Wał korbowy samochodu to jeden z podstawowych elementów silnika spalinowego. Podzespół może mieć różny kształt w zależności od przeznaczenia pojazdu, w którym jest montowany czy takich parametrów jak np. liczba cylindrów. Od tego podzespołu zależy w dużej mierze kultura pracy jednostki napędowej. Podpowiadamy, czym różni się płaski wał korbowy od krzyżowego odpowiednika.
Główną funkcją wału korbowego jest zmiana ruchu posuwistego tłoków na ruch obrotowy, który przekazywany jest m.in. w celu przeniesienia mocy generowanej przez silnik na koła pojazdu. Kształt tego podzespołu wpływa na charakterystykę pracy jednostki napędowej i zazwyczaj zależy od liczby cylindrów silnika. Istnieje kilka wyjątków, w których płaski wał korbowy może być stosowany w jednostkach o zróżnicowanej ilości tłoków. Wyjaśniamy, czym jest wał korbowy i jaki ma wpływ na pracę silnika w Twoim samochodzie.
Z tego artykułu dowiesz się m.in.:
- co to jest wał korbowy;
- jak zbudowany jest wał korbowy;
- czym różni się płaski wał korbowy od krzyżowego;
- jakie silniki korzystają z płaskiego wału korbowego;
- w jakich jednostkach napędowych spotykany jest krzyżowy wał korbowy;
- gdzie możesz kupić wysokiej jakości wał korbowy?
Czym jest wał korbowy?
Wał korbowy stanowi jeden z kluczowych elementów bloku silnika. Podzespół umieszczony jest na dole korpusu jednostki napędowej (poniżej znajduje się tylko miska olejowa) i podczas jej pracy poddawany jest silnym obciążeniom. Energia wytworzona podczas wybuchu mieszanki paliwowo-powietrznej naciska na tłok, wywołując ruch posuwisty skierowany ku dołowi. Cylinder połączony jest z wałem korbowym obracającym się wokół własnej osi za pomocą korbowodu, czyli trzonka tłoka oraz panewki. Sprawdź, jakie są przyczyny i objawy awarii korbowodu. Ceny i naprawa zostały szczegółowo omówione na naszym blogu.
W wyniku przeniesienia energii z tłoka na wał korbowy ruch posuwisto-zwrotny zamieniany jest na ruch obrotowy. Prędkość obrotowa silnika, której wartość możesz śledzić na tablicy rozdzielczej swojego samochodu, oznacza właśnie tempo obracania się wału korbowego silnika.
Wał korbowy łączy i przekazuje moc pomiędzy wszystkimi cylindrami silnika. Gdy w jednej komorze spalania dochodzi do wybuchu mieszanki paliwowo-powietrznej w innym cylindrze zachodzi kompresja. Wał korbowy musi mieć tak zaprojektowany kształt, aby tłoki w tym samym czasie nie znajdowały się w maksymalnych położeniach, co wpływałoby na niwelowanie się energii wytwarzanej podczas spalania paliwa.
Wał korbowy – budowa
Wał korbowy poddawany jest podczas pracy silnika działaniom sił ściskających, zginających, ścinających, rozciągających i skręcających. Ponadto na podzespół oddziałują drgania, które mogą prowadzić do występowania naprężeń. To wszystko sprawia, że element musi być wykonany z bardzo trwałych materiałów, które będą w stanie wytrzymać niezwykle wymagające warunki pracy podczas całej eksploatacji samochodu.
Producentom aut udało się odpowiednio dobrać materiał wykonania tej części i w większości pojazdów wał korbowy wymaga napraw dopiero po pokonaniu przebiegów liczonych w setkach tysięcy kilometrów. Do produkcji tych podzespołów używane są najtrwalsze rodzaje stali (takie jak np. stal węglowa z ciągliwym rdzeniem), których powierzchnia jest hartowana. Wały korbowe zazwyczaj są kute w stali, a wzdłużne ułożenie włókien zapewnia wysoką skrętną wytrzymałość zmęczeniową podzespołu.
W każdym silniku spalinowym musi występować wał korbowy, choć budowa tego podzespołu różni się m.in. ze względu na liczbę i układ cylindrów, konstrukcję silnika oraz kolejność zapłonów. Głównymi elementami wału korbowego są czopy, które dzielą się ze względu na pełnioną funkcję:
- czopy główne – odpowiadają za wyznaczenie osi obrotu wału,
- czopy korbowe – na nich osadzone są korbowody,
Elementy główne i korbowe połączone są ze sobą za pomocą ramion. W celu zwiększenia sztywności podzespoły montowane w nowoczesnych silnikach są łożyskowane, czyli podpierają się na czopach głównych. W silnikach rzędowych liczba czopów korbowych odpowiada liczbie cylindrów. Z kolei w widlastych jednostkach napędowych na jednym czopie korbowym osadzane są zazwyczaj stopy dwóch korbowodów.
Wał korbowy musi być idealnie wyważony, dlatego między innymi montowane są do nich przeciwciężary, które zapewniają odpowiednią harmonię ruchu obrotowego podzespołu. Obciążenie, któremu poddawany jest ten element silnika, wymaga ciągłego i wydajnego smarowania. Wał korbowy umieszczony jest nad miską olejową, a podczas pracy podzespołu środek smarny rozprowadzany jest po dolnym obszarze jednostki napędowej. Ponadto w samym wale umieszczone są otwory olejowe, co pozwala chłodzić urządzenie także od wewnątrz.
Wał korbowy wychodzi z bloku silnika tylko z jednej strony. Przednie zakończenie podzespołu służy zazwyczaj do montażu napędu rozrządu oraz koła pasowego paska wieloklinowego, który napędza osprzęt silnika w postaci alternatora, kompresora klimatyzacji czy pompy wspomagania. Z kolei tylne zakończenie wału korbowego zwieńczone jest kołnierzem do zamontowania koła zamachowego, za pomocą którego moc generowana przez silnik trafia do skrzyni biegów.
Płaski wał korbowy kontra krzyżowy wał korbowy
Płaski wał korbowy charakteryzuje się liniowym ułożeniem czopów korbowych. Rozwiązanie to spotykane jest m.in. w najpopularniejszym typie silnika, czyli w rzędowej, czterocylindrowej jednostce napędowej. Patrząc na podzespół od przodu, czopy umieszczone są w jednej osi, choć umieszczone są wyżej i niżej względem siebie. Dwa wykorbienia wału znajdują się w tym samym momencie w górnym, a kolejne dwa w dolnym położeniu, czyli obie pozycje dzieli 180 stopni na osi podzespołu. Z kolei patrząc na wał korbowy tego typu z boku, wszystkie czopy umieszczone są w jednej linii. Stąd też wzięła się nazwa płaski wał korbowy.
Krzyżowy wał korbowy to rozwiązanie stosowane w większości widlastych, ośmiocylindrowych silnikach. W przypadku podzespołu o krzyżowym kształcie czopy korbowe umieszczone są co 90 stopni osi wału. Oznacza to, że w tym samym momencie czopy połączone z dwoma cylindrami znajdują się u góry, kolejne dwa u dołu, następne dwa po lewej stronie, a ostatnie dwa cylindry znajdują się po prawej stronie. Gdy spojrzysz na wał korbowy V8 od przodu, czopy ułożone będą w kształt zbliżony do krzyża. Podobnie jak w przypadku płaskiego podzespołu także krzyżowy wał korbowy zawdzięcza swoją nazwę ułożeniu czopów korbowych.
W jakich silnikach stosowany jest płaski wał korbowy?
Płaski wał korbowy to rozwiązanie stosowane w większości aut spotykanych na drogach. Wynika to z ogromnej popularności czterocylindrowych silników rzędowych. Konstrukcja tego typu charakteryzuje się niewielkimi rozmiarami, co pozwala na łatwy montaż poprzeczny jednostki napędowej. W dobie downsizingu nawet niewielkie silniki osiągają wysoką moc i moment obrotowy. Dzięki temu z powodzeniem mogą napędzać nawet duże limuzyny, kombi czy SUV-y.
Warto zwrócić uwagę na wyważenie czterocylindrowych jednostek napędowych. Podczas pracy rzędowego silnika z czterema tłokami wytwarzane są drgania wynikające z niezbalansowanej masy cylindrów poruszających się w dół i w górę. Dzięki parzystej liczbie tłoków ruch jednych podzespołów (dwa cylindry w górnym położeniu) w znacznym stopniu niweluje ruch pozostałych dwóch cylindrów (w dolnym położeniu).
Należy jednak wziąć pod uwagę, że ruchy tłoków są niesymetryczne, co powoduje powstawanie nierównowagi pierwotnej – wynikającej z częstotliwości obrotu wału korbowego oraz nierównowagi wtórnej, która powoduje drgania o sile dwukrotnie większej. Aby zniwelować drgania czterocylindrowej rzędowej jednostki napędowej, stosowane są wałki wyrównoważające. Dzięki temu rozwiązaniu popularne silniki z czterema tłokami zapewniają przyzwoitą kulturę pracy.
Płaski wał korbowy spotykany jest także w widlastych silnikach ośmiocylindrowych. Rozwiązanie to stosowane jest w autach sportowych, gdzie osiągi są na pierwszym miejscu, a kultura pracy schodzi na dalszy plan. Niewielka liczba modeli aut wyposażona jest w tego typu silnik V8. Płaski wał charakteryzuje się mniejszą masą od krzyżowego odpowiednika, co bezpośrednio przekłada się na większą wydajność i lepsze osiągi.
Od strony technicznej silnik V8 przypomina dwie czterocylindrowe jednostki połączone wspólnym wałem korbowym. Już w klasycznym silniku R4 drgania stanowią dość istotny problem, który wymaga stosowania wałków wyrównoważających. W przypadku widlastej ósemki poziom drgań jest jeszcze większy, co przekłada się na niższy komfort jazdy, a także na szybsze zużycie podzespołów jednostki napędowej. Płaski wał w silnikach V8 spotykany jest m.in. w niektórych modelach Ferrari oraz w Chevrolecie Corvette.
Jakie silniki mają krzyżowy wał korbowy?
Wał korbowy V8 najczęściej ma krzyżowy kształt. Słysząc charakterystyczny bulgot widlastej ósemki, możesz być niemal pewny, że w silniku auta zastosowano wał o krzyżowym kształcie. Dzięki temu jednostka charakteryzuje się doskonałym wyważeniem i wysoką kulturą pracy. Wynika to z ułożenia poszczególnych cylindrów, które wzajemnie doskonale równoważą pierwotną i wtórną nierównowagę wynikającą z niesymetrycznej pracy tłoków stanowiących serce silnika V8. Płaski wał nie jest w stanie zapewnić tak skutecznego zbalansowania drgań ośmiocylindrowej jednostki nawet w przypadku użycia wałków i innych rozwiązań mających tłumić to niekorzystne zjawisko.
Krzyżowy wał korbowy ma znaczną masę własną, co przekłada się na niższą wydajność silnika. Oznacza to, że jednostka musi generować większą moc na pokrycie strat wynikających z wysokiej masy podzespołu. Ponadto sporych rozmiarów wał korbowy wymaga większego bloku silnika, co oznacza mniej miejsca pod maską i dodatkowe kilogramy masy własnej samochodu.
Krzyżowy wał korbowy występuje także w silniku czterocylindrowym, choć na próżno szukać go w samochodach. Marka Yamaha w 2009 zdecydowała się na zastosowanie krzyżowego wału korbowego w silniku napędzającym model R1. Jest to ewenement na skalę światową i nic nie wskazuje na to, aby którykolwiek z producentów silników miał zastosować to rozwiązanie w czterocylindrowej jednostce napędowej – zauważa ekspert Inter Cars.
Gdzie kupić wał korbowy do samochodu?
Wał korbowy należy do trwałych elementów silnika, a jego żywotność zależy od stylu jazdy oraz częstotliwości wymiany oleju w silniku. W przypadku awarii tego podzespołu jedynym skutecznym rozwiązaniem jest wymiana zużytej części na nową. Sprawdź, jak szybko i łatwo znajdziesz wał korbowy do swojego samochodu w sklepie Inter Cars. Nasi eksperci wybrali sprawdzone części zamienne, które teraz możesz kupić w korzystnych cenach.
Dobierz części zamienne do Twojego auta!
Kształt wału korbowego wpływa na charakterystykę pracy silnika
Płaski i krzyżowy wał korbowy to kluczowe elementy silników spalinowych z czterema i ośmioma cylindrami, które mają ogromny wpływ na kulturę pracy jednostek napędowych. W silnikach czterocylindrowych zawsze znajduje się płaski wał korbowy. Z kolei w przypadku widlastych jednostek ośmiocylindrowych niemal zawsze natrafisz na krzyżowy wał korbowy. Jedynie w przypadku kilku sportowych modeli aut stosowany jest w silnikach V8 płaski odpowiednik. Regularne serwisowanie i wymienianie oleju to sprawdzony sposób na to, aby wał korbowy o dowolnym kształcie pracował długo i bezawaryjnie. Wybierz wysokiej jakości środki eksploatacyjne do swojego auta z bogatego asortymentu Inter Cars.
