Motor – teorie 4/4
print
Motor – teorie 4/4
Jiří Čech (2003-12-11)

Podle použití můžeme rozdělit konstrukce bloků na několik typů. V první řadě je rozdíl mezi bloky pro motory s rozvodem OHV a OHC. Dále podle použitého materiálu máme bloky litinové a z hliníkové slitiny. Hořčíková slitina se používá výjimečně, pouze v případě absolutní nutnosti snížit hmotnost motoru (závodní a letecké motory). Z hořčíkových slitin se často vyrábějí různá víka a olejové vany, ovšem ne v hromadné výrobě. Vynikajícím materiálem z hlediska pevnosti a hmotnosti je titan, ale výroba bloku z tohoto obtížně opracovatelného materiálu je extrémně drahá. Dalším rozdílem je blok pro motor chlazený kapalinou a vzduchem, také uspořádání válců ovlivňuje konstrukci motoru, blok pro řadové motory se řeší podle jiných kritérií, než blok pro V-motory. Významným hlediskem pro konstrukci je použitý typ válců, jestli jde o vložky vložené suché, mokré nebo vyrobené přímo v bloku. Také rozlišujeme bloky z jednoho kusu a bloky dělené.

 

Litinový blok:

 

Litina je velmi populární materiál pro výrobu bloků motoru, protože kromě dostatečné pevnosti má i vynikající vlastnosti pro funkci válce. Litina jako taková vzhledem k vysokému obsahu grafitu má velmi dobré kluzné vlastnosti a dostatečnou odolnost proti opotřebení, zvlášť pokud je ještě legovaná. Legování ale výrobu bloku prodražuje, proto se často blok odleje z litiny nelegované a z legované litiny se vyrobí pouze krátké válce, které se do bloku zalisují a opracují se společně s celým válcem. Legovaná vložka dosahuje asi do 60% výšky válce shora od hlavy, kde jsou nejvyšší tlaky a válec je nejvíce namáhán otěrem. Takovou konstrukci má např. motor Žiguli. Jindy se použije vyměnitelná vložka válce z kvalitnějšího materiálu, která umožní rychlejší výměnu v případě poruchy jednoho z válců, časté řešení u motorů velmi velkých objemů, kde výrazně zlevní případné opravy (motor se nemusí demontovat z vozidla nebo lokomotivy). Většinou se u motorů menších objemů válce vyrábí z jednoho kusu s blokem, opravy válců se provádějí po celkové demontáži motoru. Vzhledem k neustále se zvyšující se kvalitě výroby a snižování poruchovosti pístní skupiny bývají poruchy válců výjimečné. Výhoda litiny je kromě dobrých kluzných vlastností ve větším tlumení vibrací, proti hliníkovým slitinám asi 10x. Litinový blok odlitý s válci z jednoho kusu je velmi pevný a tuhý, což se příznivě projevuje na životnosti motoru. Litinové bloky snášejí lépe přetížení v provozu z rázů, jejich celková vyšší pevnost vytváří větší výkonovou rezervu, bloky se méně kroutí. Výroba litinových bloků je levnější, než bloků z hliníkových slitin. Nevýhodou litinových bloků je jejich vyšší hmotnost proti blokům ze slitin hliníku.

 

Litinový blok se vyrábí prakticky výhradně odléváním, snaha konstruktérů je vytvořit takový blok, který vyžaduje pro odlití co nejmenší počet jader. Čím menší počet jader, tím je odlitek přesnější a levnější. Po odlití se přímo do materiálu bloku vytvoří potřebné mazací kanály a závity pro šrouby. Po obrobení vnitřních ploch válců a uložení klikového hřídele je blok připraven k montáži.

 

Blok z hliníkových slitin:

 

Hliníková slitina se používá pro asi 3x nižší měrnou hmotnost, ale vzhledem k nižší pevnosti hliníkové slitiny musí mít silnější stěny a tak snížení hmotnosti je asi jen 50%. Hliníkové slitiny mají několik nevhodných vlastností, nedají se v nich vytvářet závity pro větší zatížení (hlava válců, víka uložení klikového hřídele), musí se zalévat speciální vložky, a to tak, aby byl konec závitu pod úrovní stěny bloku (platí i pro litinu, závit se neřeže od dosedací plochy). Ne že by materiál zatížení nevydržel, ale problémem je nutnost opakované montáže a demontáže, které závity přímo vyřezané v hliníkové slitině nedokáží zaručit. Vnitřní plocha válců z hliníkové slitiny má malou odolnost proti opotřebení a pokud se neprovede velmi drahá úprava povrchu nánosem odolných kovů, válce nelze prakticky používat. Proto se velmi často používají vložené válce z legované litiny. V nynější době se bloky z hliníkových slitin odlévají tlakově, což je technologie vhodná pro hromadnou výrobu. Obecně je přes všechny nevýhody při výrobě snaha o přechod z litiny na hliníkové slitiny, protože hledisko nízké hmotnosti začíná nabývat na významu.

 

Při odlévání bloků se velmi často pro vytvoření mazacích kanálů používá soustava ocelových trubek, které se zalijí do hliníkové slitiny, čímž odpadá složité vrtání mazacích kanálů. Pro menší pevnost se závity pro šrouby hlavy válců vytvářejí hlouběji v bloku a buď se použijí zalité ocelové závitové vložky, nebo se provede vyřezání závitu většího rozměru, do kterého se zašroubuje speciální závitová vložka, umožňující opakovanou demontáž šroubu. Odlitek se dále opracuje podobně jako odlitek litinový.

 

Konstrukce bloku:

 

Na konstrukci bloku má vliv řada činitelů:  uspořádání motoru (řadový, V-motor), počet uložení klikového hřídele, použitý typ vložky válců, typ rozvodu, materiál bloku, měrný výkon motoru, předpokládaná životnost atd. Řadový motor má výslednice sil uspořádané jinak, než V-motor a tak i konstrukce klikové skříně je odlišná. Nejvyšší tuhosti bloku, která má největší vliv na životnost a dosažitelný měrný výkon, se dosahuje v případě, že je blok v místě připevnění hlavy uzavřený (horní část má pouze otvory pro vložky a průtok chladící kapaliny) a kliková skříň je buď tunelová, nebo je dělená v ose klikového hřídele, spodní polovina slouží jako společné víko pro uložení klikového hřídele (jsou v ní vytvořena víka uložení klikových čepů). Šrouby připevňující hlavu válců jsou extrémně dlouhé a přenášejí síly ze spalovacích tlaků přímo do ložisek klikového hřídele, často spojují přes blok i spodní polovinu výše uvedeného typu. Blok může být lehčí, protože největší zatížení přenášejí pevnostní šrouby z velmi kvalitní oceli. Olejová náplň je umístěna mimo klikovou skříň, z prostoru klikové skříně je olej odčerpáván čerpadly. (Terminologicky jde o motor se suchou klikovou skříní.) Taková konstrukce se vyznačuje lehkostí, pevností, tuhostí a životností, protože každý díl prakticky přenáší nějaké zatížení, ale jakýkoli servisní zásah znamená prakticky celkovou demontáž motoru, protože povolením šroubů hlavy válců se motor z velké části rozloží. Jde o zcela výjimečnou konstrukci, která se v běžné výrobě nepoužívá. Tunelová skříň je také málo používaná, protože je výrobně náročná a tak se s ní setkáme jen u závodních a leteckých motorů. Tunelová skříň je vlastně jakýsi válec, do kterého se vloží z boku kliková křídel, která má odlišněji řešené uložení (čepy jsou uloženy do relativně velkých bloků), které se přišroubuje do klikové skříně. Vytvořenými otvory ve stěně tunelové skříně se protáhnou ojnice a upevní se k ojničním čepům klikového hřídele. Blok válců bývá často samostatný a připevňuje se šrouby, nebo bývá odlitý vcelku s klikovou skříní. Opět jde o motor se suchou klikovou skříní. Oba uvedené typy bloků se používají výhradně s rozvodem OHC nebo DOHC.

 

Nejčastějším řešením v hromadné výrobě je blok z jednoho kusu dělený pod osou klikového hřídele, klikový hřídel je upevněn pomocí vík kluzných ložisek šrouby v klikové skříni. Kliková skříň je uzavřena zespodu jednoduchým víkem, které slouží zároveň jako zásobník mazacího oleje. Hlava je přišroubována krátkými šrouby, které přenáší síly ze spalování do stěn bloku válců. Toto řešení je z opravářského hlediska velmi dobré, pro přístup ke klikovému ústrojí stačí sundat olejovou vanu bez další demontáže motoru, totéž platí při demontáži hlavy válců. Řešení bloku s dělící rovinou pod osou klikového hřídele pro dosažení potřebné tuhosti potřebuje více materiálu v oblasti uložení a přechodů z ložisek do desky válců, blok je tedy těžší. Blok s rozvodem OHV je složitější o část uložení vačkového hřídele, blok je těžší a často i méně tuhý. Vzduchem chlazené motory jsou konstruovány odlišně, základem je tuhá kliková skříň, ke které jsou dlouhými šrouby upevněny přes hlavy jednotlivé válce. Méně často používané řešení vzduchem chlazeného motoru je s nosným válcem, kdy je válec vyroben s přírubou v horní a dolní části, k horní se přišroubuje hlava válce, dolní část se přišroubuje ke klikové skříni. Největším rozdílem mezi vzduchem a kapalinou chlazenými motory je v roztečích válců, vzduchem chlazené motory mají rozteče výrazně větší z důvodu dosažení dostatečně velké plochy chladících žeber, proto i klikový hřídel je uložen vždy za každým zalomením. Vzduchem chlazené motory se často řeší jako V-motory, kdy celkový zastavěný prostor vychází výhodněji a proud chladícího vzduchu se lépe tvaruje.

 

Řídkou výjimkou jsou motory kombinované, kdy se hlava chladí kapalinou a válce vzduchem.

 

Vložky válců, válce:

 

Zde je nejvíce rozdílů v konstrukci. Nejrozšířenějším typem je litinová mokrá vložka, která má hlavní výhodu ve snadné vyměnitelnosti. Mokrá vložka je označení pro typ, který přichází do přímého styku s chladící kapalinou. Suchá vložka je typ, který se zalisovává do předvrtaného válce (nejčastěji používaný u bloků s hliníkových slitin, dnes se používá ojediněle). Konstrukčně stejně řešené jsou „suché“ vložky pro motory vzduchem chlazené. Rozdíl mezi mokrou a suchou vložkou je hlavně v ceně, mokrá vložka je levnější. Suchá vložka u kapalinou chlazených motorů má opodstatnění v případě požadavku na absolutní těsnost proti proniknutí chladící kapaliny do olejové náplně, nebo zvýšení tuhosti bloku. Rozdíl v ceně je dán nutností opracování obou stran vložky a ještě opracováním vložky v bloku z hliníkové slitiny. Styčná plocha vložky a válce musí být co nejjemněji opracovaná, aby se dosáhlo maximálního možného přestupu tepla mezi nimi, jinak hrozí přehřívání vnitřního povrchu vložky. Vložka se montuje vždy nasucho, i malé množství oleje zhoršuje přestup tepla. Dnes se suché vložky v sériové produkci nepoužívají.

 

Mokrá vložka je dnes nejrozšířenějším typem válce. Za dobu existence tohoto řešení se dospělo k několika konstrukcím vložky, které se od sebe liší prakticky v utěsnění vodního prostoru a provedení upevnění v bloku. Nejjednodušším a pro nepřeplňované motory vyhovujícím řešením je provedení známé z vozidle Škoda od typu Š 1000 MB do Škody Favorit včetně. Vložka se zasune do otvoru v klikové skříni, o kterou se opírá osazením asi v 1/4 spodní části, ke které je tlačena přes těsnění hlavou válců. Těsnění vodního prostoru má na starosti měděný kroužek, jeho tloušťka zároveň určuje přesah vložky nad hranou bloku (0,05 – 0,15 mm), nutný pro správné utěsnění spalovacího prostoru. Nevýhodou tohoto řešení je nemožnost volného tepelného roztahování vložky ve své ose, v extrémním případě přehřátí motoru se vložka má snahu soudečkovitě deformovat směrem dovnitř. (Vložka totiž není tvarově klasický válec, z vnější strany má zúžení stěny pro průtok chladící kapaliny. Výsledná síla při stlačení vložky má proto snahu stěnu válce deformovat směrem dovnitř.) Pro motory s větším tepelným zatížením se vložený válec řeší odlišně, blok se řeší jako nahoře uzavřený, kdy se vytváří pro vložku v horní části podpěrná plocha, o kterou se opře osazení vložky (vložka má zhruba tvar cylindru otočeného okrajem nahoru) a přes těsnění se dotáhne hlavou válců. Vložka je vůči klikové skříni volně posuvná, těsnění je řešeno pomocí O-kroužků z Vitonu, zasazených v drážkách ve spodní části válce, procházející vedením v klikové skříni. Z působení tepla se může válec volně roztahovat ve směru své osy, k deformaci tedy nedochází. Toto řešení má ale jeden nedostatek – chladící kapalina nedosahuje až k horní části válce, překáží tam materiál bloku, o který se vložka opírá. Z tohoto důvodu se často opěrná plocha vytvoří níže, vložka má osazení také posunuto, mezi touto plochou a hlavou válce vznikne dutina, která umožní proniknutí chladící kapaliny k horní části vložky až k hlavě válců. U motorů přeplňovaných se často horní část válce z vnější strany opatřuje drážkováním (miniaturními žebry) pro zvýšení styčné plochy s chladící kapalinou pro zvýšení odvodu tepla.

 

Mokrá vložka má silnější stěnu, než válec vytvořený přímo v bloku, zvětšuje tedy nutnou rozteč válců. Přestože je snahou konstruktérů vytvořit válce tak, aby byly omývány chladící kapalinou po celém obvodu, někdy se nevyhnou řešení, kdy jsou válce slité. Takový výsledek je častý v případě, kdy se do stejného bloku musí použít větší průměr pístu a stěna vložky by vyšla příliš tenká. Toto řešení se používá u válců odlitých společně s blokem. I když takové řešení teoreticky z působení tepla vede k deformaci vložky, v praxi často vyhoví, pokud není motor přeplňován. Jedno takové řešení bylo použito u upraveného motoru z Fordu Cortina 1600 pro F2, kdy požadavek na zvětšení vrtání při stejných rozměrech bloku byl řešitelný pouze slitím sousedních válců. Kupodivu tento motor z objemu 1 790 cm3 dával se vstřikováním benzínu 180 kW při 9 000 ot/min a pracoval velmi spolehlivě. Kromě litiny se na válce používá také ocel, která je pevnější a tak může mít válec tenčí stěnu. Takový válec se často pro zvýšení tuhosti a těsnosti do litinového bloku pájí, ovšem převažuje klasické uspořádání s těsnícími prvky.

 

V dřevních dobách automobilizmu se válce často odlévaly z litiny společně i s hlavou, hlavně pro letecké vzduchem chlazené motory. Tím se odstranil problém těsnění mezi hlavou a válcem, ovšem výroba byla obtížná a drahá. Později se často používaly válce do hlavy zašroubované, tím bylo možné řešit spojení rozdílných materiálů. Jednou zašroubovaná vložka do hlavy se po několika hodinách provozu již nedala bez poškození dílů demontovat a tak i toto řešení bylo s nástupem nových těsnících materiálů opuštěno. Jednodílné provedení vložky s hlavou se dost dlouho používalo i u motorů chlazených kapalinou, vodní prostor okolo válce se vytvořil přivařeným plechem. Výhoda tohoto řešení spočívala v tom, že chladící kapalina měla velmi dobrý přístup na všechna potřebná místa, včetně sedla výfukového ventilu.

 

Válce vzduchem chlazených motorů se vyrábějí několika způsoby, od klasického odlití z jednoho materiálu, přes odstředivé lití ze dvou různých materiálů až po zalisovávání žeber do základního tělesa válce. Pro malé motory se používají válce odlité výhradně z hliníkových slitin s vloženou litinovou vložkou, většinou zalitou již při výrobě. Válce s žebry se odlévají i z litiny, která má ovšem horší přenos tepla. Zvláštním řešením je odstředivé lití z litiny a mědi, kdy těžší měď vytvoří při rotaci žebra a lehčí litina plochu válce, oba materiály se velmi dobře spojí. Odlévané válce z hliníkové slitiny mívají někdy kluznou plochu potaženou tvrdochromem, nebo Nikasilem. Ovšem převažuje vložka z litiny, je to nejspolehlivější a nejlevnější řešení. V mnoha případech se používá i různými technologiemi zalisovávání žeber do stěny válce, takové řešení je ale drahé. Profil a velikost žeber se přizpůsobuje tepelnému namáhání konkrétního místa válce, proto se často žebra směrem ke spodní částí válce zmenšují. Velikost a počet žeber závisí kromě přenosu tepla také na mechanické pevnosti použitého materiálu. Proudění vzduchu okolo žeber brání upevňovací šrouby hlavy a sousední válce, směrem k nim se žebra musí zkrátit. Tyto vlivy se musí zohlednit při návrhu motoru a jeho měrného výkonu. Procentuální přenos tepla z žeber do proudícího vzduchu se zmenšuje se zvětšujícím množstvím vzduchu, snesitelná hranice rychlosti vzduchu je asi 50 m/s, později již příkon ventilátoru vysoce překročí chladící výkon, proto se pro větší množství odvedeného tepla musí zvětšit plocha žeber. Velká plocha žeber zase zvětšuje rozteč mezi válci a tím zvětšují rozměry a hmotnost motoru.

 

Materiálem pro válce hromadně vyráběných motorů je nejčastěji litina, méně často ocel, hliníkové slitiny s pokovenou či jinak upravenou kluznou částí se prakticky v hromadné výrobě nepoužívají z důvodu vysoké ceny. (Při návrhu materiálu válce je nutné si uvědomit základní poučku, že třecí dvojice ze stejného materiálu má vysoký koeficient tření (z výjimkou litiny, kde velký obsah grafitu snižuje suché tření v litině). Mazací olej sice koeficient tření výrazně sníží, ale při krátkodobém výpadku mazání, velmi častém u vozidlových motorů (studené starty atd.), se uvedené dvojice ze stejných materiálů rychleji opotřebují. Někdy se stejnému materiálu vyhnout nelze (ocel – ocel, např. ventil – páka atd.), v tom případě se povrch dvojice upravuje na rozdílnou tvrdost. Proto se válce z hliníkových slitin používají zcela výjimečně a mívají povrch nějakým způsobem upravený.)

 

Litina musí mít lamelární perlitickou strukturu s feritem a cementitem maximálně do 5%. Tato litina zajišťuje dobré mechanické vlastnosti s dobrou odolností proti opotřebení. Pro vyšší nároky se litina leguje chrómem a niklem, velmi dobré vlastnosti z hlediska opotřebení má litina s obsahem asi 0,5% fosforu (Š 781). Pro suchá pouzdra se používá odlišné legování, než pro pouzdra mokrá. Ocel pro válce má také určité předepsané složení, pokud nemáme takový materiál k dispozici, lze použít s velkým úspěchem např. ocel 12 060, která je pro válce určena. Kdysi jsem viděl výrobu válců pro závodní motory z materiálu přibližně tř. 15, ale přesné označení jsem nezjistil. Válce se vyrábějí s přesností na tisíciny mm, vnitřní povrch se honuje. Stopy po honování musí vytvářet křížové šrafování pod úhlem 22° - 32°, drsnost povrchu musí být v rozmezí 0,38 – 0,88 μm. Materiál se při honování nesmí vytrhávat nebo přehýbat, značí to nevhodnost materiálového složení válce.

 

U supersportů a závodních motorů se používají válce z hliníkové slitiny s upravenou kluznou vrstvou pokovením, nebo častěji velmi drahým Nikasilem (povrch je tvořen speciálně nanesenou vrstvou na bázi křemíku a niklu, která vytváří zvláštní druh povrchu, který pod mikroskopem vypadá jako souvislá vrstva stejně velkých žampionů těsně vedle sebe. Takový válec pro závodní Hondu stojí i 300 000 Kč!). Druhá alternativa je hliníkový válec a píst pokovený železem, nebo prvkem s podobnými kluznými vlastnostmi. Při určitém složení hliníkové slitiny je možné použít píst nepokovený, ale je nutné věnovat velkou pozornost záběhu. Tato varianta se ale pro značnou citlivost materiálů nepoužívá. Válce z hliníkových slitin mají výhodu v nízké hmotnosti a lepším odvodu tepla, ale jsou méně pevné, musí mít silnější stěnu.

 

Opotřebení válce:

 

Provozní opotřebení válce vzniká z působení mnoha faktorů. Všechny faktory jsou stejně důležité a pro snížení jejich vlivu musíme dodržovat několik zásad. Na snížení opotřebení má vliv mazací olej, který kromě mazací funkce také odplavuje částice otěru a brání styku zplodin spalování se stěnou válce. Největší opotřebení válce je v horní části, kdy se sčítá vliv vysokých teplot, tlaků, působení nespáleného paliva a nízké pístové rychlosti. Základem dobrého mazání je určitá drsnost stěny a prvního pístního kroužku. Stěna nesmí být příliš hladká, protože na ní špatně drží olej. První pístní kroužek se často potahuje vrstvou molybdenu, nebo častěji porézního chromu (kombinace chróm – litina je známa jako nejlepší třecí dvojice, při správném mazání prakticky nevykazuje opotřebení). Opotřebení v polovině válce má na svědomí vysoká pístová rychlost v tomto místě a působení částic otěru a karbonu. Teplota válce nesmí poklesnout pod kritickou hranici, kdy se nadměrně vytvářejí různé kyseliny.

 

Opotřebení v horní části válce:  první pístní kroužek vytváří velmi velký tlak na stěnu válce, v HÚ je ještě zvyšován působením spalovacího tlaku, který proniká pod kroužek do drážky. Protože je pístová rychlost rovna nule, nemůže se vytvořit hydrodynamická vrstva oleje a tak kroužek olej ze styčné plochy vytlačí. Při dalším pohybu směrem k DÚ tedy chvíli běží kroužek téměř na sucho, než se vytvoří nová hydrodynamická vrstva oleje mezi ním a válcem. Tato vrstva se vytváří pozvolna a její maximální tloušťka se začne vytvářet někde okolo 25% zdvihu od HÚ. Čím nižší jsou otáčky motoru, tím je toto negativní působení větší. Proto je velmi důležité mít první pístní kroužek opatřen nějakou kvalitní vrstvou čehosi, co sníží otěr materiálu i bez mazání olejem. Jako nejlepší materiál se ukázal tvrdochróm, molybden je o něco horší, ovšem záleží také na použitém materiálu válce. Molybden používala T 613. Rozdíl mezi opotřebení válce v HÚ a v místě výskytu dostatečné hydrodynamické vrstvy oleje je asi 450%, považujeme-li kvalitní mazání za 100%. Velký vliv na velikost opotřebení má teplota válce, protože mazací olej má svoje optimální vlastnosti při teplotách okolo 100° C. Ale o teplotě později.

 

Opotřebení v polovině válce:  od dosažení hranice cca 25% od HÚ se začíná projevovat vliv otěru válce z působení vysoké pístové rychlosti a nečistot v oleji. Nečistoty tvoří částice odřeného kovu z oblasti prvního pístního kroužku v HÚ a všudypřítomný karbon. Od udané hranice se opět prudce začíná zvyšovat opotřebení válce, které ale nedosahuje takové velikosti jako oblast prvního pístního kroužku v HÚ, opotřebení je jen asi dvojnásobné. Nejvyšší hranice je dosaženo skoro přesně v polovině zdvihu a směrem k DÚ pozvolna klesá. Nejmenší opotřebení (prakticky na úrovni 10% úrovně prvního pístního kroužku v DÚ) má válec až úplně ve spodní části, kam nedosahují pístní kroužky. Opotřebení válce v místě prvního pístního kroužku v DÚ je na úrovni vzdálenosti 25% od HÚ. Z tohoto rozboru vyplývá, že válec je skutečným válcem jen při montáži, za provozu se jeho vnitřní tvar výrazně změní.

 

Vliv paliva na opotřebení:  dalším velkým nepřítelem životnosti je nespálené palivo, které se dostává na stěny válce, kde ředí olej. Z tohoto pohledu je na tom nejhůře benzín a hlavně jeho lehké složky. Provoz s bohatou směsí (sytič a obohacení při plném výkonu) má tedy velmi významný vliv na zvýšení opotřebení válců. Nevhodné oktanové číslo paliva vedoucí k detonacím způsobuje často rozkmitávání stěn válců a nedefinovaný pohyb pístu ve válci, tím se naruší geometrický tvar součástí a to je další příčina opotřebení. Nafta je na tom z tohoto pohledu výrazně lépe, protože se do motoru nasává pouze čistý vzduch, vstřik paliva do horkého vzduchu způsobí jeho okamžité vznícení. Pokud je vstřikování správně seřízeno, nafta se na stěny válců prakticky nikdy nemůže dostat. Uspořádání vznětového motoru také brání nevzníceným kapičkám k doletu na stěnu válce, buď se vstřikuje do komůrky, nebo do spalovacího prostoru v pístu. I to je jeden z důvodů vyšší životnosti vznětových motorů proti zážehovým.

 

Teplota motoru:  motor jako tepelný stroj je konstruován na určitou provozní teplotu, při které mají všechny součásti vhodnou velikost a tím i optimální vůli vůči sobě. Největším nepřítelem životnosti válců je nízká teplota chladící kapaliny, protože teplota povrchu válce klesne pod tzv. kritickou hranici, která je asi 140° C. Při této teplotě válce nemá olej optimální teplotu a kromě špatných mazacích vlastností také špatně vytváří souvislý a soudržný film na stěně válce. Zplodiny pronikající ze spalovacího prostoru napomáhají vytváření kyselin (uhličitá, mravenčí, octová, dusičná, siřičitá, bromovodíková atd.) a agresivního CO a vodní páry. Kyseliny jsou korozivní jedna více než druhá, nejsilněji působí, kondenzují-li na stěně válce (píst potom tyto kyseliny vesele roztírá po celé ploše válce). Rosný bod závisí na okamžitém tlaku a teplotě a proto musí být teplota válce vždy vyšší, než teplota kritická. Nejhorších účinků docílíme před dosažením teploty chladící kapaliny 60° C, potom se negativní vlivy zmenšují. Minimálního působení je dosaženo v případě teploty chladící kapaliny vyšší než 80° - 85° C, vyšší teplota je ještě lepší (vypočítaná a laboratorně ověřená optimální teplota motoru je 120° C, ovšem problémem jsou motorové oleje, které teprve dnes dosahují patřičných parametrů pro tuto teplotu). Z tohoto důvodu je nutné zabezpečit co nejrychlejší spuštění motoru a uvedení na provozní teplotu. Vstupní teplota chladící kapaliny do motoru nesmí poklesnout pod 75° C a protože rozdíl mezi vstupem a výstupem z chladiče bývá asi 8° C, zabezpečení této podmínky se dosáhlo přechodem na vyšší provozní teplotu (dnes všeobecně 90° C). Dalším požadavkem je dobré odvětrání klikové skříně, aby se produkty spalování rychle odstraňovaly. Toto je dnes řešeno odsáváním do sání, kdy vytvářený podtlak zrychlí odvod spalin proti dříve používanému odvětrání přes zachycovač olejových par do ovzduší (kromě snížení množství spalin v klikové skříni je toto řešení předepsáno zákonem). (Použití sportovních kitů vzduchových filtrů toto odsávání neumožňuje, nemají možnost připojení odvzdušňovací hadice.) Konstrukce motoru musí být optimalizována z hlediska rozložení teplot, změny teploty po povrchu válce by měly být pokud možno nulové (nedosažitelný sen všech konstruktérů). Změny teplot z působení nevhodně řešeného proudění chladící kapaliny či proudění nasávané směsi nebo vzduchu způsobuje tepelné deformace válce a jeho zvýšené opotřebení. Totéž platí při nesprávné montáži, nerovnoměrně dotažené šrouby hlavy působí různá pnutí, které se snaží vyrovnat deformací válců nebo jiných poddajnějších částí. Z tohoto pohledu jsou lepší delší šrouby pro připevnění hlavy, které zasahují až k ložiskům klikového hřídele, deformace jsou vlivem pružnosti dlouhého šroubu menší.

 

Z pohledu teplot je na tom lépe motor chlazený vzduchem, rychleji se ohřívá a jeho tepelný stav je vyšší. V mezních provozních podmínkách je vzduchem chlazený motor výhodnější, nepotřebnost chladící kapaliny je velkou výhodou za extrémně nízkých teplot a větší rozdíl mezi teplotou válce a okolního vzduchu zase přináší větší výhodu v provozu při vysokých teplotách. Nevýhodou vzduchem chlazeného motoru je větší zastavěné místo, větší hlučnost samotného motoru, nutnost použití výkon odebírajícího ventilátoru chlazení, který dále zvyšuje hluk. Rozbor chladících podmínek bude v článku věnovaném chlazení.

 

Návrh bloku:

 

Návrh bloku se začíná od hlavy válců. Volí se umístění závitových částí pro šrouby hlavy, podle toho musí být řešena část bloku u válců. Umístění šroubů má významný vliv na rovnoměrnost přenosu sil do ložisek klikového hřídele, proto i návrh hlavy musí být přijatelně koncipován. Nejvýhodnějším řešením jsou šrouby umístěné tak, aby se síly přenášely přímo do ložisek, což nebývá často možné, hlavně u bloků OHV motorů. Pro co nejvyšší tuhost bloku je vhodné umístit vačkový hřídel rozvo

edit
cmc.fordclubs.org
 Created by BasicX, Zbynek | Nahoru | Home | E-mail
 
 Copyright © 2003 - 2009 CMC + CFC, všechna práva vyhrazena