Przyczyny i objawy awarii korbowodu – ceny i naprawa

Silnik spalinowy może napędzać samochód, dzięki temu, że w cylindrach przemieszcza się tłok, a jego ruch jest przenoszony na obrót wału korbowego. Aby to umożliwić, potrzebny jest łącznik pomiędzy tymi elementami. Jest nim właśnie korbowód, którego uszkodzenia, chociaż nie zdarzają się często, niemal zawsze oznaczają poważną awarię silnika. Jak je rozpoznać i co należy wtedy zrobić? Jaka jest budowa i z czego wykonany jest korbowód? Dzięki temu artykułowi dowiesz się wszystkiego na jego temat. 

Korbowody są elementami, których kształt i budowa zmieniły się chyba w najmniejszym stopniu od początków istnienia silników tłokowych. Już w niektórych silnikach parowych, na przykład w pierwszym samochodzie Carla Benza, wyglądał on w sposób bardzo zbliżony do współczesnych korbowodów w jednostkach napędowych aut. Powód tego stanu rzeczy jest jeden, taka konstrukcja korbowodu jest optymalna i najprostsza, a jej zmiany nie wnoszą niczego pozytywnego do pracy silnika. Dlatego ten tekst będzie dotyczyć każdego spalinowego silnika tłokowego, bez względu na to, ile ma lat. 

Z artykułu dowiesz się między innymi:

• co to jest korbowód i do czego służy;
• z jakich elementów i materiałów zbudowany jest korbowód;
• w jaki sposób dochodzi do uszkodzenia korbowodu, czym się to objawia i jakich napraw wymaga silnik po awarii korbowodu.

Korbowód – co to jest?

Korbowód jest łącznikiem pomiędzy tłokiem a wałem korbowym. Jest z nimi połączony wahliwie za pośrednictwem łożysk ślizgowych. Jego zadaniem jest przeniesienie ruchu tłoka na wykorbienie wału korbowego. Wszystkie wymienione elementy: wał korbowy, korbowody i tłoki, tworzą razem układ korbowo-tłokowy, który jest „sercem” silnika – jego najważniejszym elementem mechanicznym, którego działaniu podporządkowane są wszystkie inne układy jednostki napędowej. 

Sam korbowód jest prostą częścią mechaniczną, jednak podlega działaniu dużychsił i porusza się z ogromną prędkością. Z tego powodu musi być precyzyjnie wykonany i wyważony, aby silnik w czasie pracy nie wpadał w wibracje wzdłuż osi wału. 

Korbowód – budowa

Gdy wiesz już, jaką prace wykonuje korbowód, warto skupić się na jego budowie. Korbowód składa się z:

• główki, w którą zazwyczaj wciśnięta jest tuleja ślizgowa;
• trzon, łączącego główkę ze stopą;
• stopy służącej do zamocowania korbowodu na wale;
• panewek, łagodzących tarcie spowodowane obracaniem się czopów wału korbowego.

Główka jest węzłem łączącym korbowód z tłokiem. Wewnątrz główki umieszczona jest cienkościenna tulejka wykonana ze stopów miedzi, w której osadza się sworzeń tłokowy. 

Trzon korbowodu to jego ramię, czyli element, który łączy główkę ze stopą. Jest to prosty element metalowy, przeważnie o przekroju dwuteowym (dwie połączone „nóżką” litery T), dzięki czemu można utrzymać wysoką wytrzymałość przy obniżeniu masy. 

Stopa korbowodu składa się z dwóch części, stopy właściwej i pokrywy. Górna część jest połączona z trzonem, natomiast pokrywa jest dokręcana do niej od dołu. Stopa okala panewkę korbowodową na czopie wału, zamykając mechanicznie układ ruchu. W niektórych silnikach, na przykład motocyklowych czy stosowanych w narzędziach, jednostkach dwusuwowych stopa korbowodu nie jest rozdzielana. Wówczas demontaż wymaga rozebrania wału korbowego (w takich przypadkach poszczególne części wału są łączone na wcisk).

Stopy przeważnie „przecięte” są ukośnie względem osi czopa wału. Dzięki temu możliwe jest wyjęcie tłoka z korbowodem bez demontażu wału korbowego. Wymiar górnej części stopy, która jest podzielona w ten sposób, jest mniejszy od średnicy cylindra i w razie potrzeby można wysunąć go do góry po zdjęciu głowicy. 

Budowa panewki korbowodowej jest dość złożona. W stopie korbowodu osadzają się panewki cienkościenne wykonywane z taśm stalowych. Na powierzchni stali nakładane są specjalne warstwy, mające zapewnić wytrzymałość i niski współczynnik tarcia. Dawniej były to zwykle stopy łożyskowe, przeważnie cynowo-ołowiowe (skład takiego stopu to 60–85% ołowiu, 5–20% cyny, 5–217% antymonu i do 6% miedzi). W nowszych silnikach stosowano stopy z aluminium, na które nanoszone galwanicznie lub natryskowo były dodatkowe warstwy ślizgowe. Obecnie stosowane są także intermetale, czyli stopy o strukturze ceramicznej, które łączą cechy metali i ceramiki. Chociaż cechy powłok intermetalicznych wskazują, że są one idealnym rozwiązaniem do panewek, jest to bardzo droga technologia, dlatego są one stosowane niemal tylko w silnikach wyczynowych, na przykład w Formule 1. 

Z czego wykonany jest korbowód?

W nisko wysilonych jednostkach napędowych korbowód wykonany jest z żeliwa, jednak współcześnie to stosunkowo rzadko stosowane rozwiązanie. Elementy z tego materiału znaleźć można w silnikach kosiarek czy tańszych skuterów. 

Obecnie do budowy korbowodu wykorzystuje się najczęściej stal stopową (zwykle 0,3–0,4% węgla) z domieszką takich metali jak chrom, molibden czy nikiel. Korbowody stalowe są odkuwane i poddawane obróbce cieplnej. Pozwala to na polepszenie wytrzymałości na uszkodzenia oraz zmęczeniowej.

W silnikach osiągających wysokie prędkości obrotowe i o dużym wysileniu stosowane są korbowody ze stopów aluminium, miedzi oraz niklu lub magnezu. Wykonuje się je metodą odkuwania, podobnie jak stalowe. W przypadku korbowodów aluminiowych używane są także stopy odlewnicze (domieszka krzemu, cynku i miedzi). Dzięki zastosowaniu odlewania korbowodów możliwe jest przyspieszenie ich produkcji, ponieważ stopy te wykazują dobre właściwości wytrzymałościowe bez specjalistycznej obróbki cieplnej. 

Uszkodzony korbowód – przyczyny i objawy

Korbowód to bardzo mocny element wykonany ze specjalnych, opisanych wcześniej, stopów metali. Dlatego do jego uszkodzenia dochodzi dość rzadko.

 Awarie tego elementu można podzielić na dwie grupy:

• udarowe,
• zmęczeniowe.

Uszkodzenia udarowe powstają w wyniku zderzenia się tłoka z powierzchnią nieściśliwą. Może być to urwana główka zaworu lub ciało obce, które przypadkowo trafiło do cylindra podczas naprawy. Do zderzenia może dojść również w przypadku niewłaściwego ustawienia rozrządu lub jego przestawienia się z powodu zbyt słabo napiętego paska, a także przy zerwaniu się paska rozrządu. Wówczas tłok uderza w otwarty zawór i może to doprowadzić do wygięcia lub pęknięcia korbowodu. 

Do zniszczenia udarowego można zaliczyć także uszkodzenia spowodowane dostaniem się wody do cylindra. Zagrożenie to dotyczy przede wszystkim silników wysokoprężnych, gdzie przestrzeń pomiędzy tłokiem a głowicą jest bardzo mała. Wówczas woda zaciągnięta przez dolot (np. podczas zbyt szybkiego przejazdu przez głęboką kałużę) sprężana jest w cylindrze do ciśnienia, które powoduje, że stawia opór równy warstwie stali. 

Uszkodzenia zmęczeniowe to zwykle pęknięcia główki lub stopy korbowodu, rzadziej dochodzi do zniszczenia trzonu. Zmęczenie metalu zachodzi podczas jego pracy. Element, na który działa zmienna temperatura i duże siły, ugina się i zmienia swoje wymiary w cyklach. Powoduje to miejscowe zmiany struktury metalu, przeważnie punktowe utwardzenie. Jeżeli będą one wystarczająco rozległe, to pod wpływem dalszych nacisków utwardzone fragmenty nie będą mogły pracować i dojdzie do ich pęknięcia. 

Po czym poznać, że uszkodzony został korbowód? Budowa silnika jest na tyle złożona, że z wygiętym lub pękniętym korbowodem nie będzie on pracować. Jeżeli uda się go uruchomić, będzie pracować nierówno, często z wyraźnym metalicznym stukaniem. Jeżeli podejrzewasz, że doszło do zderzenia się tłoka z zaworem lub usłyszałeś, że w silniku znalazł się jakiś luźny element metalowy, zgaś go jak najszybciej. 

Obrócone panewki – najczęstsza awaria 

Uszkodzeniem, z którym możesz spotkać się o wiele częściej niż ze zniszczeniem samego korbowodu, jest obrócenie się panewek korbowodowych.

Panewka korbowodowa przeważnie składa się z dwóch półpanewek. Osadzane są one w stopie i utrzymywane na miejscu przez specjalne wyżłobienia lub „wąsy”. W panewce znajdują się otworki, przez które do łożyska wpływa olej silnikowy. Jeżeli z powodu nadmiernego zanieczyszczenia oleju lub awarii znalazły się w nim większe drobiny i opiłki metalu, otwór będzie niedrożny, dojdzie do zatarcia się łożyska ślizgowego. Siła tarcia zerwie panewkę z gniazda i doprowadzi do jej przemieszczenia. 

Obrócenie panewki może być spowodowane jej zużyciem. To naturalny proces w elementach pracujących w warunkach tarcia. Dojdzie do niego szybciej w wypadku, gdy właściciel nie będzie dbał o smarowanie silnika, na przykład przedłużając okresy pomiędzy wymianami oleju czy rezygnując z wymiany filtra. Nawet w optymalnych warunkach smarowania tarcie występuje i warstwy na panewkach wytrą się i pomiędzy korbowodem a czopem wału powstanie luz. Przy odpowiedniej obsłudze nie dojdzie do tego szybko – zwykle po kilkuset tysiącach kilometrów. 

Do obrócenia panewki może dojść również pod wpływem uderzeń i wibracji. Luz sprawia, że w czasie ruchu tłoka stopa korbowodu uderza w czop wału. Powoduje to tzw. stukanie panewek, czyli charakterystyczny metaliczny stukot, który słychać przede wszystkim przy zwiększaniu prędkości obrotowej.

Jeżeli panewka się obróci, bez względu na przyczynę, stukanie będzie jeszcze głośniejsze i słyszalne bez względu na prędkość obrotową. Może też dojść do unieruchomienia silnika. 

Uszkodzenie korbowodu lub panewek – co zrobić i ile to kosztuje?

Jakie konsekwencje może mieć uszkodzenie korbowodu i jakie naprawy będą konieczne w takim wypadku? Na te pytania odpowiedział nam ekspert Inter Cars.

Jeżeli korbowód pęknie lub wygnie się, zwykle oznacza to poważniejszą awarię silnika. Należy założyć, że w takim wypadku potrzebny jest pełny remont silnika lub przynajmniej wymiana zestawu tłoków z korbowodami i remont głowicy. Jeżeli doszło do urwania się główki zaworu lub w cylindrze znalazł się inny metalowy element, przeważnie zniszczy on także ściany cylindra. W zależności od budowy silnika i głębokości uszkodzeń będzie to wymagało szlifu cylindrów, wymiany tulei cylindrowych lub nawet wymianę całego bloku silnika.

W przypadku pęknięcia i urwania się korbowodu często zniszczenia są na tyle duże, że najlepszym wyborem jest kupno całej jednostki napędowej na wymianę. 

Zatarcie, zużycie lub obrócenie się panewek powoduje, że w silniku mogą znaleźć się spore opiłki metalu, a połączenie pomiędzy korbowodem a wałem stanie się niestabilne. Wibracje i uderzenia wywołane luzem, mogą prowadzić do dalszych zniszczeń w obrębie korbowodu, wału korbowego i łożysk głównych. Jeżeli nie zlekceważysz pierwszych objawów, czyli stukania panewek, to naprawa nie będzie droga, ponieważ wystarczy, że wymienisz panewki na nowe. Warto przy okazji wymienić olej i filtr oraz sprawdzić, czy pompa nie uległa uszkodzeniu. 

Do zatarcia może dojść także w obrębie górnej panewki. Zwykle sworzeń obraca się w jej wnętrzu w czasie pracy silnika. Panewka jest smarowana przez specjalny kanał olejowy lub przez mgłę olejową. W pierwszym przypadku zatarcie może wiązać się z zatkaniem kanału, w drugim zwykle problemem jest praca pompy oleju lub innych elementów układu smarowania. To prowadzi do zacierania się także innych elementów silnika, na przykład wałka rozrządu. 

Bez względu na charakter awarii w obrębie korbowodu, niemal zawsze konieczna jest interwencja mechanika, często wiążąca się z pełnym remontem silnika. 

Koszt zakupu zestawu panewek może różnić się znacząco. Do niektórych silników komplet kosztuje poniżej 100 zł. W przypadku bardziej złożonych jednostek napędowych może osiągać ceny ponad 1000 zł. Bardzo podobnie kształtuje się cena samych korbowodów. Jedna sztuka może kosztować około 100 zł, ale i przekraczać 1000 zł.

To ile zapłacisz w warsztacie, zależy od zakresu prac i zniszczeń. Jeżeli potrzebna będzie tylko wymiana panewek korbowodowych, zwykle powinna kosztować ona poniżej 500 zł. Gdy konieczne będzie wyjęcie silnika do remontu, to za sam montaż i demontaż zwykle zapłacisz 1000–1500 zł. Dochodzą do tego ceny obróbki skrawaniem (szlifowania cylindrów, obróbki głowicy), innych części i pracy mechaników. W przypadku poważnych awarii koszty mogą przekroczyć nawet 10 000 zł, a w przypadku aut luksusowych często będzie to kwota nawet dwu lub trzykrotnie wyższa. 

Przypominamy, że zatarte lub zużyte panewki, są najczęstszą awarią w obrębie korbowodu. Jeśli potrzebujesz więc nowych, ponieważ stare zaczęły stukać, kupisz je w Inter Cars. W naszym sklepie dostaniesz również inne części układu korbowego, takie jak łożyska, czy też sam korbowód. Sprawdź już teraz szeroką ofertę części zamiennych uznanych producentów.

Korbowód – podsumowanie

Po lekturze artykułu wiesz, jakie znaczenie ma korbowód, czyli łącznik pomiędzy tłokiem a wałem korbowym. Zbudowany jest z główki, trzonu, stopy i panewek. Jego uszkodzenia dzielą się na udarowe i zmęczeniowe. Dzięki tej wiedzy będziesz w stanie zareagować na ewentualny problem i uniknąć części zniszczeń, ograniczając koszty naprawy. Korbowód to na tyle istotna część silnika, że każdy kierowca powinien znać podstawowe informacje na jego temat.