Jakýkoliv výňatek či přetisk obsahu serveru Škoda TechWeb může být použit jinde pouze s písemným svolením provozovatelů serveru, jež jsou uvedeni výše.
| Copyright © 1999-2000, Petr Váňa & Panda internet studio Jakýkoliv výňatek či přetisk obsahu serveru Škoda TechWeb může být použit jinde pouze s písemným svolením provozovatelů serveru, jež jsou uvedeni výše. |
Teorie motoru 5. (srozumitelný popis)
Rubrika: Motor
Publikován: 18. května 2004
Návrh hlavy válce za?íná volbou materiálu hlavy, tvaru spalovacího prostoru a typu chlazení hlavy (vzduchem, kapalinou). Materiál hlavy je d?ležitou veli?inou, protože u hliníkových slitin, které dnes p?evažují, není možné vytvá?et sedla ventil?, vedení ventil? a závity pro zapalovací sví?ky p?ímo v materiálu hlavy, používají se vložky z odoln?jších materiál?, které se zalisovávají s velkým p?esahem. Toto vyžaduje jiné tvarové ?ešení inkriminovaných míst. Typ chlazení zase ur?uje vzdálenost mezi válci, vzduchem chlazená hlava zabírá více místa a je mén? tuhá, v?tšinou se u víceválc? ?eší jako hlava pro jeden válec, kolik válc?, tolik hlav. Zde vzniká komplikace s realizací rozvodu OHV i OHC, který siln? omezuje optimální rozložení chladících žeber. ?ty?ventilové provedení u vzduchem chlazeného víceválce je velmi obtížn? ?ešitelný problém.
V základním provedení se dnes p?evážn? používají spalovací prostory t?ech typ?: miskový, klínovitý a st?echovitý. První dva najdete výhradn? u dvouventilových provedení, st?echovitý je ur?en pro ?ty?ventilová provedení, je ale možné ho použít i u provedení dvouventilového. Popis vlastností t?chto spalovacích prostor? v?etn? prostoru p?lkulového najdete v I. díle Teorie motor?. U motor? vzn?tových se ješt? volí provedení kom?rkové a nebo s p?ímým vst?ikem. Kom?rka komplikuje výrobu, její uložení musí být kvalitní a je nutné zajistit dobré chlazení. P?ímý vst?ik nafty zase vše nezvykle zjednoduší, protože spalovací prostor se vytvá?í v pístu a tak hlava klasický spalovací prostor nemá, jde o rovnou plochu, kde jsou jen svisle umíst?né ventily a vst?ikovací tryska (podobn? je na tom hlava pro Heron?v spalovací prostor, místo vst?ikovací trysky se použije zapalovací sví?ka). Jakmile máme spalovací prostor a po?et ventil? zvolený, hledáme polohu pro umíst?ní zapalovací sví?ky a ?ešíme tvar a umíst?ní sacích a výfukových kanál?.
Obr.1 Tvary spalovacích prostor?: a) miskový, b) klínový (Škoda, VAZ), c) st?echovitý
Obr.2 Spalovací prostor Heron Obr.3 ?ešení ?ty?ventilového rozvodu s p?lkulovým spalovacím prostorem
motoru BMW, p?íliš komplikované vzhledem k p?ínosu, nepoužívá se
Sací kanály musí zajistit dobré pln?ní válc?, nesmí tedy mít ostré ohyby a zm?na pr??ezu by nem?la nastat; pokud je nezbytná, p?echod by m?l být pozvolný a mezi pr??ezem na za?átku kanálu na okraji hlavy a sedlem ventilu by nem?la p?ekro?it 10%. Kanály mají mít kruhový tvar, d?íve dost ?asto používané ?tvercové nebo obdélníkové kanály zhoršují pln?ní motoru, ventil má kruhový talí?ek a zm?na tvaru kanálu z hranatého na kruhový vede k turbulencím sm?si, omezujícím pln?ní válce. Sací kanál vzn?tového motoru s p?ímým vst?ikem má svoje zvláštnosti, jeho tvar je ?áste?n? šroubovitý a má za úkol uvést hmotu vzduchu ve válci do rota?ního pohybu okolo svislé osy válce. V tomto p?ípad? je dokonce nutné, aby se kanál sm?rem k ventilu zužoval.
Výfukový kanál se také d?lá kruhový, ovšem zde nejsou tak kritické podmínky (proud?ní je pod v?tším tlakem) a tak se ?asto d?lá z d?vodu úspory místa kanál oválný, zvláš? pokud jsou kanály vyvád?ny na jednu stranu hlavy (uvolní místo pro kanály sací). D?ležitým p?edpokladem je mít výfukové kanály v hlav? válc? co nejkratší aby zbyte?n? neoh?ívaly chladící kapalinu. U výfukového kanálu je d?ležité krytí d?íku ventilu proti p?sobení horkých spalin, vedení ventilu bývá delší a zasahuje více do výfukového kanálu, pokud p?íliš škrtí pr?to?ný profil, je t?eba v t?chto místech výfukový kanál upravit. Zvláštním p?ípadem je ?ty?ventilové provedení, kde spolu sousedí dva výfukové kanály, nejužší místo mezi sedly t?chto ventil? (tzv. m?stek) je tepeln? velmi výrazn? namáháno a je t?eba chlazení tohoto místa v?novat zvláštní pozornost.
Sací a výfukové kanály vyvedené na jednu stranu hlavy by m?ly být prost?ídány, pokud spolu sousedí výfukové kanály, je zapot?ebí v?novat v?tší pé?i tomuto místu z hlediska chlazení a tepelného roztahování.
Obr.4 P?íklady rozmíst?ní kanál? v hlav?
Spole?n? s kanály je t?eba dbát i na druh rozvodu a umíst?ní šroub?, rozvod OHC p?ináší nemalé komplikace p?i návrhu, protože nap?. jeden centráln? umíst?ný va?kový h?ídel u ?ty?ventilového provedení komplikuje optimální umíst?ní zapalovací sví?ky mezi ventily uprost?ed spalovacího prostoru. Mazací kanál pro rozvod nebývá problémem, pokud pro n?j není místo, vytvo?í se p?ídavnou trubkou. Upev?ovací šrouby nemohou být rozmíst?ny libovoln?, ur?ité rozložení je nutné z d?vodu vyvinutí rovnom?rného tlaku na sty?nou plochu hlavy s válci. Minimální po?et šroub? hlavy = (po?et válc? x 2) + 2, u ?ty?válce OHC je to tedy 10 ks. Hlavy s rozvodem OHV mají šroub? více, protože je nutno p?itáhnout i tu ?ást, která slouží k pr?chodu rozvodových ty?ek. V?tší po?et šroub? signalizuje problémy p?i návrhu, kdy nebylo možné z d?vodu rozložení kanál? a prostor? pro chladící kapalinu umístit šrouby do optimálních míst.
Obr. 5 Empirické hodnoty velikosti kanál? a ventilového talí?e a tvaru sacích kanál? v oblasti ventilu
Jakmile máme tyto ?ásti vy?ešené, ?ešíme chlazení hlavy. U b?žných sériových motor? proudí kapalina hlavou zhruba podéln? od prvního po poslední válec. Není to p?esný popis, protože se do hlavy p?ivádí chladící kapalina od každého válce a tím se tok kapaliny komplikuje. Vstup chladící kapaliny bývá zespodu od válc? r?zn? velkými otvory v t?sn?ní hlavy válc?, velikostí a umíst?ním t?chto otvor? se reguluje rovnom?rnost proud?ní. Chladící prostory nesmí mít žádné slepé kouty, kde by kapalina neproudila a tak vznikla možnost vytvá?ení parních polštá??, omezující proud?ní chladící kapaliny. D?ležité je mít zajišt?no chlazení sedel výfukových ventil?, i krátké výpadky v odvodu tepla vedou k rychlé tepelné deformaci sedla a snížení životnosti tohoto místa nebo dokonce celé hlavy. Správné proud?ní chladící kapaliny se zjiš?uje vizuáln? na pr?hledných modelech hlavy, zjišt?né nedostatky se ?eší p?idáváním p?epážek a zm?nou pr??ez? otvor? v t?sn?ní hlavy. Nejv?tším problémem je chlazení m?stku mezi výfukovými ventily u ?ty?ventilových motor?, ?asto se po provozních zkouškách musí hlava p?epracovat. Pokud není možné zajistit p?ívod chladící kapaliny k m?stku mezi ventily p?irozenou cestou, vkládají se p?ívodní trubi?ky, kterými se na inkriminované místo voda p?ivádí nucen?. Nejv?tším problémem je uchladit vzduchem chlazenou ?ty?ventilovou hlavu vzn?tového motoru, mezi všemi svisle a rovnob?žn? umíst?nými ventily a kanály je málo místa a p?ivést dostatek vzduchu k m?stku mezi ventily je skute?n? problém. Proud?ní chladící kapaliny m?že být také obrácen?, nejd?íve chladící kapalina vstupuje z boku u 1. válce do hlavy a na druhé stran? je p?es otvory v t?sn?ní hlavy u posledních dvou válc? odvád?na p?es válce na stejnou stranu motoru, kde do motoru vstoupila. Takto má ?ešené chlazení Volha, hlava má nižší teplotu, ?áste?n? oh?átá kapalina proudí p?es válce, které jsou tedy teplejší, vyšší teplota válc? ú?inn?ji zabra?uje vytvá?ení korozívních slou?enin uvnit? válc?. Teplota válc? se po studeném startu zvyšuje rychleji, než u prvn? popsaného provedení.
Provedení chladících systém? je velmi rozmanité, nap?. existují motory, které mají hlavu válc? chlazenou kapalinou a válce vzduchem. D?ležité je po?ítat s minimálním pr?m?rem pro vnit?ní proud?ní kapaliny 8 mm, pokud je dob?e zvládnuta slévárenská technologie, je možné po?ítat s 6 mm.
Obr. 6 Chlazení m?stku mezi výfukovými ventily a) kapalinou b) vzduchem
Obr. 7 P?íklady ?ešení chlazení obtížn? p?ístupných míst
Usm?rn?ní vedení chladící kapaliny v hlav? a) pouzdry, b) trubkami, c) kanály v nálitcích d) trubkou p?ímo od
vodního ?erpadla
U motor? vysokovýkonných (závodních speciál?) se chlazení hlavy ?eší odlišn?. Hlava válc? je rozd?lena p?epážkami na jednotlivé segmenty podle po?tu válc?, každý segment má samostatný p?ívod chladící kapaliny, a to vždy ze strany výfukových ventil?. Kapalina proudí p?í?n? a je odvád?na vn? umíst?ným potrubím (nebo odlitým kanálem, p?ípadn? otvory mezi hlavou a blokem) v oblasti sacích kanál? dol? k válc?m. Kapalina tedy proudí od hlavy p?es válce sm?rem dol?, tedy obráceným sm?rem, než je to b?žné u sériových motor?. Takové provedení se vyzna?uje dobrým odvodem tepla z m?stku mezi výfukovými ventily, nižší a rovnom?rn?jší teplotou hlavy a naopak vyšší teplotou válc?. Nižší teplota hlavy zvyšuje odolnost proti detonacím, teplejší válce naopak kladou menší odpor pohybu píst?. Rozd?lení chlazení na jednotlivé válce zajistí rovnom?rné tepelné zatížení všech hlav a válc?, tedy nenastává p?ídavné namáhání z rozdíl? teplot jednotlivých ?ástí motoru v ose klikového h?ídele. Rovnom?rnému proud?ní stejného množství chladící kapaliny p?es jednotlivé válce se napomáhá vkládáním škrtících prstenc? r?zných pr?m?r? do p?ívodního nebo výstupního potrubí.
Pevnostní výpo?et:
Pevnost hlavy je po?ítána podle maximálních spalovacích tlak? p?i detonacích v?etn? bezpe?nostních koeficient?, výsledkem jsou hodnoty pro normální provoz dosti p?edimenzované. Po?ítá se vlastn? jen síla desky spalovacích prostor?, ostatní tak n?jak vychází automaticky, spíše se u st?n hledá n?jaká rezerva, kde materiál spíše ubrat kv?li úspo?e materiálu. V?tším problémem než samotná pevnost je tuhost hlavy, jakékoli v?tší kroucení hlavy je nep?ípustné. Tuhost hlavy je ale zaru?ena její výškou. Aby se tam všechny kanály dob?e vešly, musí mít hlava n?jakou minimální výšku, která je ?asto v?tší než její ší?ka. Celý návrh se d?íve provád?l empiricky, jednotlivé tlouš?ky st?n se volily podle násobku vrtání válce D. Nap?. pro litinovou hlavu je tlouš?ka dna hlavy 0,06 – 0,08 D, výška hlavy 0,4 – 1,0 D, zatížené st?ny mají 0,05 – 0,08 D. Pro dvoudobé a vzduchem chlazené hlavy jsou hodnoty odlišné. U hliníkových slitin jsou koeficienty v?tší. Krom? pevnosti je také d?ležitý pr??ez st?n a p?epážek, který je d?ležitý pro dostate?ný odvod tepla ze st?n spalovacího prostoru a okolí sedla výfukového ventilu. Dnes je pevnostní výpo?et otázkou po?íta?ových program?.
Materiál hlavy:
Používají se litina a hliníková slitina. D?íve se d?laly pokusy i s slitinami m?di, které sice dob?e odvád?jí teplo, ale jsou drahé. Litina je levná a má v?tší pevnost, sedla ventil?, vodítka ventil?, závity pro zapalovací sví?ky se vytvá?í p?ímo v materiálu hlavy. Hliníková slitina je leh?í, mén? tepla p?ijímá a lépe ho odvádí, teplota povrchu spalovacího prostoru hliníkové hlavy je proto nižší, ovšem rozdíl není výrazný a tak velké zvýšení kompresního pom?ru pouze zm?nou materiálu hlavy nelze dosáhnout (v?tšinou lze kompresní pom?r zvýšit o 0,5 stupn?, v ideálním p?ípad? asi o 1 stupe?). Hliníková slitina je ale mén? pevná, st?ny hlavy musí být siln?jší a tak rozdíl v hmotnosti hlavy litinové a z hliníkové slitiny neodpovídá rozdíl? m?rných hmotností. Hliníková slitina má menší modul pružnosti, v?tší tepelnou roztažnost a je dražší než litina. K tomu p?istupuje ješt? problém osazování sedel a vodítek ventil? a závitových vložek pro zapalovací sví?ky, spalovacích kom?rek, vst?ikovacích ventil? a díl? rozvodu z kvalitn?jších materiál?, než je litina na hlavy válc?.
Hlavy litinové i z hliníkové slitiny se odlévají, pouze v p?ípad? vzduchem chlazených leteckých motor? se vyráb?jí hlavy jako kované z hliníkové slitiny ve složení 4% Cu, 0,7% Mg, 2% Ni a zbytek je Al. Po odlití se musí odstranit z chladících prostor? slévárenský písek, vysype se otvory pro p?ívod kapaliny a dalšími zvlášt? k tomu navrženými otvory, které se potom zaslepí speciálními zátkami z hliníkového nebo pozinkovaného plechu, které zárove? slouží jako tzv. mrazové zátky. V p?ípad? zamrznutí chladící vody led vytla?í zátky z otvor? a tudy se m?že tepeln? (spíše „mrazov?“) led roztáhnout a nedojde k roztržení hlavy. Po odstran?ní písku se hlava obrobí na speciálních strojích, kde se vytvo?í všechny geometricky p?esné otvory pro sedla, vodítka ventil? atd. a po oh?evu na ur?itou teplotu se u hliníkových hlav nalisují podchlazená sedla a vodítka, p?ípadn? se našroubují závitové vložky pro zapalovací sví?ky a díly rozvodu. Univerzální technologický postup není možné popsat, protože každý výrobce má svoje technologie, které se od konkurence ?asto liší (n?kdo vložky lisuje, jiný jich ?ást zalévá atd.). Každý výrobce se snaží použít takovou technologii odlévání, která p?ináší co nejmén? spot?ebovaného materiálu. Snaha je tedy o co nejmenší po?et jader, ?ím mén? jader, tím v?tší p?esnost odlitku, p?esn?jší odlitek umožní použití menšího množství materiálu. Metoda p?esného lití by byla velmi výhodná (odpadlo by mnoho obráb?cích krok?), ale v sériové produkci se nepoužívá pro její vysokou cenu.
Sedla a vodítka ventil? u hliníkových hlav se vyráb?jí z velmi kvalitních legovaných materiál? nebo speciáln? legovaných litin, litina je velmi vhodná na vodítka ventil?. Provedení sedel a opracování míst hlavy pro jejich nalisování se musí v?novat velká pé?e, sedla jsou teplotn? zna?n? namáhána a tak musíme zajistit velmi dobrý odvod tepla p?es materiál hlavy. Sty?né plochy se brousí a tvarov? upravují tak, aby se z rozdílné tepelné roztažnosti nedeformovaly, jinak hrozí jejich popraskání s následnou havárií motoru. D?ležité je pojistit sedla proti možnosti uvoln?ní, krom? velkého p?esahu se n?kdy používají i r?zné drážky po vn?jším obvodu sedla, do kterých se hliníková slitina po vychladnutí nap?chuje, p?ípadn? se d?lá kuželovitý tvar nejvzdálen?jšího vn?jšího okraje od spalovacího prostoru. Šroubovaná sedla sice usnad?ují montáž a p?ípadnou demontáž, ale h??e odvádí teplo a v b?žn? se proto nepoužívají. Sedla se nalisovávájí s velkým p?esahem, ?asto se sedlo siln? podchladí a hlava se oh?eje nad provozní teplotu, aby bylo možné v?bec možné sedla nalisovat do správné polohy. Nalisovaná sedla mají výhodu v tom, že je možné dob?e vyrobit difuzorový tvar sedla, který zlepšuje pln?ní p?i malých zdvizích ventilu a optimalizuje proud?ní sm?si do válce. Technologie výroby sedel a vodítek ventil? se za?íná orientovat na práškovou metalurgii, která umožní vyráb?t tyto díly s minimálním odpadem a prakticky libovolného tvaru. Dob?e navržené vodítko ventilu z pórovitého materiálu, vyrobené slinutím, zlepší mazání d?íku ventilu a tím prodlouží jeho životnost. Závitové vložky pro zapalovací sví?ky se bu? lisují, nebo se používá speciální šroubovací závitová vložka Amecoil nebo jiné zna?ky. Vložky Amecoil se používají také na opravy poškozených závit? v litinových hlavách, vy?eže se závit o v?tším pr?m?ru, do kterého se tato vložka zašroubuje a rozklepnutím okraj? nebo jiným zp?sobem se zajistí proti vyšroubování.
Ventily:
Ventily pat?í mezi mechanicky a tepeln? výrazn? namáhané díly motoru. Používá se kvalitní legovaná ocel a další tvrdé materiály pro zpevn?ní sedla ventilového talí?e a sty?né plochy d?íku s vahadlem. Tvar a technologické provedení ventil? je výsledkem empirie, za doby vývoje motor? došlo k ov??ení n?kolika konstrukcí ventil?, které se používají podle typu motoru a jeho zatížení. Ventily se vyráb?jí nej?ast?ji z jednoho materiálu, v n?kterých p?ípadech u velmi velkých ventil? se z d?vodu úspory náklad? vyrábí hlava ventilu z odlišného (kvalitn?jšího) materiálu, než d?ík a ob? ?ásti se spojují svá?ením. V tom p?ípad? je nutné použít takové materiály, které jsou vzájemn? sva?itelné. Ventily se ?asto zpev?ují kováním, zvlášt? v p?ípad? tepeln? více namáhaných motor?.
Talí? ventilu má za úkol t?snit kanál v??i spalovacímu prostoru a musí být takového provedení, aby nadm?rn? nebránil pr?chodu sm?si nebo vzduchu do válce, nebo naopak spalin ven z válce. Na talí? ventilu jsou rozdílné požadavky podle toho, jestli jde o sací nebo výfukový ventil a jak je výkonov? motor namáhán. Nejd?ležit?jší je tuhost talí?e a dobrý odvod tepla. Ventil se nesmí teplem deformovat, platí jak pro talí?, tak pro d?ík. D?ík ventilu odvádí to množství tepla, které se neodvedlo p?es sedlo ventilu ?i sáláním a zárove? zabezpe?uje pohyb talí?e.
Sací ventil má za provozu teplotu od 300°do 500°C, u motor? p?epl?ovaných a motor? s vysokým m?rným výkonem m?že dosáhnout až 600°C. Ventil je totiž chlazen nasávanou sm?sí nebo vzduchem a tak jeho teplota není tak vysoká, jako je tomu u ventilu výfukového. Výfukový ventil má u zážehového motoru teplotu až 850°C, u vzn?tového je teplota mezi 600 – 800°C, vyšší z t?chto hodnot dosahují ventily u p?epl?ovaných motor?. P?ekro?ení hranice 850°C není prakticky možné, materiál výfukových ventil? ztrácí pevnost asi na 880°C. Odvod tepla je zabezpe?en p?es sedlo a d?ík ventilu. Výfukový ventil je menší než sací, p?ejímá menší plochou mén? tepla a lépe ho odvádí, navíc uvolní místo pro sací ventil, který m?že být v?tší. Pom?r pr?m?r? talí?? výfukového a sacího ventilu je asi 0,85. Teplota ventil? se zvyšuje se zvyšujícím zatížením, otá?kami motoru a nesprávným (malým) p?edstihem zážehu. Talí? výfukového ventilu má zpravidla stejný tvar jako talí? sacího ventilu, pouze v míst? p?echodu do d?íku je jiný tvar p?echodové ?ásti. Tulipánový tvar ventilu se vyzna?uje velkou tuhostí, ale má v?tší povrch a p?ijímá více tepla, které se h??e odvádí. U motor? více tepeln? namáhaných se n?kdy používá talí? vypouklý sm?rem do válce, který lépe vede proud spalin. Tento typ je význa?ný tím, že se nad vypuklou ?ástí vytvá?í polštá? spalin, který chrání p?ed nadm?rným p?enosem tepla a tak p?estože tento ventil má v?tší plochu talí?e, na tepelné rovnováze to není p?íliš negativn? poznat. U p?epl?ovaných zážehových motor? se používá ventil? vnit?n? chlazených, nadm?rný vývin tepla je již za technickou hranicí klasických ventil?. Bu? je chlazený jen ?áste?n? (dutina se vytvo?í pouze v d?íku až k talí?i), nebo je celý dutý, v obou p?ípadech je napln?n do objemu 50 – 60% sodíkem. Sodík má teplotu tavení 97°C p?i tlaku 100 kPa a bod varu 883°C, odvádí asi 10x více tepla než voda. Po zah?átí ventilu se zm?ní v kapalinu o prakticky neprom?nném tlaku. P?i pohybu ventilu se p?elévá z talí?e do d?íku, kterému p?edává více tepla, než by bylo možné pouhým p?enosem pr??ezem materiálu d?íku. ?áste?n? chlazené ventily sta?í pro b?žn? p?epl?ované motory, pln? chlazené jsou nezbytné u p?epl?ování vysokými tlaky. Výroba pln? chlazených ventil? je technologicky náro?ná a tedy drahá, rota?ní kování není zrovna b?žnou technologií. Po napln?ní dutiny sodíkem se provede p?iva?ení dna talí?ku, kterým se ventil uzav?e. Pln?ní sodíkem shora p?es d?ík p?ipadá do úvahy pouze u ?áste?n? chlazených ventil?. Sedlo talí?e výfukového ventilu se opat?uje prakticky bez výjimky návarem tvrdokovu, nejvíce se používá Stelit F. Vrstva má tlouš?ku 0,7 – 1,5 mm, p?íliš silná vrstva má snahu praskat a odlupovat se. Proto p?i p?ebrušování výfukových ventil? pozor, abychom tuto vrstvu neodbrousili. V p?ípad? styku ?ela d?íku s kulovým zakon?ením vahadla se používá také návar Stelitem, životnost tohoto místa se zvýší n?kolikanásobn?. Sedla ventil? v hlav? se u výrazn? namáhaných motor? také nava?ují Stelitem pro zvýšení životnosti a odolnosti proti korozi a ot?ru.
Obr. 8 Ventily s vnit?ním chlazením
Nejb?žn?jší je provedení talí?e ventilu s rovným dnem, sedlo talí?e sacího ventilu se tvrdokovem nenava?uje, pouze u velmi zatížených motor? nebo p?i požadavcích na vysokou životnost. Upozor?uji, že po p?ebroušení návaru není vizuáln? poznat, je-li sedlo nava?eno ?i nikoli. Pokud u starších typ? motor? uvidíte ve dn? talí?e ventilu drážku, tato slouží jen a pouze pro zasunutí šroubováku pro zabrušování ventilu do sedla.
Obr. 9 B?žná provedení ventil?: a) nej?ast?ji používaný ventil s rovným talí?kem, b) tulipánový tvar hlavy, vyzna?ující se
tuhostí hlavy, c) vyztužená hlava ventilu, dnes málo používaná, d) vypuklá hlava usm?r?ující proud výfukových plyn?,
e) ventil pln? chlazený sodíkem, ukázka p?enosu tepla z talí?e do vodítka ventilu, f) ?áste?n? chlazený ventil
Úhel sedla ventilu je nej?ast?ji 45°, tento úhel zabezpe?í v?tší tuhost a lepší st?ed?ní sedla v hlav?, než úhel 30° (m??eno od roviny talí?ku, ne od osy d?íku), který se n?kdy používá u sacích ventil?. Ší?ka sedla je rozdílná u sacích a výfukových ventil?, výfukové mají sty?nou plochu sedla asi o 40% širší. Nadm?rná ší?ka sty?né plochy ventilu v sedle zhoršuje t?snost a tlak na jednotku plochy, který je d?ležitý pro prostup tepla, p?íliš malá ší?ka zase nadm?rn? zv?tší tepelné zatížení sty?né plochy, proto je nutné najít optimální velikost t?chto ploch v??i velikosti talí?e ventilu. Úhly sedla ventilu a sedla talí?e ventilu se p?i výrob? d?lají o 0,5 – 1° rozdílné, ventil se lépe zab?hne, dob?e se v sedle usadí a lépe t?sní. D?ív?jší zabrušování ventil? se dnes v prvovýrob? a p?i opravách speciálními nástroji neprovádí, rozdíl v úhlu ventilu a sedla zabezpe?í dostate?nou t?snost ihned po namontování. Takto se vyráb?ly i hlavy na Š 105 – 130 n?kdy od modelu „M“. U Favorita se dokonce p?i opravách nep?edepisovalo zabrušování, pouze o?išt?ní oblasti sedla. Zabroušení bylo nutné pouze p?i podpálení ventilu. Pokud opravujete sedla klasickou kuželovou frézou, zabroušení ventil? je nutné.
Obr. 10 Úhly sedla a ventilu v hlav? se liší o 0,5 – 1°
D?ík ventilu má za úkol odvád?t teplo z talí?e ventilu p?es vodítko do chladící kapaliny a zajiš?uje otvírání a zavírání ventilu. Musí být odolný proti zadírání ve vedení a opot?ebení. D?ík se ?asto potahuje vrstvou tvrdochromu (3 – 20 μm), která ve styku s litinou prakticky nevykazuje opot?ebení. Podmínkou je správné mazání vedení. V?le ventilu ve vedení je u sacího ventilu 3 – 6 ‰, výfukového 6 – 9 ‰ pr?m?ru d?íku. Chromované d?íky mohou mít v?li menší. ?ím je v?le ve vodítku v?tší, tím je horší odvod tepla se všemi negativními následky na životnost ventilu. Kritické místo je p?echod mezi d?íkem a talí?em, kde vznikají zhušt?ná nap?tí podporovaná tokem tepla. Zde se ventil nej?ast?ji p?etrhne. Toto místo musí mít pro zabezpe?ení vysoké životnosti speciální tvar, úhel p?echodu z talí?e pod úhlem 12 – 15° (u vzn?tových motor? až 25°, m??eno od roviny talí?ku) plynule p?echází obloukem do kuželovitého rozší?ení spodní ?ásti d?íku. Takto upravený p?echod zajistí uspokojivé obtékání ventilu proudícím plynem, opakuji uspokojivé, ne optimální. Pokud budu chtít mít optimální obtékání, tvar p?echodu se zm?ní v ost?ejší, tím klesne životnost p?echodu a po delší dob? hrozí p?etržení ventilu. Taková úprava je vhodná pouze u motor? závodních, kde se po ur?itých ujetých kilometrech motor repasuje.
Vybrání v horní ?ásti d?íku slouží k uložení misky ventilových pružin, Zde se používá dvojice klínk?, které mají úkos pod stejným úhlem jako vybrání (10 – 15°) a zapadnou p?esn? do vybroušeného vybrání v d?íku. Takto zajišt?ný ventil ale nemá možnost volného otá?ení za provozu, v n?kterých p?ípadech se sníží životnost ventilového sedla (všechny motory p?ed rokem cca 1970 s litinovými hlavami, které m?ly takové provedení klínk?), jindy je zabrán?ní otá?ení naopak p?ínosem k životnosti, záleží na použitých materiálech a typu benzínu (nap?. motory Š 781). Druhým typem uložení misky ventilových pružin je soustava drážek, nej?ast?ji 3 – 4. Drážky mají p?lkulový profil, klínky mají naopak p?lkulové výstupky, které do drážek zapadnou. Rozdíl je v tom, že klínky mají o n?co v?tší vnit?ní pr?m?r, ventil se m?že v sev?ených klíncích voln? otá?et. Vyosením ovládacího vahadla od osy d?íku se dosáhne toho, že se ventil nucen? za chodu motoru pootá?í a tak dochází k tomu, že se pod bod, kde dochází k nejv?tšímu tepelnému zatížení okraje talí?e, neustále p?esouvá jeho chladn?jší ?ást, nedochází tedy k místnímu p?eh?ívání talí?e ventilu. Takové provedení, pokud je správn? zvolený materiál sedel ventil? pro bezolovnatý benzín, zvýší životnost ventilu a sedla v hlav? až 5x. Otá?ení ventilu zlepšuje rovnom?rnost opot?ebení ventilu jak v sedle, tak ve vodítku, krom? toho se lépe zbavuje nežádoucích usazenin v sedle. U n?kterých starších konstrukcí motor? p?echod z pevného na plovoucí uložení d?íku vy?ešilo nízkou životnost p?vodního ventilového systému. Podmínkou správné funkce takového uložení je hlavn? vhodný olej, který vytvá?í minimum karbonových nebo asfaltových úsad, které drážky zalepí. Otá?ející se ventil se pozná podle hv?zdicovit? nebo do kruhu vylešt?ného ?ela d?íku ventilu, pokud je opot?ebení p?ímkové (vytvo?í se ?asto prohlube?, která znemož?uje správné se?ízení v?le ventil?), ventil se neotá?í. Plovoucí uložení ventil? mají všechny typy Š 742/743 s litinovou hlavou. Nevýhodou plovoucího uložení ventilu je postupné rozklepávání okraj? drážek, ventil po delším provozu nelze normáln? z vodítka vyjmout, hrany se musí nejprve zbrousit. Každopádn? volba plovoucího nebo pevného uložení d?íku v misce ventilové pružiny se vždy prov??uje dlouhodobými zkouškami životnosti. Pokud se setkáte u n?kterého staršího motoru s pojistnými kroužky nebo Segerovými pojistkami na d?íku, sloužily jako pojistka p?i zlomení pružiny, aby ventil nezapadl hluboko do válce.
D?ík je nutné mazat. Aby se vedení ventilu zbyte?n? nep?emazávalo, opat?uje se v horní ?ásti guferem, které zabra?uje pronikání velkého množství oleje do vodítka, ale zárove? dávkuje p?im??ené množství oleje na d?ík. K optimální funkci je vhodné dodržet drsnost d?íku 0,4 μm a pokud možno použít tvrdochromování. Materiál gufera je zna?n? tepeln? namáhán, jako nejlepší je Viton, který vykazuje zna?nou životnost. T?sn?ní musí vykazovat sílu 4 – 13 Ncm-1 v t?snící hran?. Ut?sn?ní d?ík? ventil? nejen že sníží ztráty oleje a zvýší životnost ventilového vedení, ale snižuje i množství emisí, hlavn? CO a NOx. ?elo d?íku p?enáší síly k ovládání ventilu, proto se kalí do hloubky, která nesmí p?esáhnout osazení pro uložení klínk?, na tvrdost 45 – 55 HRC (pokud se kalení nepovede a zasáhne až do oblasti upev?ovacích klínk?, ventil se v míst? p?echodu z kalené do nekalené ?ásti brzy p?etrhne). V n?kterých p?ípadech se ?elo nava?uje tvrdokovem.
Materiálem pro více tepeln? namáhané výfukové ventily je nej?ast?ji austenitická ocel, která dob?e snáší vysoké teploty. Je nemagnetická (jako nemagnetická se úmysln? nevyrábí, je to její vlastnost – kdysi se mi snažil jeden mladík, který pracoval v ?esan?, namluvit, že je to proto, aby se na ventil nechytal kovový ot?r, nedal si to vymluvit) a má v?tší tepelnou roztažnost, než b?žné oceli. Normální motory snesou i martenzitickou ocel, tato se používá i na ventily sací, které nejsou tak tepeln? namáhané. Na d?ík ventilu je nejvhodn?jší martenzitická ocel, která v kombinaci s litinou s obsahem feritu pod 3% vykazuje velmi dobré kluzné vlastnosti. Kombinované ventily s martenzitickým d?íkem a p?iva?eným austenitickým talí?em trpí rozdílnou tepelnou roztažností. Spodní ?ást d?íku u talí?e se více tepeln? roztáhne a má snahu se p?idírat ve vodítku. Proto se n?kdy spodní ?ást d?íku kuželovit? zbrušuje. Pro zvláš? výkonné motory s vysokým tepelným namáháním se používají ventily kované, které jsou ale pat?i?n? drahé. Pokus se setkáte s názvem trimetalický ventil, jde o ventil s návarem Stelitu a tvrdochromovaným d?íkem (tedy v sou?tu t?i r?zné kovy), tedy kvalitní, ale celkem b?žný výfukový ventil.
Obr. 11 Detail uložení klínk? do vybrání ventil?
Materiál musí v být vhodn? legován, síra v palivu a další podobné látky zp?sobují korozi, proti které by m?ly být ventily co nejvíce odolné. Poslední dobou se zkoumají ochranné povlaky na bázi kov? a jejich kysli?ník?. Dobrými výsledky se pyšní aditivovaná paliva, které jakýsi ochranný povlak na povrchu kovových ?ástí vytvá?ejí. V sou?asnosti se u vysokovýkonných závodních motor? používají z d?vodu snížení hmotnosti ventily z titanu. Nic bližšího o výrobní technologii a složení titanové slitiny nevím (?istý titan, neboli jeho výrobn? dosažitelná 99,5% forma, není zrovna nejlepším materiálem, ale p?ídavky Cu, Al, Mg atd. výrazn? zlepšují parametry výsledného produktu), jeden jsem p?ed asi 10 lety držel v ruce a byl skute?n? nezvykle lehký. Jak se chová v dlouhodobém provozu mi také není známo.
Obr. 12 Provedení sedla ventilu u sériových motor?, graf pr?b?hu pr?toku plynu podle velikosti otev?ení, difuzorová úprava
sedla pro optimalizaci pr?toku
Velikost otev?ení ventilu má také své meze. P?íliš velký zdvih zvyšuje namáhání rozvodového mechanizmu a komplikuje volbu vratné pružiny, navíc od ur?itého otev?ení se již pr?tokový sou?initel proud?ní v sedle ventilu nezlepší, motor se víc nenaplní. P?íliš malý zdvih omezuje pln?ní ve velkých otá?kách. V praxi se používá pom?r otev?ení ventilu v??i pr?m?ru talí?e v rozmezí 0,25 až 0,29 u sacích a 0,28 – 0,32 u ventil? výfukových. Výfukový ventil má v?tší otev?ení proto, protože je pr?to?ný profil menší (v?tší zdvih eliminuje menší pr??ez), ventil má ale menší hmotnost a tedy výsledné síly jsou lépe zvládnutelné.
Pružiny ventil?:
Pružina ventilu má za úkol vracet otev?ený ventil zp?t do sedla, pohyb ventilu musí za všech okolností kopírovat k?ivku vytvá?enou povrchem va?ky. Pokud ventil od va?ky odskakuje, vnáší do rozvodu další p?ídavné síly, které vedou k vytloukání povrchu va?ek, vahadel, sedel a negativn? ovliv?ují vým?nu obsahu válce. Nároky na pružinu jsou zna?né, protože síly vytvá?ené pohybem va?ky mají prom?nný charakter, dochází ke zrychlování a zpož?ování ve velmi krátkých ?asových intervalech. Pružina má nej?ast?ji válcový tvar, kuželový tvar se n?kdy používá z d?vodu zabrán?ní rozkmitávání pružiny a zmenšení zástavbových rozm?r?. Kdysi dávno používalo Ferrari u svých dvanáctiválc? vlásenkové pružiny, které mají sice malou hmotu která se ú?astní pohybu, ale zabírají dost místa, proto se od nich pozd?ji upustilo. Nár?st síly válcové pružiny s hodnotou stla?ení je lineární.
Obr. 13 Použití vlásenkové pružiny a zdvihátka s kladi?kou u rozvodu OHC, dnes již nepoužívané ?ešení
Síla pružiny se po?ítá podle velikosti hmot, které musí zachytit a maximálního zrychlení a zpomalení. Nejv?tším problémem je výpo?et pružiny pro vysoce p?epl?ovaný motor. P?epl?ované motory F 1 m?ly plnící tlak okolo 500 kPa a tak na talí?e sacích ventil? p?sobil ješt? p?ídavný tlak ze strany sání, který musela pružina spole?n? ze zrychlujícími se silami spolehliv? zachytit. Nemá smysl udávat n?jaké vzorce, protože tyto se u?í na každé strojní pr?myslovce a stejn? si asi nikdo pružiny vyráb?t doma nebude. Podmínkou je, že pružina musí být po?ád na n?jakou minimální hodnotu stla?ená a p?i maximálním stla?ením nesmí dosednout jednotlivé závity na sebe. Pokud by docházelo k úplnému uvoln?ní pružiny, brzy by praskla, totéž hrozí v p?ípad? nevhodn? zvoleného p?ep?tí pružiny, kdy je velký rozdíl mezi stla?ením u otev?eného a zav?eného ventilu. U OHV motor? je pružina vždy siln?jší, protože musí zvládnout v?tší hmotnosti rozvodu. Z d?vodu bezpe?nosti provozu motoru se používají ventilové pružiny dv? o rozdílném pr?m?ru, které se montují soust?edn?, jejich síly se s?ítají. P?i prasknutí jedné z nich druhá zabrání spadnutí ventilu do válce a umožní dojezd p?i nízkých otá?kách motoru do servisu. Stoupání závit? t?chto dvojic pružin se d?lá opa?né, je to proti možnosti zaklín?ní jednotlivých závit? pružin mezi sebou. N?kdy se volí jejich pr?m?ry takové, aby vnit?ní pružina byla velmi t?sn? u vn?jší, p?i p?ípadném rozkmitání se závity za?nou mezi sebou t?ít a tím se dosáhne ú?inného potla?ení kmitání. Pružina pro sériový motor není žádný problém, rozm?ry, po?et závit?, vlastní rezonan?ní kmito?et a výsledná síla se do zadaných parametr? vždy vejdou. Praskání ventilových pružin u sériových motor? je jev skute?n? ojedin?lý a je zp?soben v?tšinou vadou materiálu, než p?etížením z výsledných sil (nevhodné vysoké p?etá?ení motoru). Jinak je tomu u motor? závodních, které používají velmi vysoké otá?ky, zde m?že dojít sou?inností výsledných sil a rezonan?ní frekvence pružiny k takovému nár?stu zatížení materiálu pružiny, že tato v ur?itých otá?kách praskne. Rezonan?ní kmito?et je u sériových pružina asi 11 – 12x vyšší, než jsou otá?ky motoru, proto zde problémy nevznikají. U závodních motor? takový rozdíl dosáhnou nelze, krom? vysokých otá?ek p?ibývá vyšší hodnoty zrychlení díky ostrým va?kám. Rezonan?ní kmito?et se volí co nejvyšší, v?tšinou 25 – 30 kHz. Proto je snaha u závodních motor? snižovat na co nejmenší možnou míru hmotnosti všech posuvných sou?ásti rozvodu, p?echod na ?ty?ventilové provedení je nutností. (?ty?i ventily sice p?íliš nezvýší pr?to?né pr??ezy sacích a výfukových kanál?, zisk je asi 25%, ale výrazn? se zmenší hmotnosti ventil? a tak je možné dosáhnout výrazn? vyšších otá?ek. Nezapomínejte na skute?nost, že hmotnost sou?ásti se zvyšuje s t?etí mocninou délkového rozm?ru, proto i malé zmenšení rozm?ru dílu p?ináší velký pokles hmotnosti.) Rozkmitávání pružin se zabra?uje prom?nným stoupáním závit? pružiny, pružina totiž nemá definovaný rezonan?ní kmito?et jako takový, tento se m?ní s jejím stla?ením, pr?b?h nár?stu síly má progresivní charakter. Nejd?íve se stla?í závity s menším stoupáním, které mohou i dosednout na sebe (tím se zabrání vzájemnému pohybu) a plynule za?ne docházet k stla?ování závit? s v?tším stoupáním. Pružina s prom?nným stoupáním závit? má výhodu v tom, že její síla roste s velikostí stla?ení nelineárn? a lépe zachytí p?echod ze zrychlení do zpomalení na vrcholu va?ky. Kuželová pružina se chová podobn?. Tyto pružiny se používají vždy pouze jedna na ventil, je to z d?vodu úspory hmotnosti jak absolutn?, tak hmotnosti posuvných hmot, ke kterým se pružina po?ítá také. P?ípadná porucha závodního motoru stejn? ukon?í ú?ast v závod? a n?jaké dojížd?ní do servisu zde odpadá. Pokud není pro dané otá?ky možné použít i takto upravenou pružinu, musí se provést rozvod desmodromický (s nuceným vracením ventil? další va?kou a vahadlem – technicky velmi komplikované ?ešení, používá je u sériové produkce snad jen Ducati), nebo se používá pružina pneumatická, která neduhem rozkmitávání netrpí a dá se vyrobit s prakticky libovolnou silou, která se navíc blíží pr?b?hu pružiny s prom?nným stoupáním. A? jsem se snažil sebevíc, nepoda?ilo se mi sehnat žádné bližší podrobnosti o technickém provedení, o obrázcích nemluv?, takže pouze konstatuji, že n?co takového existuje a mají to dnes všechny motory F 1. Jako první s t?mito pružinami p?išel snad Renault okolo roku 1977 u svých p?epl?ovaných motor? pro F 1. Tyto motory ze za?átku dost trp?ly na poruchy pružin, ale nevím, jestli ocelových a nebo už t?chto pneumatických, tak zase sdílní nebyli. Dnes jsem si nevšiml, že by motory odcházely na pneumatické pružiny, nebo to aspo? nezve?ej?ují. Dost ?asto je u technických údaj? k motor?m F 1 udáván „pneumatický rozvod“, nejde o pneumatické ?ízení otvírání ventil? jako náhradu va?kového h?ídele, jde skute?n? jen o pneumatické pružiny. V 19 000 ot/min. si nedovedu p?edstavit, že by sta?il pružný plyn cokoli otvírat a zase zavírat a k tomu ješt? dodržoval n?jakou k?ivku pohybu ventilu. Pneumatický mechanizmus musí být vybaven kompresorem, který dodává ztracený plyn a vytvá?í základní tlak média, jeho pohon odebírá ur?itý výkon a siln? pochybuji, že by si n?kdo dovolil takhle u závodního motoru plýtvat. Hydraulické ovládání bych si dokázal p?edstavit, kapalina je (až na výjimky) vlastn? nestla?itelné médium a dal by se využít mazací okruh motoru.
Obr. 14 Nej?ast?jší provedení ventilových pružin: a) pružina s prom?nným stoupáním závit?, b) b?žné dvoupružinové
provedení, c) dvoupružinové provedení s minimální v?lí mezi vn?jší a vnit?ní pružinou
Obr. 15 P?íklad desmodromického rozvodu (motor Mercedes W 196) Obr. 16 Jednotlivé díly desmodromického rozvodu
Vahadla:
Ventilová vahadla mají za úkol p?enést síly z va?kového h?ídele na ventily. Vahadlo je p?ídavný ?len rozvodu, který zvyšuje hmotnost rozvodu a snižuje jeho tuhost. Používají se jednoramenná (pouze u OHC), nebo dvouramenná (výhradn? OHV a také u ?ty?ventilového rozvodu 1x OHC). Vahadla jsou namontována na neoto?ném ?epu, který je dutý z d?vodu jednoduchého ?ešení p?ívodu mazacího oleje. ?ep musí být tuhý, aby neovliv?oval k?ivku pohybu ventilu, ukládá se do kozlík?, které musí spolehliv? zachytit všechny síly na ?ep p?sobící. Nejlépe je umístit kozlík mezi ob? vahadla p?íslušející jednomu válci. Vahadlo m?že mít uložení kluzné i valivé. Kluzná pouzdra se zhotovují z bronzu nebo n?jakého typu tvrzené plastické hmoty, p?ípadn? se pouzdro nepoužije a ponechá se jen broušená plocha ocelového oka. Valivé uložení je ?ešeno jehlovým ložiskem. Valivé uložení se projeví menšími t?ecími ztrátami a v?tší životností, ale je dražší a náro?n?jší na p?esnost výroby. Vahadlo koná kývavý pohyb, který nezajistí u kluzného uložení vytvo?ení dostate?n? únosné plochy olejového filmu a tak je nutné v?novat velkou pé?i volb? materiál? ?epu a pouzdra a jejich mazání. Použití vahadel usnad?uje se?izování ventilové v?le, se?izuje se šroubem s kulovým zakon?ením, který je zajišt?n protimaticí. Šroub m?že být na libovolné stran? vahadla. Styková plocha vahadla s va?kou u OHC rozvodu je válcová (o velkém polom?ru), v n?kterých p?ípadech rovinná, záleží na tvaru va?ky. Kombinace tvaru sty?né plochy vahadla a va?ky nem?že být libovolná, oba tvary spolu souvisejí a ur?ují pr?b?h otevírání ventilu. Zm?na tvaru sice m?že zp?sobit ost?ejší otev?ení ventilu, ale zcela jist? povede ke snížení životnosti toho místa. Plocha konce vahadla ve styku s ventilem je výhradn? válcová, v p?ípad? umíst?ní se?izovacího šroubu nad ventilem mívá mezi kulovým zakon?ením a ventilem ?epi?ku, která má ve styku s ventilem rovinnou plochu, nebo se nepoužije a d?ík se nava?í Stelitem. Všechny takové p?ídavné prvky zvyšují hmotnost rozvodu a prodražují výrobu, dnes se u nových konstrukcí nevyskytují. Skluz stykových ploch nesmí být nadm?rný, jinak se zvýší jejich opot?ebení. Tomuto se d?íve zabra?ovalo u jednoramenného vahadla použitím kladky ve styku va?ky a vahadla, kladka je t?žká a prodražuje výrobu. Oprávn?nost použití kladky je u velkých nízkootá?kových a stacionárních motor?, kde je prvo?adá vysoká životnost. Ovládání vahadlem má jednu nectnost, výsledný pohyb sty?ných ploch vahadla a ventilu je se skluzem, protože vahadlo vykonává kývavý pohyb okolo osy svého uložení. Na d?ík ventilu proto p?sobí p?ídavné síly vychylující ventil z osy svého pohybu a ve sty?ných plochách nastává skluz. Je proto nutné vahadlo navrhnout a umístit tak, aby se tyto negativní vlastnosti co nejmén? projevily. Délka vahadla nesmí být p?íliš malá, ale zase ne p?íliš velká z d?vodu zvýšení hmotnosti. Uspokojivý skluz ve styku vahadla s ventilem nastává v p?ípad? p?evýšení dosedací plochy zav?eného ventilu nad osou ?epu vahadla o 40% max. zdvihu ventilu. Bo?ní síly p?sobící na vedení ventilu jsou v tomto p?ípad? také p?ijatelné.
Pom?rem délky ramen se ur?uje zdvih ventil?. Pom?r délek se pohybuje mezi 1,2 – 1,8, sníží se tím setrva?né síly na stran? va?ky. P?íliš velký pom?r není vhodný, vahadlo se rozm?rov? špatn? ?eší a p?íliš krátké rameno na stran? va?ky ovliv?uje výrazn?ji svou k?ivkou pohybu b?hem zdvihu pr?b?h otevírání ventilu a namáhá vratnou pružinu v?tšími silami v místech p?echodu ze zrychlení do zpomalení.
Vahadlo se musí vyzna?ovat velkou tuhostí a nízkou hmotností, proto se používá ocel 11 375, 12 020, 15 141, 16 341 – kování v zápustce je nutné. ?asto se vahadlo vyrábí jako plechový výlisek. Všechny sty?né plochy se kalí do hloubky 0,8 – 1,2 mm na tvrdost minimáln? 52 HRC. Vahadla z lehkých slitin jsou výrobn? dražší (nalisování ocelových koncovek výrobu prodražuje), kování je zde podmínkou.
Zdvihátko ventilu:
Zdvihátka jsou dalším dílem, který zvyšuje hmotnost rozvodu, ovšem u rozvodu OHC s vahadly se nepoužívají. Zdvihátka rozd?lujeme na pevná a hydraulická. Pevná zdvihátka pouze p?enáší síly z va?ky na další díly rozvodu (ventilovou ty?ku nebo ventil), hydraulické zdvihátko krom? p?enosu sil zajiš?uje vymezování ventilové v?le. Pevné zdvihátko se vývojem stalo velmi spolehlivým dílem rozvodu, který za normálních okolností poruchy motoru nezp?sobuje. Jde vlastn? o dutý válec, jehož vn?jší strana rovinného dna je ur?ena ke styku s va?kou, vn?jší strana st?ny válce zajiš?uje vedení ve vývrtu a dovnit? se zasunuje ventilová ty?ka nebo p?ímo ventil, záleží na typu rozvodu. Zdvihátko má velmi tenké st?ny válcové ?ásti 1 – 2 mm a je tedy relativn? lehké. Kdysi používané zdvihátko s kladkou se pro technologické komplikace a velkou hmotnost již nepoužívá, zdvihátko se muselo zajiš?ovat proti pooto?ení a životnost ?epu kladky nebyla zrovna nejvyšší. Vysoké životnosti zdvihátka se dosahuje jejím otá?ením za provozu, ?eší se to stejn? jako p?i otá?ení ventil? vyosováním va?ky v??i zdvihátku o 2 – 3 mm.
Hydraulické (olejové) zdvihátko má krom? p?enosu sil vymezovat v?li ventil?. Jeho nevýhodou je vyšší hmotnost a také neustálý styk s povrchem va?ky, zvyšuje se v dob? zav?eného ventilu t?ecí ztráta. Výhody trvale správné ventilové v?le ovšem p?evažují. Vymezování ventilové v?le se m?že ?ešit uložením i ve ventilové ty?ce nebo v uložení vahadla, vše záleží na konstrukci, jestli je možné použít hydraulické zdvihátko náhradou za p?vodní pevné. Principem funkce je trvalé napl?ování objemu ve zdvihátku olejem, který slouží jako p?evodní ?len mezi spodní ?ástí zdvihátka, která je ve styku s va?kou a horní ?ástí (pístem), která se stýká s ventilovou ty?kou, vahadlem nebo p?ímo ventilem (v p?ípad? použití u OHC rozvodu, kde nejsou použita vahadla, je píst ve styku s va?kou a t?leso zdvihátka s ventilem; pokud je použité jednoramenné vahadlo, umis?uje se hydraulické vymezování do kozlíku). Ob? ?ásti zdvihátka od sebe odtla?uje pružina (3), která zajistí trvalou základní polohu jednotlivých ?ástí i v dob? stojícího motoru a zabezpe?í, aby neuniklo nadm?rné množství oleje ze zdvihátka. Uvnit? zdvihátka je ventil (1), který zajiš?uje do?erpávání oleje ze zásobního objemu (5) ve spodní ?ásti zdvihátka, dopl?ovaného z mazacího okruhu motoru (4), pod píst (2) zdvihátka. Za chodu motoru dochází díky v?li v rozvodu k vzájemnému pohybu pístu a t?lesa zdvihátka, vzniká ?erpací ú?inek, který je regulován ventilem a p?esn? definovanou net?sností pístu ve svém vedení. Normáln? p?evažuje ?erpací ú?inek nad únikem (vzdálenost mezi pístem a dnem zdvihátka se zv?tší a v?le se vymezí), ale po p?ekro?ení ur?ité ovládací síly se p?estanou mezi sebou díly zdvihátka pohybovat, v?le je vymezena. Úbytek oleje únikem okolo pístu se automaticky vyrovná vzniklou v?lí, píst se zase posune a p?isaje si uniklé množství. V p?ípad? zvyšující se síly se naopak olej okolo pístu vytlá?í a tak se nap?. p?i chladnutí motoru op?t vzdálenost zmenšuje. Problém hydraulického zdvihátka vzniká p?i extrémním p?etá?ení motoru, kdy m?že za?ít ventil díky neschopnosti pružiny ventilu ho udržet na pat?i?ném míst? odskakovat od va?ky, zdvihátko to vyhodnotí jako zv?tšování v?le, rychle se napumpuje a vzniklou v?li vymezí, ventil z?stane pootev?ený, motor ztratí výkon a m?že dojít podpálení ventilu. U závodních motor? se proto nepoužívá, vadí i v?tší hmotnost.
Obr. 17 Provedení hydraulických zdvihátek: a) ve zdvihátku, b) v rozvodové ty?ce, c) ve vahadle ventilu, d) v op?rném ?epu
vahadla
Zdvihátka se vyrábí z litiny nebo cementa?ní oceli (stejný materiál jako na va?kový h?ídel). Styková plocha s va?kou se brousí a kalí do hloubky 4 mm na tvrdost 46 HRC. Styková plocha se popouští a také n?kdy fosfátuje, ob? operace zvyšují životnost. V tomto p?ípad? je vhodné použít stejný technologický postup i u va?kového h?ídele, projeví se to p?ízniv? na dalším zvýšení životnosti. Cementovaný (do hloubky 1,5 – 2 mm) a kalený povrch má tvrdost 60 HRC. V n?kterých p?ípadech p?ichází na ?adu i návar Stelitem.
Ventilová ty?ka:
Používá se jen u rozvodu OHV. Jejím úkolem je p?enos sil od zdvihátka na vahadlo ventilu. Ty?ka zvyšuje hmotnost a snižuje tuhost rozvodu, proto by m?la být co nejleh?í a nejkratší, krátká ty?ka je tužší. U rozm?rov? velkých motor? se ty?ka rozd?luje na dv? ?ásti a mezi n? se vloží kluzák – op?t se výroba prodraží. Ty?ka je bu? ocelová, nebo z hliníkové slitiny, u lehkých slitin se používá válcování za studena pro zv?tšení pevnosti a tuhosti. Zakon?ení ty?ky je kulovými plochami vn?jšími a vnit?ními, záleží na konstrukci ostatních díl?. Hliníkové ty?ky mají nalisované ocelové koncovky. Ventilové ty?ky pro velké motory se pro snížení hmotnosti vyráb?jí z trubky, dutina se využije pro p?ívod oleje k sty?ným plochám.
Jedinou výhodou ventilových ty?ek je jejich bezporuchovost.
Mazání rozvodového ústrojí:
V?tšinou sta?í mazání ost?ikem, pouze uložení va?kového h?ídele a kluzných ?ep? vahadel vyžaduje tlakový olej. Mazání ost?ikem se provádí vždy jako p?erušované, nap?. v ur?itém míst? pohybu vahadla se p?ekryjí vývrty ?epu a vahadla a olej krátce vyst?íkne ur?eným sm?rem. Tlak oleje v olejové soustav? hlavy se omezuje nap?. tak, že mazací kanál je veden p?es jeden z ?ep? va?kového h?ídele, který má krátké vybroušení, kterým jednou za otá?ku propojí vstupní a výstupní kanál. Pokud mazání tímto zp?sobem nesta?í, vývrty se provád?jí tak, aby se olej dostával p?ímo na inkriminovaná místa. Olej stékající po ventilové ty?ce v?tšinou dokáže namazat i vedení zdvihátka, n?kdy je nutné provést p?ívod tlakového oleje p?ídavnými vývrty p?ímo do vedení zdvihátek. Kritické místo pro mazání je sty?ná plocha mezi va?kou a zdvihátkem, p?ípadn? ramenem vahadla. Oleje nesmí být málo, ale p?emazávání také škodí. Nejv?tším problémem jsou místa styku va?ky se zdvihátkem v bodech zm?n zrychlení. U rovného dna zdvihátka je styk prakticky p?ímkový, plocha je tedy malá a tlak na mm2 je vysoký, taková místa je nutné d?kladn? p?i provozních zkouškách prov??ovat. D?ležité je také otá?ení zdvihátka za provozu. Mazání rozvodového ?et?zu, pokud je použit, se d?je p?ímým ost?ikem v míst? náb?hu na jedno z rozvodových kol.
T?sn?ní hlavy:
V zásad? t?sníme hlavu v??i bloku, sacímu a výfukovému potrubí a ut?s?ujeme víko ventil?. Na každé t?sn?ní jsou kladeny odlišné nároky.
T?sn?ní mezi hlavou a blokem válc? se u sériových motor? nej?ast?ji vyrábí z azbestového kartonu, který má okraje otvor? pro válce lemovaná m?d?ným a niklovým plechem, který zabra?uje odho?ívání materiálu za provozu motoru. Podle zkušeností výrobce se tento základní skelet ješt? vyztužuje tenkými pozinkovanými plechy nebo podobnými materiály. Lemování plechem se provádí pouze u otvor? t?snící válec, otvory pro šrouby a chladící kapalinu se nelemují. Soustava lemovacích plech? se liší pro benzínové a vzn?tové motory, z d?vodu vyšších tlak? u diesel? musí být t?sn?ní válc? ?ešeno jinak, nejvíce se používá soustava p?ti plech? p?ekrytá lemováním. T?sn?ní je opat?eno otvory pro šrouby hlavy a pr?tok chladící kapaliny, v míst? styku hlavy a bloku je opat?eno tenkou vrstvou plastického t?sn?ní za ú?elem zlepšení t?snosti proti úniku kapaliny. T?sn?ní musí být schopno vyrovnat nerovnosti do hloubky až 0,3 mm vzniklé p?i opracování hlavy a válc? a také vyrovnat nerovnosti vzniklé dotažením. Jeho pružnost musí být natolik velká, aby se po dobu životnosti nemusel hlava dotahovat. Tlouš?ka t?sn?ní je také d?ležitá, siln?jší t?sn?ní má vyšší životnost a obecn? lepší vlastnosti. Dnes používaná tlouš?ka t?sn?ní se pohybuje mezi 1 a 2 mm. T?sn?ní se vkládá vždy na sucho mezi precizn? o?išt?né hlavu a blok a hlava se dotáhne p?edepsaným postupem na moment. P?i demontáži hlavy z jakéhokoli d?vodu se t?sn?ní vždy nahrazuje novým. Staré t?sn?ní po stla?ení p?i montáži a p?sobením tepla za provozu ztratí pružnost, ?asto se ?áste?n? nalepí na hlavu a po odejmutí se povrch t?sn?ní poškodí. Takto porušené t?sn?ní nezaru?í t?snost, k poruše m?že dojít (a také dojde) velmi rychle. T?sn?ní se vyrábí v r?zných tlouš?kách podle požadavk? výrobc? motor?, zm?nou tlouš?ky t?sn?ní lze v malých mezích ovlivnit kompresní pom?r. Firma Armstrong dodává tzv. samonadouvací t?sn?ní, které se vlivem tepla roztahuje do tlouš?ky a tím zvyšuje t?snost (v?tšinou se používá v prvovýrob?, zatím jsem se s ním v obchod? nesetkal, je dražší a tudíž špatn? prodejné). Je také na jedno použití. Popsané t?sn?ní je pln? dosta?ující u sériové produkce.
Obr. 18 B?žné provedení lemování t?sn?ní pod hlavou
Pro vysokovýkonné motory takové t?sn?ní nesta?í, tlaky jsou vysoké a t?sn?ní klasického typu takové tlaky a teploty nesnese. Proto se používají m?d?né kroužky, které se zasunou s p?esahem na výšku do drážek na ?elech válc? a hlava se dotáhne na v?tší moment. M?? lépe odvádí teplo a je tvrdší než normální t?sn?ní, v?tší tepelná roztažnost m?di za provozu zvyšuje p?ítlak ve sty?né ploše, takové t?sn?ní vydrží slušnou zát?ž. Vodní plochy lze ut?snit klasickým t?snícím materiálem, pouze je nutné zvolit správn? p?esahy m?d?ných kroužk?, aby se ob? t?sn?ní správn? usadila. Je možné použít také silikonový tmel na motory, pozor na ut?sn?ní mazacího kanálu mezi blokem a hlavou, aby se tmel nedostal dovnit?. Porsche na to šel od lesa, nepoužívá m?d?né kroužky, ale speciální sestavu trubi?ky napln?né plynem vložené do prstence tvaru U z m?di nebo podobného materiálu. Po zasunutí do drážky s hloubkou menší, než je pr?m?r t?snící sestavy, dojde po dotažení hlavy ke stla?ení t?snící sestavy, trubi?ka získá elipsovitý tvar. Po zah?átí motoru se plyn za?ne roztahovat, trubi?ka se snaží op?t získat kulatý tvar a p?es prstenec se v t?snící ploše siln? zvýší p?ítlak. Uvedené ?ešení p?evzali i jiní výrobci.
Obr. 19 T?sn?ní trubi?kou napln?nou plynem, provedení pro oboustranné t?sn?ní vložky uchycené za horní p?írubu
T?sn?ní mezi sacím potrubím a hlavou bývá ze stejného materiálu jako t?sn?ní hlavy k bloku, pouze se nepoužívá plechové lemování. Lemování se aplikuje u t?sn?ní mezi hlavou a výfukovým potrubím, kde je nezbytné. N?kdy se výfukové potrubí t?sní pomocí plechových vložek s pružnými okraji, takové t?sn?ní je op?t na jedno použití. Nároky na tato t?sn?ní nejsou tak velká jako u t?sn?ní pod hlavou a tak je možné použít t?sn?ní opakovan?, podmínkou je jeho neporušenost.
T?sn?ní víka ventil? má prakticky pouze dv? varianty, klasický korek nebo pryž. Je to nutné z d?vodu relativn? ?asté demontáže za ú?elem se?izování v?le ventil? nebo kontroly stavu. Korek je vhodné m?nit po každé demontáži, i když po nah?átí v pá?e se pružnost ?asto obnoví. Pryž typu EPDM, odolná teplotám a p?sobení ropných látek, vydrží ?asto velmi dlouho a umož?uje opakované použití. Viton se nepoužívá z d?vodu vysoké ceny, navíc jeho vlastností se nevyužije. T?snost víka ventil? je také závislá na tuhosti víka, které se nesmí za provozu deformovat, ztrácí se p?ítlak a olej tudy za?ne prosakovat. Použití silikonových tmel? je možné jako dopl?kové t?sn?ní korkových t?sn?ní, nebo p?i rovinných sty?ných plochách i jako t?sn?ní hlavní. Používá se výhradn? tmel ur?ený na motory, který snáší vysoké teploty, p?sobení ropných látek a je pružný i za mraz?. Problém silikonových t?snících materiál? je menší pevnost, p?i demontážích se ?asto trhá a je nutné vytvo?it t?sn?ní nové. Silikonové tmely jsou vhodné hlavn? tam, kde nedochází k ?asté demontáži díl?, jako u olejové vany, víka rozvodu, p?evodových sk?íní atd. Doporu?uji d?kladn? prostudovat návod a postupovat p?esn? podle n?ho. Tmel pot?ebuje ur?itý ?as na vulkanizaci, proto se po nanesení díly nedotahují úpln?, ponechá se p?edepsaný ?as na vytvrdnutí a teprve potom se díly dotáhnou p?edepsaným momentem. Pokud díly dotáhneme na moment hned, v?tšina tmelu se vytla?í mimo t?sn?nou plochu a krom? toho, že se m?že dostat n?kam do motoru a ucpat n?který kanál pro odvod oleje, také špatn? t?sní. D?kladné odmašt?ní obou t?sn?ných ploch zlepší p?ilnavost tmelu a tím t?snost, spoj ale není rozebíratelný, p?i demontáži se tmel roztrhá. V?tšinou se odmastí pouze plocha na odnímatelné ?ásti, na které potom zvulkanizované t?sn?ní drží, demontáž je tedy možná.
D?íve ?asto používané t?snící tmely typu Hermetik, Hermosal atd. nepovažuji dnes za správnou volbu, jejich aplikace je vhodná pouze tam kde k demontáží díl? dochází až p?i GO za?ízení. Tyto tmely jsou na zcela jiné bázi, po aplikaci vytvrdnou do pevné hmoty která se obtížn? odstra?uje (oškrábáním). T?sní také dob?e, ale moderní silikonové tmely je svými vlastnostmi p?ekonávají.
Tuning:
U hlavy motoru se toho dá hodn? získat, ale také hodn? ztratit. Pokud je hlava dob?e navržena od za?átku, jsou úpravy velmi ú?inné. Nejv?tším problémem je hlava s klínovitým spalovacím prostorem, která má vyvedeny sací kanály na jednu a výfukové na druhou stranu hlavy. Pro dodržení podmínky co nejkratších výfukových kanál? v hlav? vychází sací kanál neskute?n? zahnutý, úhel p?esahuje 90°. Takový zlom zajistí cokoliv, jen ne dobré pln?ní válc?. Jestli n?kdo vlastní Moskvi?e 408 (1360), tak má p?esn? takovou hlavu a nemá cenu se pokoušet o n?jaké úpravy, motor se nikdy po?ádn? nenaplní. Základem je úprava velikosti, tvaru a drsnosti st?n sacích a výfukových kanál?. Správn? provedené sací potrubí od za?átku až k ventilu má vliv na dobré vyplachování a snižuje hydraulické ztráty, když neud?láme jinou úpravu než tuto, klesne spot?eba paliva. Jen opracování kanálu ale výkon p?íliš nezvýší, to je t?eba mít na pam?ti. P?ílišné zv?tšování pr?m?ru je vhodné pro vysoké otá?ky, pro provoz v otá?kách st?edních není dobré p?íliš pr??ez zv?tšovat. Pokud je kanál p?íliš kolmý na osu válce, dobrého pln?ní se nedo?káme i sebelépe vylešt?ným a vytvarovaným kanálem. Obecn? se soudí, že ideální je kanál, jehož podélná osa souhlasí s osou válce. Vzduch nebo sm?s proudící takovým kanálem nemusí provád?t žádné zm?ny sm?ru a tak je ztráta na energii pln?ní minimální. Problém nastává s provedením kanálu v míst? ventilu, p?es všechnu snahu se musí mírn? od osy odklonit, jinak nebude možné ventil beze ztrát na pr??ezu ovládat a p?echod kanálu do válce nebude optimální. P?es teoretickou výhodu takového kanálu se ?asto stávalo, že pln?ní nebylo optimální a nakonec se zvolil kanál odklon?ný od osy válce, který dával lepší výsledky. Nás taková v?c p?íliš nebolí, protože my v?tšinou upravujeme to, co jsme dostali od výrobce a tak se musíme snažit o vy?ešení již daného stavu.
U sacích kanál? se provádí odstran?ní nálitku okolo vodítka ventilu, které se nahrazuje jiným (p?vodní se v?tšinou p?i úprav? poškodí, bývá také ?áste?n? opot?ebené a tak je vhodné použít nové). Kanál musí být slícován se sacím potrubím. Velmi jednoduchý postup s dobrým výsledkem je tento:
· vezmu sací potrubí, nové t?sn?ní mezi potrubí a hlavu, upravovanou hlavu válc?
· vše sešroubuji (sta?í dva šrouby nebo matice)
· vyvrtám (kolmo!!!) p?es p?írubu potrubí a t?sn?ní až do hlavy dva otvory o Ø 3,2 mm, jeden otvor umístím v p?írub? potrubí prvního a druhý v p?írub? posledního válce
· vše rozeberu a provrtám v potrubí a t?sn?ní oba otvory na Ø 4 mm
· v otvorech hlavy vy?ežu závit M 4, do tohoto otvoru zašroubuji kolíky s krátkým závitem tak dlouhé, aby se na n? pozd?ji nasadilo t?sn?ní a potrubí (kolíky tam z?stanou napo?ád, kolík lze vyrobit ze šroubu M 4 s krátkým závitem)
· jestli došlo k provrtání hlavy až do vodního prostoru, závit kolíku nat?ít vhodným tmelem
Takto mám definovanou polohu všech díl? v??i sob?, která se te? už nem?že zm?nit nesprávným nasazením, nepatrná v?le na kolících to nedovolí. Nasazením t?sn?ní na kolíky máme definované jednotlivé otvory sacích kanál?, podle toho provedeme opracování. Po p?emontování t?sn?ní na sací potrubí (použijeme dostate?n? dlouhé šrouby M 4 s krátkým závitem s maticemi) máme definované zakon?ení kanál? v sacím potrubí, dále není t?eba nic ?íkat. Po opracování a nasazení na kolíky je slícování zajišt?no automaticky.
Kanál se opracovává postupn? tak, aby se zachovala kulatost a stejný pr?m?r po celé délce. Problém je v tom, že n?které odlitky nemusí být zrovna p?esné a jestli si vzpomínám, tak každá tak desátá hlava skon?ila probroušením n?jakého kanálu. K tomu docházelo v p?ípad? výrazn?jšího zv?tšování pr?m?ru kanálu, u 781 nad 29 mm. Podle mne sta?í zv?tšení na 28 mm, tato hodnota je dokonce pro n?jakou t?ídu úprav pro závody maximáln? povolená. Jako kalibr slouží ocelová kuli?ka pat?i?ného pr?m?ru, nejlépe n?kde koupit, nebo rozbít staré ložisko. Kuli?ka musí projít celým kanálem až k sedlu, u n?kterých motor? je sedlo odklon?no tak, že koule neprojde (hlavy mají kanály r?zn? tvarované a tak kolikrát není možné dosáhnout ideálu). V míst? pr?chodu vodítka ventilu (které se pro v?tší stupe? úprav na úkor životnosti vedení zkracuje tak, že nezasahuje do kanálu) se provádí úprava tvaru kanálu, který se vodítkem nebo d?íkem ventilu pr??ezov? zúží. Kanál se rozší?í s pozvolným p?echodem tak, aby jeho profil co nejvíce vyhovoval proudícímu vzduchu. ?asto je tato operace z d?vodu nedostupnosti neproveditelná, hlavn? u hodn? zahnutých kanál?, tam se snažíme ud?lat co m?žeme a zbytek se ponechá tak jak je. P?echod kanálu do sedla ventilu musí být plynulý, jinak vznikne turbulentní ví?ení seškrcující pr?to?ný profil. Až máme kanál opracovaný, je vhodné ho vyleštit brusným papírem. Ru?ním lešt?ním se u hliníku totální hladkosti nedosáhne, ale to celkem nevadí, drsnost st?n u takto velkých kanál? nemá zase takový vliv jak se obecn? soudí. Na opracování se používají ru?ní frézy, brusné kotou?ky se hliníkem p?i broušení za sucha rychle zalepí a tak nejsou p?íliš vhodné. Dobrá fréza vyjde na cca 1000 i více K? a pot?ebujete aspo? dva typy. Fréza musí mít vysokou obvodovou rychlost, po?ítá se tak 20 000 ot/min, jinak se rychle tupí a nebo ned?lá hladký povrch. Tlak na frézu musí být jemný, jinak odskakuje a d?lá vrypy, hodn? se otupuje. B?žn? dostupné frézy v železá?ství jsou vhodné tak na d?evo a na jednu hlavu jich spot?ebujete slušnou ?ádku. Na litinu je možné použít i brusné karbidové kotou?ky nebo kuli?ky, ?asto ?istit od nánosu kovu a uhlíku. Jako finální leštící nástroj si kupte takové ty smirkové papírky na stopce do vrta?ky, sta?í n?kolikrát kanál projet tam a zp?t. Jak vidíte, opracování kanál? není jednoduché jak fyzickou prací, tak i vybavením, normální vrta?ka vám zrovna službu neud?lá. Dob?e ud?laná hlava je n?kolik dní práce a pokud si n?kdo za práci ?ekne 7 000 K?, tak to není v?bec drahé. Výfukové kanály nejsou tak kritické, d?ležité je proudnicov? vytvarovat nálitek pro vodítko, který se neodstra?uje (chrání vodítko p?ed p?eh?íváním). Slícování se provede stejným postupem jako u sacího potrubí. U výfukových kanál? se odstraní všelijaké nálitky a sníží se drsnost st?n, dalších úprav pro b?žný tuning net?eba. Pokud chcete dosáhnout ztrojnásobení výkonu, kanály se musí opracovat a použít v?tší pr?m?r výfukových trubek. Do velikosti va?ky 260° sta?í p?vodní pr??ez, v?tší trubky se používají až p?i otev?ení ventil? nad cca 280°.
Opracování spalovacích prostor? je také kapitola sama o sob?. Každý sériový spalovací prostor u dvouventilového provedení má dost nedostatk? ohledn? možnosti zvyšování výkonu. Problém ale nastává v tom, že opracování spalovacího prostoru sníží stupe? komprese a tak si nem?žeme dovolit vše, co nás p?i úprav? napadne. Každopádn? musí být prostor v okolí ventil? (zvlášt? sacího) uvoln?n tak, aby mohla sm?s do válce proudit s co nejmenším seškrcením, st?ny v blízkosti talí?? ventil? tedy zbrousíme tak, aby sm?s mohla lépe proudit do válce. Dobré provedení spalovacího prostoru m?že vyžadovat použití píst? s vypuklým dnem, které zajistí dosažení pot?ebného kompresního pom?ru. Je to další komplikace, která úpravu motoru prodražuje. Pokud se d?lá rozsáhlejší úprava motoru, je vhodné použít v?tší vrtání, které zvýšením objemu motoru napom?že dosažení pot?ebného kompresního stupn? i bez vypuklého dna pístu. N?kdy se zbrousí krom? hlavy také blok motoru, píst se nechává vyb?hnout více z válce, využívá se tlouš?ka t?sn?ní pod hlavou. Povrch spalovacího prostoru se co nejvíce vyhladí, drsná plocha na sebe lépe váže úsady ze spalování a také zv?tšuje p?estupnou plochu pro odvod tepla, vzniká tepelná ztráta. Nejde o závratnou hodnotu, spíše se takové p?sobení dá zanedbat, ale u vysoce p?epl?ovaných motor? se spalovací prostory leští skoro do zrcadlového lesku. Všechny hrany ve spalovacím prostoru se zaoblí, ostrá hrana má snahu se p?eh?ívat a zp?sobuje samozápaly. P?i opracovávání spalovacího prostoru po?ítejte s tím, že budete hlavu na záv?r p?ebrušovat a tak vám n?jaké to zakon?ení dutiny bude kon?it jinde, než jste p?vodn? po?ítali. P?echody od ventilu ke st?n? válce se v hlav? d?lají s polom?rem, odbroušením nap?. 1 mm posune hranici p?echodu blíže k ventilu. Každopádn? objemy všech spalovacích prostor? musí být shodné.
Sací potrubí – zde je problém zak?ivení jednotlivých v?tví, které znemožní obrobení kanál? po celé délce. U karburátorových nebo BMM motor? se všechny kanály sbíhají do jednoho, pro obráb?ní nep?ístupného, místa a tak se kanál v?tšinou opracuje jenom tam, kam dosáhneme. Tím se ale ?áste?n? znehodnotí práce na kanálech v hlav?, seškrcení pr??ezu v sacím potrubí je prakticky totéž, jako neopracované kanály, jen se zmenší celková ztráta. Kdo chce být perfekcionalista, bude muset vzít potrubí dv?, n?jak je šikovn? roz?ezat, opracovat a op?t je šikovn? spojit, nejlépe sešroubovat, aby svá?ení nevytvo?ilo další nálitky, ke kterým se nedostane. Druhou variantou je vyrobit sací potrubí nové z trubek pat?i?ného pr?m?ru, které ohnete do požadovaného tvaru, pozor na to, aby se p?i ohýbání nezploštily. Trubka se nap?chuje suchým pískem, d?kladn? na obou koncích uzav?e a oh?eje, po oh?evu se ohne a nechá zchladnout, potom se písek vysype. Písek musí být suchý, voda se vysokou teplotou zm?ní páru a natlakuje, trubka se m?že roztrhnout nebo nad?lat jiné nep?íjemné v?ci. Výroba nového sacího potrubí má výhodu v tom, že je možné upravit délku sacích v?tví jak na všechny stejné, tak na delší a navíc se nemusí opracovávat, vnit?ní povrch je kulatý a hladký.
Ventily – zde se m?že také ud?lat spousta chyb, které mohou skon?it havárií motoru. Každopádn? použijte na úpravu ventily nové, které nevykazují únavu materiálu. Co je možné ud?lat bez nebezpe?í ulomení ventilu, je nepatrn? zv?tšit pr?m?r sedla ventil? v hlav? a upravit p?echody ve sty?ných plochách. Z d?vodu ceny se sedlo ve výrob? opracovává pouze na úhel 45°, p?ípadn? se d?lají ješt? p?echody do stykové plochy s ventilem 150° a 30° pro zdání jakési zaoblenosti. Hrany t?chto p?echod? vytvá?í turbulentní proud?ní a tím zhoršují pr?tokový sou?initel v sedle. Totéž se provádí u ventil?, hran tam máme na rozdávání. Všechny tyto hrany zaoblíme tak, aby se aspo? vizuáln? podobaly plynulému p?echodu. Zv?tšení pr?m?ru sedla v hlav? se posune t?snící plocha více k okraji ventilu, proto pozor na to, aby ventil správn? dosedal, úprava tvaru sedla na ventilu bude náro?n?jší. Kdo si netroufá a nebo nemá k dispozici pat?i?né strojní vybavení, a? nechá pr?m?r sedla v hlav? na p?vodní hodnot? a pouze provede zaoblení p?echodových hran. Ventil je vhodné v míst? p?echodu d?íku do talí?e a celý talí? ze všech stran vyleštit na co nejnižší drsnost, hladká plocha krom? mírného zlepšení pln?ní více odolává usazování nános? ze spáleného oleje, ventil z?stane delší dobu ?istý. Úprava tvaru p?echodu z d?íku do talí?e je vhodná pouze u závodních motor?, kde jsou ventily pod kontrolou a ?asto se m?ní. Kdo má v?tší možnosti a upravuje 130 – 136/742 nebo 781, m?že zkusit vym?nit vodítka ventil? za menší a použít ventily s d?íkem o Ø 7 mm z posledních Felicií 1,3 MPI v?etn? kuželových pružin (p?ípadn? použít celou hlavu). Užší d?ík klade menší odpor proudícímu vzduchu. Jinak je možné také zmenšit pr?m?r d?íku mezi koncem vodítka a talí?em na tuto hodnotu a zárove? upravit p?echod do talí?e, platí i pro výfukový ventil. Kdo má skute?n? hodn? pen?z, m?že si koupit profesionáln? upravené ventily dokonce chlazené sodíkem, v?tšinou jde o kované materiály, které toho i dost vydrží. Jsou ur?ené na nejvyšší namáhání a tak p?i menším stupni úprav a v b?žném silni?ním provozu vydrží velmi dlouho, možná i p?ežijí motor. Ovšem otázkou je jestli ten, kdo má peníze na takové ventily, se bude zabývat úpravou n?jaké t?ináctistovky.
Zmín?ný difuzorový p?echod v sedle se používá pouze u motor? sériových, kde zlepší pr?tok sm?si p?i malých zdvizích ventil?, které se zde používají. U upravovaných motor? se difuzor nepoužívá, rychlost proud?ní v sedle je vysoká a difuzor škrtí pr?tok.
Pružiny ventil? – zde se toho moc nevymyslí, bu? se podle stupn? úprav pouze pružiny o 1 – 1,5 mm podloží, tím se zvýší jejich síla, nebo se použijí pružiny speciální pro upravené motory, p?ípadn? n?jaké rozm?rov? vhodné z vyšší silou z motor? jiných. Možností je i použití pružiny z motor?, kde je použita pružina pouze jedna a do ní se vloží vnit?ní pružina z dvoupružinového provedení (pokud to jejich rozm?ry umožní). Nevýhodou je zvýšení hmotnosti. Podmínkou podložení pružin je, že p?i maximálním otev?ení ventilu musí z?stat mezi jednotlivými závity pružiny mezera min. 0,5 mm. Pokud nepoužíváme p?íliš ostrou va?ku (asi do 270°), do 6 500 ot/min. posta?í pouze podložení pružin.
Vahadla – pro malý stupe? úprav, tedy do 6 5000 ot/min., není nutné vahadla upravovat, jinak se ocelová odleh?ují odvrtáním nebo nahrazují hliníkovými, p?ípadn? se ješt? nahrazují vahadly s v?tším p?evodovým pom?rem pro zv?tšení otev?ení ventilu (u motor? Š 100/110/105/120 nutnost, 110 LS/R a 781 již mají zdvih na hranici použitelnosti, další zv?tšování zdvihu koliduje z rozm?rem pružin). Pokud bude provád?na náhrada za jiný speciáln? vyrobený typ, je vhodné použít valivé uložení vahadel.
Škodovká??m zdar!
Autor článku: CJ (Ji?í ?ech)
E-mail: jicech@quick.cz