Què és un cigonyal en un cotxe i com funciona

Cigonyal en un cotxe

Un cigonyal és una part d’un motor de cotxe que és accionada per un grup de pistons. Transfereix el parell al volant, que al seu torn fa girar els engranatges de transmissió. A més, la rotació es transmet als eixos de l'eix de les rodes motrius.

Tots els cotxes sota el capó dels quals estan instal·lats motors de combustió interna, equipat amb aquest mecanisme. Aquesta peça està creada específicament per a la marca del motor i no per al model de cotxe. Durant el funcionament, el cigonyal es frega contra les característiques estructurals del motor de combustió interna on està instal·lat. Per tant, a l’hora de substituir-lo, els minders sempre presten atenció al desenvolupament d’elements de fregament i per què van aparèixer.

Com és l’eix de cigonyal, on es troba i quin tipus de mal funcionament hi ha?

Història del cigonyal

Com a producte autònom, el cigonyal no va aparèixer durant la nit. Al principi, va aparèixer la tecnologia de la manivela, que s'aplicava en diversos camps de l'agricultura, així com en la indústria. Per exemple, les manovelles accionades a mà s'utilitzaven des del 202-220 dC. (durant la dinastia Han).

Una característica distintiva d'aquests productes era la manca d'una funció per convertir els moviments alternatius en rotació o viceversa. A l'Imperi Romà (segles II-VI dC) es van utilitzar diversos productes fets en forma de manivela. Algunes tribus del centre i del nord d'Espanya (celtibers) utilitzaven molins de mà articulats, que funcionaven segons el principi de la manivela.

A diferents nacions, aquesta tecnologia s'ha millorat i s'ha utilitzat en diferents dispositius. Molts d'ells es van utilitzar en mecanismes de gir de rodes. Al voltant del segle XV, la indústria tèxtil va començar a utilitzar tambors de manivela sobre els quals s'enrotllaven madeixes de fil.

Però la manivela sola no proporciona rotació. Per tant, s'ha de combinar amb un altre element que permeti la conversió dels moviments alternatius en rotació. L'enginyer àrab Al-Jazari (va viure del 1136 al 1206) va inventar un cigonyal complet que, amb l'ajuda de bielles, era capaç de realitzar aquestes transformacions. Va utilitzar aquest mecanisme a les seves màquines per aixecar aigua.

Sobre la base d'aquest dispositiu, es van anar desenvolupant diversos mecanismes. Per exemple, un contemporani de Leonardo da Vinci, Cornelis Corneliszun, va construir una serradora que funcionava amb un molí de vent. En ell, el cigonyal realitzarà la funció oposada a la del cigonyal del motor de combustió interna. Sota la influència del vent, girava l'eix que, amb l'ajuda de bielles i bieles, convertia els moviments de rotació en moviments alternatius i mogué la serra.

A mesura que es va desenvolupar la indústria, els cigonyals van guanyar cada cop més popularitat a causa de la seva versatilitat. El motor més eficient fins ara es basa en la conversió del moviment alternatiu en moviment de rotació, que és possible gràcies al cigonyal.

Per a què serveix un cigonyal?

Com ja sabeu, a la majoria de motors de combustió interna clàssics (sobre com poden funcionar altres motors de combustió interna, llegiu en un altre article) hi ha un procés de conversió de moviments alternatius en moviment de rotació. El bloc de cilindres conté pistons amb bieles. Quan una barreja d’aire i combustible entra al cilindre i s’encén per una espurna, s’allibera molta energia. Els gasos en expansió empenyen el pistó cap al punt mort inferior.

Tots els cilindres estan muntats en bieles, que al seu torn s’uneixen a les juntes de biela del cigonyal. A causa del fet que el moment d’activació de tots els cilindres és diferent, s’exerceix un efecte uniforme sobre el mecanisme de manovella (la freqüència de vibració depèn del nombre de cilindres del motor). Això fa que el cigonyal giri contínuament. A continuació, el moviment de rotació es transmet al volant d'inversió, des d'ell a través de l'embragatge fins a la caixa de canvis i després a les rodes motrius.

Per tant, el cigonyal està dissenyat per convertir tot tipus de moviments. Aquesta peça sempre es crea amb molta precisió, ja que la neteja de rotació de l’eix d’entrada a la caixa de canvis depèn de la simetria i de l’angle d’inclinació calibrat amb precisió de les manovelles entre si.

Materials a partir dels quals està fabricat el cigonyal

Per a la fabricació de cigonyals s’utilitza acer o ferro dúctil. El motiu és que la peça està sotmesa a una forta càrrega (parell elevat). Per tant, aquesta part ha de ser d'alta resistència i rigidesa.

Per a la fabricació de modificacions de ferro colat s’utilitza la fosa i es forgen modificacions d’acer. Per donar la forma ideal, s’utilitzen torns controlats per programes electrònics. Després que el producte tingui la forma desitjada, es lija i, per fer-lo més fort, es processa amb altes temperatures.

Estructura del cigonyal

El cigonyal s’instal·la a la part inferior del motor directament per sobre del dipòsit d’oli i consta de:

• el diari principal: la part de suport de la peça sobre la qual està instal·lat el coixinet principal del carter del motor;
• diari de biela: parades per a bieles;
• galtes: connecta totes les revistes de biela amb les principals;
• dit del peu: la part de sortida del cigonyal, sobre la qual està fixada la politja del mecanisme de distribució de gas (sincronització);
• vástago: la part oposada de l’eix, a la qual està unit el volant, que acciona els engranatges de la caixa de canvis, l’arrencador també hi està connectat;
• contrapesos: serveixen per mantenir l’equilibri durant els moviments alternatius del grup de pistons i alleujar la càrrega de la força centrífuga.

Les revistes principals són l'eix del cigonyal i les bieles sempre es desplacen alternativament en la direcció oposada les unes de les altres. Es fan forats en aquests elements per subministrar oli als coixinets.

Una manovella de cigonyal és un conjunt format per dues galtes i un cargol de biela.

Anteriorment, es van instal·lar modificacions prefabricades de cigonyals als cotxes. Actualment, tots els motors estan equipats amb cigonyals d’una sola peça. Es fabriquen amb acer d’alta resistència mitjançant la forja i l’encès de torns. Les opcions menys costoses es fabriquen amb ferro colat mitjançant la fosa.

A continuació, es mostra un exemple de creació d’un cigonyal d’acer:

3 Trituració de cigonyal Procés totalment automatitzat

Per a què serveix un sensor de cigonyal?

DPKV és un sensor que determina la posició del cigonyal en un moment determinat. Aquest sensor s’instal·la sempre en vehicles amb encès electrònic. Obteniu més informació sobre l’encesa electrònica o sense contacte aquí.

Per tal que la mescla aire-combustible es subministri al cilindre en el moment adequat i també s’encengui a temps, cal determinar quan cada cilindre realitza la carrera adequada. Els senyals del sensor s’utilitzen en diversos sistemes electrònics de control de vehicles. Si aquesta part no funciona, la unitat de potència no podrà arrencar.

Hi ha tres tipus de sensors:

• Inductiu (magnètic). Al voltant del sensor es forma un camp magnètic al qual cau el punt de sincronització. L'etiqueta de temps permet a la unitat de control electrònic enviar els impulsos desitjats als actuadors.
• Sensor Hall. Té un principi de funcionament similar, només el camp magnètic del sensor és interromput per una pantalla fixada a l’eix.
• Icptica. També s’utilitza un disc dentat per sincronitzar l’electrònica i la rotació del cigonyal. Només en lloc d’un camp magnètic s’utilitza un flux lluminós que cau sobre el receptor del LED. L'impuls cap a l'ECU es forma en el moment de la interrupció del flux de llum.

Per obtenir més informació sobre el dispositiu, consulteu el principi de funcionament i el mal funcionament del sensor de posició del cigonyal en una revisió independent.

Forma de cigonyal

La forma del cigonyal depèn del nombre i la ubicació dels cilindres, del seu ordre de funcionament i de les curses que realitza el grup cilindre-pistó. Depenent d'aquests factors, el cigonyal pot ser amb un nombre diferent de revistes de biela. Hi ha motors en què la càrrega de diverses bieles actua sobre un coll. Un exemple d’aquestes unitats és un motor de combustió interna en forma de V.

Aquesta peça s’ha de fabricar de manera que durant la rotació a velocitats elevades es minimitzi al màxim la vibració. Es poden utilitzar contrapesos en funció del nombre de bieles i de l’ordre en què es generin els flamarats del cigonyal, però també hi ha modificacions sense aquests elements.

Tots els cigonyals es divideixen en dues categories:

• Cigonyals de suport complet. El nombre de revistes principals s’incrementa en un en comparació amb la biela. Això es deu al fet que als laterals de cada pern de biela hi ha suports, que també serveixen com a eix del mecanisme de la biela. Aquests cigonyals s’utilitzen amb més freqüència perquè el fabricant pot utilitzar material lleuger, cosa que afecta l’eficiència del motor.
• Cigonyals de coixinets parcials. En aquestes parts, hi ha menys revistes principals que les crank. Aquestes peces estan fetes de metalls més resistents perquè no es deformin i es trenquin durant la rotació. No obstant això, aquest disseny augmenta el pes del mateix eix. Bàsicament, aquests cigonyals es van utilitzar en motors de baixa velocitat del segle passat.

La modificació del suport complet ha demostrat ser més lleugera i fiable, per tant, s’utilitza en motors de combustió interna moderns.

Com funciona un cigonyal en un motor de cotxe

Per a què serveix un cigonyal? Sense ella, el moviment del cotxe és impossible. La peça funciona segons el principi de rotació dels pedals de la bicicleta. Només els motors de cotxes fan servir més bieles.

El cigonyal funciona de la següent manera. Una barreja aire-combustible s’encén al cilindre del motor. L’energia generada empeny el pistó cap a fora. Això posa en moviment una biela connectada a la manovella de l'arbre de cigonyal. Aquesta part fa un moviment de rotació constant al voltant de l'eix del cigonyal.

En aquest moment, una altra part situada a la part oposada de l’eix es mou en la direcció oposada i fa baixar el següent pistó al cilindre. El moviment cíclic d’aquests elements condueix a una rotació uniforme del cigonyal.

Així es converteix el moviment alternatiu en moviment rotatiu. El parell es transmet a la politja de distribució. El funcionament de tots els mecanismes del motor depèn de la rotació del cigonyal: la bomba d’aigua, la bomba d’oli, el generador i altres accessoris.

Depenent de la modificació del motor, pot haver-hi d'una a 12 bieles (una per cilindre).

Per obtenir detalls sobre el principi de funcionament del mecanisme de manovella i la varietat de les seves modificacions, consulteu el vídeo:

Lubricació de les juntes de cigonyal i biela, principi de funcionament i característiques de diferents dissenys

Possibles problemes i solucions del cigonyal

Tot i que l’eix de cigonyal és de metall resistent, pot fallar a causa d’una tensió constant. Aquesta peça està sotmesa a esforços mecànics del grup de pistons (de vegades la pressió sobre una manovella pot arribar a les deu tones). A més, durant el funcionament del motor, la temperatura al seu interior puja a diversos centenars de graus.

A continuació s’expliquen alguns dels motius de l’avaria d’una part component del mecanisme de manovella.

Bully of manivella colls d'una manovella

El desgast de les juntes de biela és un mal funcionament habitual, ja que en aquesta unitat es genera força de fricció a alta pressió. Com a conseqüència d’aquestes càrregues, apareixen treballs al metall que impedeixen el lliure moviment dels coixinets. Per això, el cigonyal s’escalfa desigualment i posteriorment es pot deformar.

Ignorar aquest problema està ple de vibracions fortes al motor. El sobreescalfament del mecanisme condueix a la seva destrucció i, en una reacció en cadena, a tot el motor.

El problema es resol mitjançant la mòlta de les bieles. Al mateix temps, el seu diàmetre disminueix. Per garantir que la mida d’aquests elements sigui la mateixa en totes les bieles, aquest procediment s’ha de realitzar exclusivament en torns professionals.

Com que després del procediment, els buits tècnics de la peça es fan més grans, després de processar-se, s’hi instal·la un inserció especial per compensar l’espai format.

La confiscació es produeix a causa d’un baix nivell d’oli al carter del motor. A més, la qualitat del lubricant afecta l’aparició d’un mal funcionament. Si l'oli no es canvia a temps, s'espesseix, de manera que la bomba d'oli no pot crear la pressió necessària al sistema. El manteniment oportú permetrà que el mecanisme de la maneta funcioni durant molt de temps.

Tall de clau de manovella

La clau de manovella permet transferir el parell motor de l’eix a la politja motriu. Aquests dos elements estan equipats amb ranures on s’insereix una falca especial. A causa del material de baixa qualitat i de la càrrega elevada, en alguns casos es pot tallar aquesta peça (per exemple, quan el motor està encallat).

Si les ranures de la politja i el KShM no estan trencades, n'hi ha prou amb substituir simplement aquesta clau. En motors antics, aquest procediment pot no produir el resultat desitjat a causa de la reacció a la connexió. Per tant, l’única manera de sortir de la situació és substituir aquestes peces per altres de noves.

Desgast del forat de la brida

Una brida amb diversos orificis per connectar un volant s’uneix al vástago del cigonyal. Amb el pas del temps, aquests nius es poden trencar. Aquestes falles es classifiquen com a desgast per fatiga.

Com a resultat del funcionament del mecanisme sota càrregues pesades, es formen microesquerdes en parts metàl·liques, a causa de les quals es formen depressions individuals o grupals a les articulacions.

El mal funcionament s’elimina forant els forats per obtenir un diàmetre de cargol més gran. Aquesta manipulació s’ha de realitzar tant amb la brida com amb el volant.

Fuites del segell d’oli

S'instal·len dos segells d'oli a les revistes principals (un a cada costat). Eviten fuites d’oli per sota dels coixinets principals. Si el greix arriba a les corretges dentades, això reduirà significativament la seva vida útil.

Poden aparèixer fuites de segells d’oli pels motius següents.

1. Vibració del cigonyal. En aquest cas, l’interior de la caixa de farciment es desgasta i no s’adapta perfectament al coll.
2. Llarg temps d'inactivitat al fred. Si es deixa la màquina al carrer durant molt de temps, el segell d’oli s’asseca i perd la seva elasticitat. I a causa de les glaçades, ho fa.
3. La qualitat del material. Les parts pressupostàries sempre tenen una vida laboral baixa.
4. Error d'instal·lació. La majoria dels mecànics s’instal·laran amb un martell, empenyent suaument el segell d’oli sobre l’eix. Per tal que la peça funcioni més temps, el fabricant recomana utilitzar una eina dissenyada per a aquest procediment (un mandril per a coixinets i segells).

Molt sovint, els segells d’oli es desgasten alhora. Tot i això, si només cal substituir-ne un, també s’hauria de canviar el segon.

Mal funcionament del sensor del cigonyal

Aquest sensor electromagnètic s’instal·la al motor per sincronitzar el funcionament de l’injector i el sistema d’encesa. Si està defectuós, no es pot engegar el motor.

El sensor de cigonyal detecta la posició de les cigonyals al centre mort del primer cilindre. Basant-se en aquest paràmetre, la unitat de control electrònic del vehicle determina el moment d'injecció de combustible a cada cilindre i el subministrament d'una espurna. Fins que no es rep un impuls del sensor, no es genera cap espurna.

Si falla aquest sensor, el problema es resol substituint-lo. Només s’hauria de seleccionar el model que s’ha desenvolupat per a aquest tipus de motors, en cas contrari els paràmetres de la posició del cigonyal no es correspondran amb la realitat i el motor de combustió interna no funcionarà correctament.

Servei de cigonyal

No hi ha peces al cotxe que no necessitin inspecció, manteniment ni substitució periòdica. El mateix passa amb els cigonyals. Com que aquesta peça està constantment sotmesa a una forta càrrega, es desgasta (això passa especialment ràpidament si el motor sol experimentar inanició d’oli).

Per comprovar l'estat del cigonyal, s'ha de retirar del bloc.

El cigonyal es retira en la següent seqüència:

• Primer cal buidar l’oli;
• A continuació, heu de treure el motor del cotxe i, a continuació, se’n desconnecten tots els elements;
• El cos del motor de combustió interna es capgira amb el palet;
• En el procés de desmuntatge del muntatge del cigonyal, cal recordar la ubicació dels taps principals del coixinet: són diferents;
• Es desmunten les cobertes del suport o dels coixinets principals;
• Es retira la junta tòrica posterior i es retira la peça del cos;
• S'eliminen tots els coixinets principals.

A continuació, comprovem el cigonyal, en quin estat es troba.

Reparació i cost d'un cigonyal danyat

El cigonyal és una peça extremadament difícil de reparar. El motiu és que aquesta peça funciona a altes rpm sota càrregues pesades. Per tant, aquesta part ha de tenir una geometria perfecta. Això només es pot aconseguir amb equips d'alta precisió.

Si el cigonyal s'ha de rectificar a causa de l'aparició de llacunes i altres danys, aquest treball ha de ser realitzat per un tècnic professional amb equips especials. Per restaurar un cigonyal desgastat, a més de la mòlta, necessita:

• Neteja dels canals;
• Substitució de coixinets;
• Tractament tèrmic;
• Equilibri.

Naturalment, aquest treball només el poden realitzar especialistes altament qualificats, i per això necessitaran molts diners (el treball es realitza amb equips cars). Però això és només la punta de l'iceberg. Abans que el mestre comenci a reparar el cigonyal, s'ha de treure del motor i després instal·lar-lo correctament al seu lloc. I això és un residu addicional en el treball d'un cuidador.

El cost de totes aquestes obres depèn del preu del mestre. Això s'ha d'aclarir a la zona on s'estan realitzant aquests treballs.

No té sentit reparar només el cigonyal quan es desmunta completament el motor, de manera que és millor combinar immediatament aquest procediment amb la revisió del motor de combustió interna. En alguns casos, és més fàcil comprar un motor contractat (importat d'un altre país no sota el capó d'un cotxe i sense recórrer el territori d'aquest país) i instal·lar-lo en lloc de l'antic.

Algorisme per comprovar l'arbre de cigonyal:

Per determinar l’estat d’una peça, s’ha de rentar amb gasolina per eliminar l’oli residual de la superfície i dels canals d’oli. Després del rentat, la peça es neteja amb un compressor.

A més, la comprovació es realitza en la següent seqüència:

• Es realitza una inspecció de la peça: no hi ha estella, rascades ni esquerdes, i també es determina la quantitat de desgast.
• Tots els passos de petroli es purgen i es purgen per identificar possibles bloquejos.
• Si es troben rascades i esgarrapades a les juntes de la biela, la peça està subjecta a rectificat i posterior poliment.
• Si es detecten danys als coixinets principals, s’han de substituir per uns de nous.
• Es realitza una inspecció visual del volant. Si presenta danys mecànics, es canvia la peça.
• S'examina el coixinet muntat al dit. En cas de defectes, es prem la peça i es prem una de nova.
• Es comprova el segell d’oli de la tapa de l’arbre de lleves. Si el cotxe té un quilometratge elevat, s’ha de substituir el segell d’oli.
• S'està substituint el segell a la part posterior de l'arbre del cigonyal.
• Es comproven tots els segells de goma i, si cal, se substitueixen.

Després de la inspecció i el manteniment adequat, la peça es torna al seu lloc i el motor es munta en ordre invers. Després de completar el procediment, el cigonyal ha de girar sense problemes, sense esforços ni sacsejades.

Mòlta de cigonyal

Independentment de quin material estigui fet l’eix del cigonyal, tard o d’hora es formarà un treball sobre ell. En les primeres etapes de desgast, per allargar la vida útil d’una peça, es va moldre. Com que el cigonyal és una peça que ha de tenir una forma perfecta, el procés de rectificat i polit ha de ser realitzat per un torner entès i experimentat.

Farà tota la feina pel seu compte. Només la compra de coixinets de biela de reparació (són més gruixuts que els de fàbrica) depèn del propietari del cotxe. Les peces de reparació difereixen pel seu gruix i hi ha les mides 1,2 i 3. Depenent de les vegades que s’ha cimentat l’eix cigonyal o del grau de desgast del mateix, es compren les peces corresponents.

Per obtenir més informació sobre la funció DPKV i el diagnòstic dels seus mal funcionaments, consulteu el vídeo:

Sensors de cigonyal i arbre de lleves: principi de funcionament, avaries i mètodes de diagnòstic. Part 11

Vídeo sobre el tema

A més, mireu un vídeo sobre com es restaura el cigonyal:

Restauració de cargols del cigonyal mitjançant revestiment

Preguntes i respostes:

On és el cigonyal? Aquesta peça es troba a la carcassa del motor sota el bloc de cilindres. Les bieles amb pistons al costat oposat s’uneixen als colls del mecanisme de manovella.

Quin és un altre nom del cigonyal? Cigonyal és un nom abreujat. El nom complet de la peça és cigonyal. Té una forma complexa, els elements integrals de la qual són els anomenats genolls. Un altre nom és el genoll.

Què impulsa el cigonyal? El cigonyal està connectat al volant on es transmet el parell. Aquesta part està dissenyada per convertir moviments alternatius en moviments de rotació. El cigonyal és accionat per l'accionament alternatiu dels pistons. La mescla aire / combustible s’encén al cilindre i desplaça el pistó connectat a la manovella de l’eix del cigonyal. A causa del fet que es produeixen els mateixos processos en els cilindres adjacents, el cigonyal comença a girar.