Wał korbowy to kluczowy element wewnętrznego układu napędowego silnika pojazdu.
Główną funkcją wału korbowego jest przekształcanie ruchu posuwisto-zwrotnego tłoków w ruch obrotowy, który napędza inne elementy układu napędowego, takie jak wał rozrządu, alternator, kompresor klimatyzacji, pompa wodna itp.
Wał korbowy ma zazwyczaj formę długiego wału, z kilkoma krzyżulcami, na których zamocowane są tuleje korbowe, na których z kolei, osadzone są tłoki. Wał korbowy jest zazwyczaj wykonany z wytrzymałego stopu stali lub żeliwa, co zapewnia jego trwałość i odporność na wysokie obciążenia.
W wyniku ruchu tłoków, wał korbowy obraca się wokół swojej osi. Ruch ten przenoszony jest na koło zamachowe, które z kolei łączy z przekładnią i kołami napędowymi, co generuje ruch pojazdu. Wał korbowy musi być dokładnie wyważony, aby uniknąć drgań i wibracji, które mogą wpłynąć na komfort jazdy i trwałość silnika i pojazdu.
Wał korbowy jest więc jednym z kluczowych elementów pojazdu i, aby zapewnić niezawodność i wydajność samochodu, musi być precyzyjnie zaprojektowany; trwały i dokładnie wyważony.
Główną funkcją wałów korbowych jest przekształcanie ruchu posuwisto-zwrotnego tłoków w ruch obrotowy. Ruch ten jest przekazywany na przekładnię główną i napędza koła pojazdu.
Oprócz generowania ruchu obrotowego dla przekładni głównej, wały korbowe mogą napędzać inne komponenty, takie jak wał rozrządu lub pompy, w zależności od konstrukcji układu napędowego silnika.
Wały korbowe pozwalają na zmianę momentu obrotowego silnika. Poprzez zmianę długości korbowodu, możliwe jest dostosowanie charakterystyki momentu obrotowego do konkretnych potrzeb, na przykład zwiększenie momentu obrotowego na niskich obrotach.
Wały korbowe kontrolują ruch tłoków w cylindrach, pozwalając im na osiągnięcie górnej lub dolnej pozycji, co jest kluczowe dla procesu spalania paliwa.
W silnikach z przekładniami manualnymi lub automatycznymi, wały korbowe przekazują energię do przekładni biegów, umożliwiając zmianę prędkości obrotowej i kierunku ruchu pojazdu.
Podsumowując, wał korbowy pełni centralną rolę w przekształcaniu energii spalania paliwa w ruch obrotowy, który napędza pojazd. Jego wydajność i właściwe działanie są kluczowe dla efektywności i trwałości silnika.
Wały korbowe stosowane w silnikach samochodowych różnią się pod względem konstrukcji i liczby korbowodów. Oto kilka rodzajów wałów korbowych, które można spotkać w silnikach samochodowych:
Wał korbowy o jednym korbowodzie: Ten rodzaj wału korbowego ma tylko jeden korbowód na każdym z cylindrów. Ta prosta konstrukcja wału korbowego, używana jest w silnikach jednocylindrowych.
Wał korbowy o wielu korbowodach: W większości silników samochodowych stosuje się wały korbowe z wieloma korbowodami. Każdy korbowód jest związany z osobnym tłokiem i cylindrem. Dla silników rzędowych, typowych w samochodach osobowych, najpopularniejsze są wały korbowe o czterech, sześciu lub ośmiu korbowodach.
Wał korbowy wrzecionowy: Ten rodzaj wału korbowego jest stosowany w silnikach widlastych lub bokser, gdzie korbowody są rozmieszczone na dwóch stronach wału korbowego i poruszają się równolegle do jego osi. Silniki bokserskie, takie jak te w samochodach marki Porsche, często używają wałów korbowych wrzecionowych.
Wał korbowy poprzeczny: W niektórych silnikach o układzie silnika poprzecznego, wał korbowy jest zamocowany poprzecznie do kierunku jazdy pojazdu. Wał korbowy poprzeczny umożliwia umieszczenie silnika wzdłużnie w osi pojazdu, co może być korzystne w autach kompaktowych.
Wał korbowy w układzie V: Silniki o układzie V mają wał korbowy, który jest ustawiony pod kątem, tworząc literę "V". Każda z dwóch gałęzi ma swój własny zestaw korbowodów i cylindrów. Ten układ jest często stosowany w silnikach V6 lub V8.
Wał korbowy do silnika w układzie H: W niektórych dużych silnikach stosuje się wały korbowe w układzie "H", gdzie dwa rzędy cylindrów są ustawione naprzeciwko siebie.
Rodzaj wału korbowego jest ściśle związany z konstrukcją i układem silnika. Wybór przez producenta auta odpowiedniego rodzaju wału korbowego ma wpływ na charakterystyki i wydajność silnika.
Oto cechy, które definiują jakość wałów korbowych:
Materiał konstrukcyjny: Wały korbowe są zwykle wykonane z wysokiej jakości stali, takiej jak stal węglowa, stal stopowa lub stal nierdzewna. Materiał musi być wytrzymały, aby znosić wysokie obciążenia i ciśnienia generowanego przez tłoki podczas spalania paliwa.
Odporność na zużycie: Wał korbowy musi być odporne na zużycie, które może występować w wyniku tarcia i pracy w trudnych warunkach środowiskowych.
Odporność na zmęczenie materiału: Wał korbowy jest narażony na cykliczne obciążenia i naprężenia podczas pracy silnika. Dlatego, aby utrzymać wytrzymałość i trwałość, musi być odporny na zmęczenie materiału.
Twarde powłoki i/lub obróbka powierzchni: Niektóre wały korbowe są poddawane obróbce powierzchniowej, takiej jak nitrydowanie, które zwiększa ich odporność na zużycie i korozję.
Wysoka precyzja: Wały korbowe muszą być dokładnie wyważone, aby mogły skutecznie minimalizować drgania i wibracje silnika. Precyzyjna obróbka mechaniczna i idealne wyważenie są niezbędne, aby zapewnić równomierne obciążenie na korbowodach.
Odporność na wysokie temperatury: Wały korbowe muszą zachowywać swoje właściwości mechaniczne przy ekstremalnie wysokich temperaturach jakie występują w silnikach spalinowych.
Wysoka jakość materiałów i precyzyjne wykonanie gwarantują, że wał korbowy będzie działać skutecznie i bezawaryjnie przez długi czas.
Awaria wału korbowego w silniku samochodowym może prowadzić do poważnych i kosztownych napraw, a nawet do konieczności wymiany silnika. Oto niektóre przyczyny awarii wałów korbowych i środki ostrożności, które można podjąć, aby uniknąć tych problemów:
Brak lub niedobór oleju: Niedostateczna ilość oleju smarującego i/lub niewłaściwa jego jakość, może spowodować nadmierne zużycie wału korbowego i łożysk korbowodowych. Aby uniknąć tego problemu, regularnie sprawdzaj poziom oleju i wymieniaj go zgodnie z zaleceniami producenta.
Zanieczyszczenia w oleju: Zanieczyszczenia w oleju, takie jak pyłki metalu, mogą uszkodzić powierzchnię wału korbowego. Aby temu zapobiec, regularnie wymieniaj olej i filtry oleju.
Przeciążenie silnika: Długotrwała jazda na bardzo wysokich obrotach silnika, mogą spowodować uszkodzenie wału korbowego. Unikaj gwałtownych przyspieszeń i nie przeciążaj silnika.
Przegrzanie silnika: Nadmierna temperatura silnika może prowadzić do deformacji wału korbowego. Dbaj o układ chłodzenia silnika i unikaj przegrzania silnika, na przykład wyłączając go stojąc w ciężkich korkach.
Uszkodzenia korbowodów: Jeśli korbowody tłoków są źle spasowane lub uszkodzone, mogą spowodować nadmierne obciążenie wału korbowego. Upewnij się, że korbowody są w dobrym stanie i odpowiednio zamocowane.
Uszkodzenie w wyniku wypadku: Awarie wału korbowego mogą być wynikiem uszkodzeń będących skutkiem wypadku drogowego lub kolizji. Prowadź auta uważnie i ostrożnie.
Niestabilne obroty silnika: Niestabilne obroty silnika mogą prowadzić do drgań i wibracji, które obciążają wał korbowy. Regularna diagnostyka i konserwacja silnika, w tym regulacja obrotów, mogą pomóc w uniknięciu niestabilności obrotów.
Awaria czujników położenia wału korbowego: Ich główną funkcją jest monitorowanie ruchu wału korbowego i dostarczanie informacji do jednostki sterującej silnikiem (ECU), co pozwala na dokładne określenie położenia wału korbowego oraz taktowania zapłonu i wtrysku paliwa. W przypadku awarii czujników położenia wału korbowego może prowadzić do problemów z pracą silnika, takich jak trudności w uruchomieniu, niestabilne obroty czy spadek mocy i przyspieszenia pojazdu.
Warto przestrzegać zaleceń producenta dotyczących konserwacji i eksploatacji silnika oraz reagować na wszelkie niepokojące dźwięki i inne objawy nieprawidłowej pracy silnika.
Naprawa lub wymiana wału korbowego w silniku samochodowym to zadanie skomplikowane, które wymaga zaawansowanych umiejętności mechanicznych, odpowiednich warunków pracy i narzędzi.
Oto ogólny opis przebiegu prac przy naprawie i wymianie wału korbowego w silniku samochodu:
Demontaż silnika: Demontaż silnika może obejmować zdjęcie takich elementów jak głowice cylindrów, panewki korbowodów, korbowody, tłoki, tarcza zamachowa i wiele innych.
Demontaż wału korbowego: Po demontażu wszystkich elementów wokół wału korbowego, demontuje się sam wał korbowy.
Ocena uszkodzeń: Na tym etapie dokonuje się dokładnej oceny uszkodzeń wału korbowego. Jeśli widoczne są głębokie rysy lub wżery, wgniecenia lub inne uszkodzenia, wał korbowy może wymagać naprawy w specjalistycznym warsztacie lub wymiany.
Naprawa: Proces naprawy może obejmować szlifowanie uszkodzonych obszarów i ponowne wyważenie wału korbowego.
Testy jakości: Po naprawie wał korbowy powinien być poddany rygorystycznym testom jakości.
Złożenie: Nowy lub naprawiony wał korbowy, na powrót montowany jest w bloku silnika zgodnie z instrukcją pojazdu.
Ustawienie rozrządu: Po złożeniu silnika, należy na nowo skonfigurować i przetestować ustawienia rozrządu, aby zapewnić prawidłowy rozkład faz w silniku.
Napełnienie oleju: Na koniec, silnik pojazdu należy napełnić odpowiednim olejem.
Raz jeszcze należy podkreślić, że naprawa lub wymiana wału korbowego to skomplikowane zadanie, które wymaga dogłębnej wiedzy. Czynność ta powinna być pozostawiona doświadczonemu mechanikowi samochodowemu, dysponującemu specjalistycznymi narzędziami.