11 min czytania
Wał korbowy to element większości silników spalinowych, które używane są we współczesnych pojazdach. Należy do wyjątkowo trwałych podzespołów i najczęściej działa sprawnie przez cały okres użytkowania samochodu. Mimo to nawet niewielkie uszkodzenia wału korbowego negatywnie wpłyną na działanie silnika, a w niektórych przypadkach mogą doprowadzić wręcz do rozsadzenia bloku silnika. Wyjaśniamy, co to jest wał korbowy, do czego służy i jakie awarie mogą się z nim wiązać.
Spis treści:
Wykorzystanie wału korbowego w silnikach tłokowych jest niezbędne, aby przenieść ruch posuwisto-zwrotny tłoków na ruch obrotowy kół. Ciekawostką jest jednak fakt, że nie wszystkie silniki stosowane w samochodach osobowych mają wały korbowe. Silniki Wankla wykorzystują obrotowy tłok o kształcie zbliżonym do trójkąta, dzięki czemu nie wymagają wału korbowego, a nawet zaworów. Mimo to we współczesnych samochodach spalinowych stosuje się niemal wyłącznie jednostki tłokowe, w których wał korbowy odgrywa istotną rolę.
Wał korbowy w samochodzie przenosi napęd na sprzężone z nim koło zamachowe, sprzęgło, skrzynię biegów a w konsekwencji na koła. Z tego względu jest to jeden z najbardziej trwałych i odpornych na uszkodzenia elementów w aucie. Aby jednak silnik mógł wygenerować moment obrotowy, niezbędna jest zamiana ruchu posuwisto-zwrotnego tłoków na ruch obrotowy wału. Podczas wybuchu mieszanki paliwowo-powietrznej w komorze spalania tłok wypychany jest bowiem w dół (lub w bok), a energia ta przenoszona jest za pomocą korbowodów na wał korbowy.
Zadaniem wału korbowego jest bowiem zamiana ruchu posuwistego, powstałego w wyniku eksplozji, na ruch obrotowy wału napędowego. Aby było to możliwe, wał korbowy wyposażony jest w wykorbienia z czopami, na których osadzone są stopy korbowodów. Czopy korbowe przesunięte są względem osi wału korbowego, dzięki czemu po eksplozji paliwa korbowód może wprawić wał w ruch obrotowy. O odpowiednie wyważenie wału korbowego dbają przeciwciężary, które stabilizują układ, a także koło zamachowe, nadające dzięki swej bezwładności płynność pracy silnika.
Przeczytaj również: Samochód gaśnie podczas jazdy? Sprawdź, co może być przyczyną!
Skumulowana w kole zamachowym energia kinetyczna jest w stanie podtrzymywać ruch wału nawet w silniku jednotłokowym, w którym cykl pracy następuje co drugi obrót wału. Zastosowanie większej liczby tłoków pozwala uzyskać lepszą kulturę pracy, dlatego większość współczesnych silników wyposażonych jest w trzy, cztery lub sześć cylindrów.
Budowa wału korbowego musi uwzględniać nie tylko ogromną wytrzymałość, ale i precyzję. Nawet niewielkie luzy mogłyby doprowadzić do zatarcia lub nawet rozsadzenia silnika. Jedną z takich usterek jest przesunięcie się panewki korbowodowej, czyli łożyska ślizgowego odpowiedzialnego za zmniejszenia tarcia pomiędzy czopem wału korbowego a stopą korbowodu. Jeśli panewka się zatrze lub przesunie, zakleszczony korbowód może wręcz przebić misę olejową lub doprowadzić do pęknięcia bloku silnika. Stąd też kuty wał korbowy silnika czterosuwowego wyposażony jest w kanaliki doprowadzające olej do czopów i panewek.
Skoordynowanie odpowiedniego momentu wtrysku mieszanki paliwowo-powietrznej, zapłonu, otwarcia zaworów oraz położenia tłoków w cylindrach wymaga ogromnej precyzji. Wszystkie te etapy uzależnione są od momentów, w których tłoki znajdują się w górnym lub dolnym martwym położeniu. W tych chwilach zmieniają się cykle robocze: pracy, wydechu, ssania i sprężania.
Przedwczesny lub zbyt późny zapłon paliwa prowadzi do nieprawidłowego i nadmiernego nacisku na korbowody, co często kończy się usterką układu korbowego lub przyspieszonym zużyciem cylindrów oraz pracujących w nich tłoków. Nie bez przyczyny otwarciem zaworów zawiaduje najczęściej wał korbowy, napędzający wałki rozrządu poprzez pasek lub łańcuch rozrządu. Zerwanie paska lub przeskoczenie łańcucha kończy się najczęściej kolizją tłoków z zaworami, czyli poważną usterką silnika.
Jakie są jednak objawy awarii samego wału korbowego? Uszkodzony wałek korbowy rozpoznasz po:
Kuty wał korbowy, stosowany w znacznej większości pojazdów, charakteryzuje się większą wytrzymałością niż wałek korbowy wykonany z odlewu. Mimo to podczas użytkowania pojazdu może się odkształcić lub poluzować, co spowoduje nieprawidłowe działanie silnika. Jakie usterki wału korbowego spotykane są najczęściej?
Do odkształceń wału korbowego dochodzi rzadko i zazwyczaj po gwałtownym nacisku korbowodu na wykorbienie, np. podczas spalania stukowego, po dostaniu się wody do cylindra lub nagłym zatrzymaniu silnika. Częściej jednak wygina się sam korbowód, nie wał korbowy. Wygięciu ulega więc raczej wałek korbowy kosiarki lub innego niewielkiego silnika, a nie samochodu.
Typowym uszkodzeniem wału korbowego samochodu jest zatarcie łożysk ślizgowych czopów korbowych lub czopów głównych. W konsekwencji panewki zacierają się i przemieszczają wewnątrz stopy korbowodu, co powoduje ich zagniecenie. Objawem powstałego w ten sposób luzu jest charakterystyczny, metaliczny odgłos, który może pojawiać się np. po odpuszczeniu gazu lub na biegu jałowym. Jeśli usłyszysz ten stukot, nie zwlekaj z remontem silnika. Nagłe zaklinowanie się motoru w trakcie jazdy jest bardzo niebezpieczne.
Wał korbowy znajduje się tuż przy misie olejowej i w dużej części obmywany jest olejem samoczynnie. Mimo to olej musi być doprowadzony magistralą do jego wewnętrznych, łożyskowanych części. Zatkanie kanalików olejowych jest w stanie doprowadzić do zerwania filmu olejowego i w konsekwencji przegrzania czopów wału. Z tego powodu duże znaczenie ma odpowiednia lepkość i czystość oleju, dlatego należy pamiętać o regularnej wymianie, co ok. 10-15 tys. km.
Przypadki pęknięcia wału korbowego są sporadyczne i dotyczą sytuacji, w której wał zostanie gwałtownie zatrzymany. Tak jak w przypadku wygięcia wału, dochodzi do tego po nagłym zatrzymaniu koła zamachowego, zaklinowaniu korbowodu, poluzowaniu przeciwciężaru, dostaniu się wody do silnika lub w innych sytuacjach generujących ogromne przeciążenia. Do pęknięcia mogą jednak przyczyniać się też wady materiałowe, osłabiające stalowy wał w konkretnym miejscu. Uszkodzenie materiału może powstać chociażby w momencie nieprofesjonalnej regeneracji wału, po przegrzaniu elementu (np. przy niskim stanie oleju) lub już w trakcie produkcji.
Wyciek oleju z uszczelniaczy wału korbowego często mylony jest z rozszczelnieniem misy olejowej. Tymczasem usterka ta nie dość, że jest trudniejsza w naprawie, to dodatkowo groźniejsza. Uszkodzenie simmeringu wału znajdującego się przy skrzyni biegów może doprowadzić do zaolejenia tarczy sprzęgła. Pojawia się wówczas problem ze ślizganiem się tarczy, co można łatwo zauważyć podczas jazdy. Samochód nie reaguje na dodanie gazu w odpowiedni sposób, a obroty silnika wzrastają niezależnie od prędkości pojazdu.
Jeśli natomiast wyciek pojawi się w uszczelniaczu zlokalizowanym przy napędzie rozrządu, skutki awarii mogą być jeszcze bardziej dotkliwe. Zaolejenie paska rozrządu może być przyczyną jego przeskoczenia lub pęknięcia. Jeśli natomiast olej dostanie się na pasek wieloklinowy osprzętu, w aucie może pojawić się problem z zasilaniem, klimatyzacją czy układem kierowniczym. Co ciekawe, w tej sytuacji ślizganiu się paska nie zawsze towarzyszy piszczenie – olej skutecznie zapobiega nieprzyjemnym dźwiękom.
Dowiedz się więcej: Zerwany pasek rozrządu – wszystkie niezbędne informacje
Do usterek właściwego wału korbowego dochodzi bardzo rzadko. Jest to nieskomplikowany, trwały element, który powinien znieść nawet największe przeciążenia. W większości sytuacji prędzej zniszczeniu ulegnie koło zamachowe, sprzęgło, skrzynia biegów, a nie sam wał. Uszkodzenie wału napędowego to najczęściej konsekwencja innych awarii, np. odkształcenia panewek, czopów lub stopy korbowodu. Jeśli mankamenty te zostaną wykryte wcześnie, wał korbowy pozostanie w nienagannym stanie.
W niektórych przypadkach jednak żywotność wału korbowego skracana jest przez nieprawidłową eksploatację silnika. Długotrwała jazda ze zbyt niskimi obrotami może prowadzić do zagniatania panewek i rozciągania stopy korbowodu, co kończy się powstaniem luzów. Jeśli silnik ma wysoki moment obrotowy, długotrwałe tolerowanie luzów wpływa na osiowość łożysk centralnych wału, a także umiejscowienie wykorbień.
Zabójcze dla silnika jest też spalanie stukowe, spowodowane przedwczesnym zapłonem benzyny. Zwane jest również spalaniem detonacyjnym i dotyczy silników o zapłonie iskrowym. Pojawia się wtedy, gdy źródłem zapłonu nie jest łuk elektryczny świecy zapłonowej, a inny czynnik. Czasem przyczyną spalania stukowego jest wysoka temperatura rozżarzonego elementu, połączona z wysokim ciśnieniem panującym w komorze spalania. Najczęściej jednak do spalania stukowego dochodzi po zatankowaniu benzyny o zbyt niskiej liczbie oktanowej, np. 78-oktanowej etyliny. Obecnie stosowane paliwa zawierają bezołowiowe środki przeciwstukowe (antydetonatory), a w silnikach montuje się czujnik spalania stukowego, co ma zapobiegać spalaniu detonacyjnemu.
Współczesnymi silnikami zawiaduje szereg czujników elektrycznych i nie inaczej jest w przypadku wału korbowego. Informacje o położeniu wału korbowego, a także jego prędkości obrotowej wpływają m.in. na ustalanie momentu wtrysku paliwa, kąta wyprzedzenia zapłonu, a także dobranie proporcji mieszanki paliwowo-powietrznej. Czujnik położenia wału korbowego współpracuje z tarczą pomiarową, która znajduje się na kole zamachowym silnika lub kole pasowym wału korbowego.
Objawy awarii czujnika położenia wału są charakterystyczne i dość szybko pozwalają zidentyfikować mankament. Po uszkodzeniu elementu najczęściej pojawia się problem z odpaleniem rozgrzanego silnika. Inny typowy symptom to nagłe gaśnięcie silnika po przejechaniu kilku kilometrów. W wielu przypadkach silnik przechodzi w tryb awaryjny, w trakcie którego ma ograniczoną moc. Zapaleniu się kontrolki check engine towarzyszy ograniczenie prędkości obrotowej, np. do 3500 obr./min. Usterkę czujnika położenia wału łatwo pomylić z zatarciem pompy paliwa, dlatego najlepiej od razu odczytać kody błędów za pomocą interfejsu diagnostycznego.
Podczas kompleksowego remontu silnika wiele jego elementów można zregenerować. Naprawa wału korbowego silnika polega na napawaniu, szlifowaniu i polerowaniu braków oraz nierówności. Równie ważnym etapem regeneracji jest wyważanie całego układu. Oprócz wyważenia wału korbowego sprawdzana jest też jego współpraca z nowymi panewkami, korbowodami oraz kołem zamachowym. Końcowy efekt musi być pozbawiony jakichkolwiek drgań, które mogłyby obniżyć żywotność silnika.
Regenerację wału przeprowadza się najczęściej wraz z kompletem innych usług, takich jak planowanie głowicy samochodowej, honowanie cylindrów czy wymiana pierścieni tłokowych. Mowa tu o pełnym remoncie silnika, który wykonywany jest np. po obróceniu panewki, zerwaniu paska rozrządu czy innej poważnej usterce. W wielu przypadkach remont silnika jest lepszym rozwiązaniem niż zakup używanej jednostki o nieznanym stanie. Niestety zakup nowego lub prawie nowego silnika jest często niemożliwy.
– wyjaśnia ekspert Q Service Castrol.
Jeśli chcesz więc naprawić wał korbowy lub przynajmniej sprawdzić, czy to on odpowiada za problemy z działaniem silnika, skorzystaj z usług profesjonalnego serwisu samochodowego. Listę renomowanych warsztatów z Twojej okolicy znajdziesz w wyszukiwarce www.qservicecastrol.eu.
Eksperci Q Service Castrol to zespół doświadczonych fachowców: dziennikarzy motoryzacyjnych, inżynierów i mechaników. Razem opisują współczesną i sentymentalną motoryzację, odkrywają dla Was tajemnice techniki, budowy pojazdów, ich serwisowania i pielęgnacji.
Przygotowane przezEksperci Q Service Castrol
