Коленчатый вал — это вал, приводимый в движение кривошипно-шатунным механизмом, состоящим из ряда кривошипов и шатунов, к которым прикреплены шатуны двигателя. Это механическая деталь, способная выполнять преобразование возвратно-поступательного движения во вращательное.
Основное назначение этого шатуна — воспринимать возвратно-поступательное движение поршня и передавать его на коленчатый вал. Когда коленчатый вал приводится в движение шатуном, он преобразует это движение во вращательное и вращает маховик, который продолжает вращать колеса автомобиля.
Без кривошипа поршневой двигатель не способен передавать возвратно-поступательное движение поршня на приводной вал. Проще говоря, поршневой двигатель не может двигать транспортное средство без коленчатого вала.
Различные двигатели проходят рабочий цикл с разным числом оборотов коленчатого вала. Например, двухтактный двигатель завершает рабочий цикл после одного оборота коленчатого вала, а четырехтактный двигатель завершает рабочий цикл после завершения двух оборотов коленчатого вала.
Коленчатые валы могут быть сварными, полуинтегральными или цельными. Этот компонент движка соединяет выходную секцию движка с входной секцией.
Кривошип действует как звено, которое обеспечивает выходную мощность в виде кинетической энергии вращения — поршень соединен с центром кривошипа через шатун. Кривошип позволяет поршню вращать коленчатый вал, создавая силу для движения автомобиля.
По сути, коленчатый вал выполняет простую задачу:переводить прямолинейное движение поршней во вращение. Он выполняет ту же работу, что и шатун велосипеда, который более или менее превращает движение ног вверх и вниз во вращение.
Хотя принцип прост, когда речь идет о высокопроизводительных двигателях, возникает множество сложностей. Сгорание топлива выбрасывает поршень прямо через цилиндр, и работа коленчатого вала заключается в преобразовании этого линейного движения во вращение — в основном путем раскачивания поршня вперед и назад в цилиндре.
Терминология коленчатого вала довольно специфична, поэтому начнем с названия нескольких частей. Шейка – это часть вала, которая вращается в подшипнике. Как видно выше, на коленчатом валу есть два типа шеек - коренные шейки образуют ось вращения коленчатого вала, а шатунные шейки прикреплены к концам шатунов, которые подходят к поршням.
Для дополнительной путаницы шатунные шейки сокращенно называются шатунными шейками, а также обычно называются кривошипными шейками или шатунными шейками. Стержневые шейки соединены с основными шейками перемычками.
Расстояние между центром шейки коренного подшипника и центром шейки коленчатого вала называется радиусом кривошипа, также известным как ход кривошипа. Это измерение определяет диапазон хода поршня при вращении коленчатого вала — это расстояние сверху вниз называется ходом. Ход поршня в два раза больше радиуса кривошипа.
Задний конец коленчатого вала выходит за пределы картера и заканчивается фланцем маховика. Этот прецизионно обработанный фланец крепится болтами к маховику, большая масса которого помогает сгладить пульсацию поршней в разное время. Маховик передает вращение на колеса через коробку передач и главную передачу.
В автоматической коробке передач коленчатый вал крепится болтами к зубчатому венцу, который несет гидротрансформатор и передает привод на автоматическую коробку передач. По сути, это мощность двигателя, и энергия направляется туда, где она необходима:на винты лодок и самолетов, на индукционные катушки генераторов и на опорные колеса транспортных средств.
Передний конец коленчатого вала, иногда называемый носом, представляет собой вал, выходящий за пределы картера. Этот вал соединяется с шестерней, которая приводит в движение клапанный механизм с помощью зубчатого ремня или цепи [или наборов шестерен в высокотехнологичных приложениях], и шкива, который использует приводной ремень для питания таких аксессуаров, как генератор переменного тока и водяной насос.
Ниже приведены основные части коленчатого вала с его схемой:
Шатун – это механическая часть двигателя. Это позволяет очень прочно прикрепить шатун к коленчатому валу.
Поверхность шатунной шейки имеет цилиндрическую форму для передачи крутящего момента на большой конец шатуна. Они также известны как шатунные подшипники.
Журналы крепятся к блоку двигателя. Эти подшипники удерживают коленчатый вал и обеспечивают его вращение в блоке цилиндров. Этот подшипник представляет собой, например, подшипник скольжения или опорный подшипник. Коренные подшипники различаются от двигателя к двигателю, часто в зависимости от сил, прилагаемых двигателем.
Шестерня кривошипа является наиболее важной частью коленчатого вала. Перемычка кривошипа соединяет коленчатый вал с шейками коренных подшипников.
Противовесы представляют собой тип веса, который прикладывает противодействующую силу, которая обеспечивает баланс и устойчивость коленчатого вала. Они установлены на шатуне.
Причина добавления противовесов к коленчатому валу заключается в том, что они могут устранить реакцию, вызванную вращением. И очень полезно получить более высокие обороты и обеспечить легкую работу двигателя.
В некоторых точках предусмотрены две или более упорных шайб, чтобы предотвратить продольное перемещение коленчатого вала. Эти упорные шайбы устанавливаются между обработанными поверхностями в перемычке и седле коленчатого вала.
С помощью упорных шайб можно легко поддерживать зазор и способствует уменьшению бокового смещения коленчатого вала. Во многих двигателях они сделаны как часть коренных подшипников, обычно в более старых типах используются отдельные шайбы.
Масляный канал коленчатого вала пропускает масло от коренных шеек к большим концевым шейкам. Обычно отверстие просверливают в шейке кривошипа. Когда шатунная шейка находится в верхнем положении и силы сгорания толкают шатун вниз, масло может проникать между шейкой и подшипником.
Коленчатый вал немного выступает за картер на обоих концах. Это приведет к утечке масла с этих концов. Для предотвращения попадания масла в эти отверстия предусмотрены сальники. На переднем и заднем концах соединены два основных сальника.
В большинстве случаев коленчатый вал крепится к маховику через фланцы. Диаметр конца колеса коленчатого вала больше, чем другой конец. Это дает поверхность фланца для установки маховика.
Для изготовления коленчатого вала использовались следующие материалы:
Шатуны могут быть собраны из разных частей или выполнены цельными (монолитными).
Монолитная версия - самая популярная рукоятка во всем мире. Однако некоторые большие и малые двигатели внутреннего сгорания имеют сборные коленчатые валы.
Эти валы также могут быть отлиты из ковкого чугуна, модульной или ковкой стали. Сварные узлы отлиты из стали. Этот недорогой метод подходит для недорогих серийных двигателей с приемлемыми нагрузками. Процесс ковки имеет отличную прочность. Следовательно, ковка известна как предпочтительный метод изготовления коленчатых валов.
Датчик положения коленчатого вала крепится к блоку цилиндров двигателя напротив синхронизирующего ротора на коленчатом валу двигателя. Датчик обнаруживает сигналы, используемые ЭБУ двигателя для расчета положения коленчатого вала и скорости вращения двигателя.
Датчик коленчатого вала — это электронное устройство, используемое в двигателе внутреннего сгорания, как бензиновом, так и дизельном, для контроля положения или скорости коленчатого вала. Эта информация используется системами управления двигателем для контроля времени впрыска топлива или зажигания, а также других параметров двигателя.
До того, как появились электронные датчики коленвала, распределитель на бензиновых двигателях нужно было вручную устанавливать на метку синхронизации.
Датчик коленчатого вала можно использовать в сочетании с аналогичным датчиком положения распределительного вала для контроля взаимосвязи между поршнями и клапанами в двигателе, что особенно важно в двигателях с регулируемой фазой газораспределения.
Этот метод также используется для «синхронизации» четырехтактного двигателя при запуске, чтобы система управления знала, когда впрыскивать топливо. Он также широко используется в качестве основного источника для измерения скорости вращения двигателя в оборотах в минуту.
Существует 2 типа датчиков положения коленчатого вала.
34 зубца, расположенные через каждые 10° угла поворота коленчатого вала (CA), плюс два отсутствующих зубца для определения верхней мертвой точки (ВМТ) расположены по внешнему диаметру синхронизирующего ротора. Таким образом, датчик выдает 34 волны переменного тока на каждый оборот коленчатого вала.
Эти волны переменного тока преобразуются в прямоугольные формы с помощью схемы формирования формы волны в ЭБУ двигателя и используются для расчета положения коленчатого вала, ВМТ и частоты вращения двигателя.
Из-за вращения ротора таймера направление магнитного поля (магнитного вектора), излучаемого магнитом датчика, изменяется в соответствии с положением зубца обнаружения в течение времени, когда зубец обнаружения, прикрепленный к ротору таймера, приближается к датчику положения распределительного вала и затем отходит от датчика положения распредвала.
В результате изменяется и значение сопротивления МРЭ. Напряжение от ЭБУ двигателя подается на датчик положения распредвала, и изменение значения сопротивления MRE выводится как изменение напряжения.
Сигналы на выходе двух MRE дифференциально усиливаются и преобразуются в прямоугольную форму с помощью схемы усиления/формирования сигнала в датчике. Затем выходные данные MRE отправляются в блок управления двигателем.
Другой тип датчика кривошипа используется на велосипедах для контроля положения кривошипа, обычно для считывания частоты вращения педалей велокомпьютера. Обычно это герконы, установленные на раме велосипеда с соответствующим магнитом, прикрепленным к одному из шатунов педали.
Со временем любой датчик выйдет из строя из-за аварий, проблем с питанием или естественного износа. Из-за отказа датчика положения коленчатого или распределительного вала двигатель может заглохнуть, заглохнуть во время движения или отказаться запускаться.
Неисправный датчик может привести к катастрофическому отказу двигателя.
Коленчатый вал — это вал, приводимый в движение кривошипно-шатунным механизмом, состоящим из ряда кривошипов и шатунов, к которым крепятся шатуны двигателя. Это механическая часть, способная выполнять преобразование возвратно-поступательного движения во вращательное.
Как работает коленчатый валПо сути, коленчатый вал выполняет простую задачу: преобразует линейное движение поршней во вращение. . Он выполняет ту же работу, что и шатун велосипеда, который более или менее превращает движения ваших ног вверх и вниз во вращение.
Что такое датчик коленчатого вала?Датчик коленвала — это электронное устройство, используемое в двигателе внутреннего сгорания, как бензиновом, так и дизельном, для контроля положения или скорости вращения коленчатого вала. Эта информация используется системами управления двигателем для управления впрыском топлива или синхронизацией зажигания, а также другими параметрами двигателя.
Как выполняется ремонт вмятин без покраски
Водоотталкивающее средство для лобового стекла:как оно работает?
Как работает дизельный двигатель
Как работает спидометр
Свеча накаливания в автомобиле — что это такое и как она работает