать топливовоздушную смесь кислородом до 31%. При увеличении количества подаваемого топлива увеличивается и мощность двигателя.

Выбирая этот способ, важно понимать, что такой режим для самого мотора является достаточно тяжелым, а потому при постоянном использовании существенно падает его ресурс.

Один из наиболее простых способов, не требующий дополнительных затрат или замены деталей — это установка новой прошивки блока управления двигателя. Как правило, производители сознательно снижают рабочие характеристики мотора, дефорсируют его. Делается это по целому ряду причин. Например, если нужно увеличить экологические показатели двигателя или попасть в рамки транспортного налога. Замена программного обеспечения может повысить мощность мотора до 15% от исходной. С другой стороны, необходимо быть уверенным в качестве новой прошивки и правильности ее установки.

Читайте также:  Почему у бмв 520 с двигателем м50

Рассматривая способы увеличения мощности двигателя, следует уделить внимание и косвенным факторам. Например, таким, как использование топлива более высокого качества, применение менее вязкого масла, уменьшение собственного веса автомобиля и замена комплектующих (свечей зажигания и т.д.) на более качественные.

Если говорить о присадках для топлива и различных омагничивателях, то их эффективность крайне низка, а зачастую и вовсе равна нулю. Любые заверения производителя таких средств увеличить мощность на 50% и более не имеют экспертного подтверждения и в профессиональной сфере воспринимаются исключительно как обман потребителя.

Следует сказать, что изменение заводских характеристик мотора автомобиля неизменно влечет за собой необходимость доработки систем выхлопа, охлаждения, торможения, сцепления и т.д. Также более высокие нагрузки непременно скажутся на КПП и ходовой части автомобиля, а значит, потребуется уделить внимание и их усилению.

Источник

Что такое коленвал в автомобиле и как он работает

Коленвал в автомобиле

Коленвал это деталь в моторе автомобиля, приводящаяся в движение поршневой группой. Он передает крутящий момент на маховик, который в свою очередь вращает шестерни трансмиссии. Далее вращение передается на полуоси ведущих колес.

Все автомобили, под капотом которых установлены двигатели внутреннего сгорания, оснащаются таким механизмом. Эта деталь создается специально под марку двигателя, а не под модель автомобиля. В процессе эксплуатации коленчатый вал притирается к особенностям строения ДВС, в котором он установлен. Поэтому при его замене мотористы всегда обращают внимание на выработку трущихся элементов и на то, почему она появилась.

Как выглядит коленвал, где он находится и какие бывают неисправности?

Строение коленвала

Коленчатый вал устанавливается в нижнюю часть двигателя непосредственно над масляным картером и состоит из:

  • коренной шейки – опорная часть детали, на которой устанавливается коренной подшипник картера мотора;
  • шатунной шейки – упоры для шатунов;
  • щек – соединяют все шатунные шейки с коренными;
  • носка – выходная часть коленвала, на которой закреплен шкив привода газораспределительного механизма (ГРМ);
  • хвостовика – противоположная часть вала, к которой крепится маховик, приводящий в движение шестерни коробки передач, к нему же подсоединяется и стартер;
  • противовесов – служат для сохранения баланса во время возвратно-поступательных движений поршневой группы и снимают нагрузки центробежной силы.

Осью коленвала являются коренные шейки, а шатунные всегда поочередно смещены в противоположном направлении друг от друга. В этих элементах сделаны отверстия для подачи масла на подшипники.

Кривошип коленчатого вала это узел, состоящий из двух щек и одной шатунной шейки.

Раньше в автомобили устанавливали сборные модификации кривошипов. Сегодня все двигатели оснащены цельными коленвалами. Они изготавливаются из высокопрочной стали путем ковки, а затем обработки на токарных станках. Менее дорогие варианты изготавливаются из чугуна при помощи литья.

Вот пример создания стального коленвала:

Форма коленчатого вала

Форма коленчатого вала зависит от количества и расположения цилиндров, их порядка работы и тактов, которые выполняются цилиндропоршневой группой. В зависимости от этих факторов коленвал может быть с разным количеством шатунных шеек. Есть моторы, в которых на одну шейку воздействует нагрузка от нескольких шатунов. Примером таких агрегатов служат ДВС V-образной формы.

Даная деталь должна изготавливаться так, чтобы в процессе вращение на высоких оборотах была максимально минимизирована вибрация. В зависимости от количества шатунов и порядка образования вспышек в коленвалах могут использоваться противовесы, но также существуют и модификации без этих элементов.

Все коленчатые валы делятся на две категории:

  • Полноопорные коленвалы. Количество коренных шеек увеличено на оду по сравнению с шатунными. Это обусловлено тем, что по бокам каждой шатунной шейки стоят опоры, которые также служат осью кривошипно-шатунного механизма. Такие коленвалы используются чаще всего, так как производитель может использовать облегченный материал, что влияет на КПД двигателя.
  • Неполноопорные коленвалы. В таких деталях коренных шеек меньше, чем шатунных. Такие детали изготавливаются из более прочных металлов, чтобы в процессе вращения они не деформировались и не сломались. Однако такая конструкция приводит к увеличению веса самого вала. В основном такие коленчатые валы использовались в низкооборотных моторах прошлого столетия.

Полноопорная модификация показала себя более легкой и надежной, поэтому ее используют в современных ДВС.

Как работает коленчатый вал в двигателе автомобиля

Для чего нужен коленвал? Без него невозможно движение машины. Работает деталь по принципу вращения педалей велосипеда. Только в автомобильных моторах используется больше шатунов.

Коленвал работает следующим образом. В цилиндре мотора воспламеняется воздушно-топливная смесь. Образовавшаяся энергия выталкивает поршень. При этом приводится в движение шатун, подсоединенный к кривошипу коленчатого вала. Эта деталь совершает постоянное вращательное движение вокруг оси коленвала.

В этот момент другая деталь, расположенная на противоположной части оси, движется в обратном направлении и опускает следующий поршень в цилиндр. Цикличные движения этих элементов приводит к ровному вращению коленвала.

Читайте также:  Двигатель пассат б5 azm характеристики

Так возвратно-поступательное движение преобразуется во вращательное. Крутящий момент передается на шкив привода ГРМ. От вращения коленвала зависит работа всех механизмов двигателя – водяной помпы, масляного насоса, генератора и другого навесного оборудования.

В зависимости от модификации двигателя кривошипов может насчитываться от одного до 12 (по одному на цилиндр).

Подробно о принципе работы кривошипно-шатунного механизма и разновидности их модификаций смотрите в видео:

Возможные проблемы коленвала и их решение

Хотя коленвал изготавливается из прочного металла, из-за постоянных нагрузок он может выйти из строя. Данная деталь испытывает механические нагрузки от поршневой группы (порой давление на один кривошип может достигать десяти тонн). Помимо этого во время работы мотора температура внутри него поднимается до нескольких сотен градусов.

Вот некоторые причины поломок составной части кривошипно-шатунного механизма.

Задиры шатунных шеек кривошипа

Износ шатунных шеек – распространенная неисправность, так как в этом узле образуется сила трения при большом давлении. В результате таких нагрузок на металле появляются выработки, которые затрудняют свободный ход подшипников. Из-за этого коленвал неравномерно нагревается и впоследствии может деформироваться.

Игнорирование данной проблемы чревато не только сильными вибрациями в моторе. Перегрев механизма приводит к его разрушению и по цепной реакции – всего двигателя.

Проблема устраняется путем шлифовки шатунных шеек. При этом их диаметр уменьшается. Чтобы размер этих элементов был одинаковым на всех кривошипах, данную процедуру следует выполнять исключительно на профессиональных токарных станках.

Так как после процедуры технические зазоры детали становятся больше, после обработки на них устанавливается специальный вкладыш, компенсирующий образовавшееся пространство.

Задиры появляются из-за низкого уровня масла в картере двигателя. Также на возникновение неисправности влияет качество смазки. Если не менять масло вовремя, оно загустевает, от чего масляный насос не способен создать нужное давление в системе. Своевременное ТО позволит кривошипно-шатунному механизму работать длительный срок.

Срез шпонки кривошипа

Шпонка кривошипного механизма позволяет передать крутящий момент с вала на приводной шкив. Эти два элемента оснащены пазами, в которые вставляется специальный клин. Из-за некачественного материала и большой нагрузки эту деталь в редких случаях может обрезать (например, при заклинивании двигателя).

Если пазы шкива и КШМ не разбиты, то достаточно просто заменить эту шпонку. В старых моторах такая процедура может не принести желаемого результата из-за люфта на соединении. Поэтому единственным выходом из ситуации будет замена этих деталей на новые.

Износ отверстий фланца

На хвостовике коленчатого вала закреплен фланец с несколькими отверстиями для подсоединения маховика. Со временем эти гнезда могут разбиваться. Такие неисправности относятся к категории усталостного износа.

В результате работы механизма под большими нагрузками в металлических деталях образуются микротрещины, из-за которых образуются одиночные или групповые углубления на соединениях.

Неисправность устраняется путем рассверливания отверстий под больший диаметр болтов. Эту манипуляцию следует выполнить как с фланцем, так и с маховиком.

Течь из-под сальника

На коренных шейках вала устанавливается два сальника (по одному с каждой стороны). Они предотвращают вытекание масла из-под коренных подшипников. Если смазка попадает на приводные ремни газораспределительного механизма, это значительно снижает их ресурс.

Течь сальников может появиться по следующим причинам.

  1. Вибрации коленчатого вала. В этом случае изнашивается внутренняя часть сальника, и она неплотно прилегает к шейке.
  2. Длительный простой на морозе. Если машина долго стоит на улице, сальник пересыхает и теряет свою эластичность. А из-за мороза он дубеет.
  3. Качество материала. Бюджетные детали всегда имеют низкий рабочий ресурс.
  4. Ошибка в установке. Большинство механиков производят монтаж при помощи молоточка, аккуратно набивая сальник на вал. Чтобы деталь функционировала дольше, производитель рекомендует использовать предназначенный для данной процедуры инструмент (оправка для подшипников и сальников).

Чаще всего сальники изнашиваются одновременно. Однако если возникла необходимость в замене только одного – следует поменять и второй.

Неисправность датчика коленвала

Этот электромагнитный датчик устанавливается на двигатель для синхронизации работы системы инжектора и зажигания. Если он неисправен, то мотор невозможно будет запустить.

Датчик коленвала определяет положение кривошипов в мертвой точке первого цилиндра. На основании этого параметра электронный блок управления автомобиля определяет момент впрыска топлива в каждый цилиндр и подачи искры. Пока от датчика не поступит импульс, искра не образуется.

В случае выхода из строя этого датчика проблема решается его заменой. Только подобрать следует ту модель, которая разработана для данного типа двигателей, иначе параметры положения коленчатого вала не будут соответствовать реальности, и ДВС будет неправильно функционировать.

Более подробно о функции ДПКВ и диагностики его неисправностей смотрите в видео:

Источник

Adblock
detector