Monoblokový motor - Monobloc engine

Motor De Dion-Bouton s monoblokovými hlavami válců, ale válce oddělené od klikové skříně c. 1905

Monoblok nebo hromadně motorem je pístový motor s vnitřním spalováním, kde některé z hlavních komponent (jako je hlava válců , bloku válců nebo klikové skříně ) jsou tvořeny, obvykle lití , jako jediná integrální jednotka, spíše než aby byly sestaveny později. To má výhody zlepšení mechanické tuhosti a zlepšení spolehlivosti těsnění mezi nimi.

Monoblokové techniky sahají až do počátků spalovacího motoru . Používání tohoto výrazu se v průběhu času měnilo, obvykle proto, aby řešilo nejnaléhavější mechanický problém ovlivňující motory své doby. Technika má tři různá použití:

• Hlava válce a válec
• Blok válců
• Blok válců a kliková skříň

Ve většině případů jakékoli použití termínu popisuje konstrukci jedné jednotky, na rozdíl od běžnější současné praxe. Tam, kde se později monobloková technika stala normou, upadl konkrétní termín z laskavosti. Nyní je obvyklou praxí používat monoblokové válce a klikové skříně, ale monobloková hlava (alespoň pro vodou chlazený řadový motor) by byla považována za zvláštní a zastaralou.

Hlava válce

Napierův motor s hlavou monobloku, samostatnými bloky válců

Invertovaný letecký motor DB 605 z 2. sv. Války s monoblokovými bloky válců a hlavami

Řez vzduchem chlazeným jednoválcem s hlavou monobloku a přístupovou zátkou nad bočním ventilem

Těsnění hlavy je nejvíce namáhané statické těsnění v motoru, a byla zdrojem značných problémů v raném věku. Monobloková hlava válce tvoří válec i hlavu v jedné jednotce, čímž se eliminuje potřeba těsnění.

Spolu s poruchou těsnění hlavy byla jednou z nejméně spolehlivých částí raného benzínového motoru výfukový ventil, který měl tendenci selhat přehřátím. Monobloková hlava by mohla zajistit dobré vodní chlazení, a tím snížit opotřebení ventilů, protože by mohla nepřetržitě rozšiřovat vodní plášť kolem hlavy i válce. Motory s těsněními zde vyžadovaly kontaktní plochu kov na kov, což narušilo tok vody.

Nevýhodou hlavy monobloku je, že přístup do vnitřku spalovací komory (horní objem válce) je obtížný. Přístup přes otvor válce je omezen pro obrábění sedel ventilů nebo pro vkládání šikmých ventilů. Ještě závažnějším omezením je odkoksování a přebroušení sedel ventilů, což je u starších motorů běžný úkol. Namísto sesazení hlavy válců shora musí mechanik zespodu odstranit písty, ojnice a klikový hřídel.

Jedním z řešení tohoto pro motory s bočními ventily bylo umístění šroubové zátky přímo nad každý ventil a přístup k ventilům prostřednictvím tohoto (znázorněno). Zúžené závity šroubované zátky poskytly spolehlivé utěsnění. U motorů s nízkým výkonem to bylo po několik let populární řešení, ale bylo obtížné tuto zástrčku ochladit, protože vodní plášť do zástrčky nezasahoval. Jak se zvyšoval výkon, stalo se také důležité mít lepší konstrukce spalovací komory s menším „mrtvým prostorem“. Jedním z řešení bylo umístit zapalovací svíčku do středu této svíčky, což alespoň využilo prostor. Díky tomu byla zapalovací svíčka umístěna dále od spalovací komory, což vedlo k dlouhým cestám plamene a pomalejšímu zapalování.

Během první světové války vývoj spalovacího motoru velmi pokročil. Po válce, kdy byla obnovena výroba civilních automobilů, byla hlava válce monobloku vyžadována méně často. Pouze vysoce výkonné vozy, jako je Leyland Eight z roku 1920, s ním přetrvávaly. Bentley a Bugatti byli další závodní značky, které se jich zejména držely ve 20. a 30. letech a nejvíce se používaly v účelových amerických závodních motorech Offenhauser s přímými čtyřmi čtyřmi , které byly poprvé navrženy a vyrobeny ve 30. letech.

Letecké motory v této době začaly používat vysoké tlaky přeplňování , což zvyšovalo namáhání jejich těsnění hlavy. Motory jako Rolls-Royce Buzzard používaly pro spolehlivost monoblokové hlavy.

Posledními motory, které široce využívaly monoblokové hlavy válců, byly velké vzduchem chlazené hvězdicové motory letadel , jako například Wasp Major . Ty mají jednotlivé válce, takže přístup je méně omezený než u řadového motoru s monoblokovou klikovou skříní a válci, jako je tomu u většiny moderních motorů. Protože mají vysoký měrný výkon a vyžadují velkou spolehlivost, výhody monobloku zůstaly atraktivní.

Motory všeobecného letectví, jako jsou Franklin , Continental a Lycoming, se stále vyrábějí nové a nadále používají monoblokové jednotlivé válce, ačkoli Franklin používá odnímatelné pouzdro. Při jejich konstrukci se používá kombinace materiálů, jako je ocel pro válce válců a slitiny hliníku pro hlavy válců, aby se snížila hmotnost. Mezi běžné techniky přestavby patří chromování vnitřku válcových válců v „prasklém“ provedení, které napodobuje „ šrafovaný “ povrch, který je obvykle vytvořen typickým honováním válce. Starší motory provozované na bezolovnatý automobilový benzín, jak to umožňují doplňkové typové certifikáty schválené FAA, mohou vyžadovat častější výměnu ventilů a sedel při obrábění. K udržování sedel ventilů v těchto válcích se používá speciální nářadí. Měly by být prováděny nedestruktivní zkoušky, aby se zjistily nedostatky, které by mohly vzniknout při extrémním používání, poškození motoru v důsledku náhlého zastavení vrtule nebo prodlouženého provozu motoru při každé generální opravě nebo přestavbě.

Historicky byly obtíže při obrábění a údržbě hlavy válců s monoblokem vážnou nevýhodou. Jak těsnění hlavy dokázalo zvládnout větší teplo a tlak, tato technika vyšla z cesty. Je téměř neznámá dnes, ale bylo zjištěno několik specializované použití, jako techniku monobloku hlav válců byl přijat japonského modelu motoru výrobce Saito Seisakusho pro jejich záře palivo a jiskra modelové zapalování čtyřdobé motory pro RC letadla potřeby pohonných.

Monoblokové válce se i nadále používají u malých dvoutaktních motorů pro energetická zařízení používaná k údržbě trávníků a zahrad, jako jsou strunové vyžínače, oje a foukače listí.

Wikimedia Commons má média související s hlavou válců Monobloc .

Blok válců

Brzy monoblokový motor z roku 1919: Všechny válce jsou odlity společně s klikovou skříní, hlava válců samostatně

Nemonoblokový motor z roku 1905: válce jsou odlity ve třech párech, ale hlavy jsou v každé sadě válců monoblokové.

Nemonoblokový motor z roku 1919: válce jsou odlity ve dvou blocích po třech, ale hlavy jsou monoblokové

Technologie odlévání na úsvitu spalovacího motoru mohla spolehlivě odlévat buď velké odlitky, nebo odlitky se složitými vnitřními jádry, které by umožňovaly vodní pláště, ale ne obojí současně. Většina raných motorů, zejména ty s více než čtyřmi válci, měla své válce odlité jako dvojice nebo trojice válců, poté byly přišroubovány k jedné klikové skříni.

Jak se zlepšily techniky odlévání, mohl být celý blok válců čtyř, šesti nebo dokonce osmi válců odlit jako jeden. Jednalo se o jednodušší konstrukci, a tedy o méně nákladnou výrobu, a společný vodní plášť umožňoval užší rozestup mezi válci. To také zlepšilo mechanickou tuhost motoru proti ohýbání a stále důležitějšímu kroucení, protože se zvyšoval počet válců a délky motoru. V kontextu leteckých motorů byla předchůdcem monoblokových válců konstrukce, kde byly válce (nebo alespoň jejich vložky) odlévány jako jednotlivci a vnější vodní plášť byl později aplikován z měděného nebo ocelového plechu. Tato složitá konstrukce byla nákladná, ale lehká, a proto se široce používala pouze pro letadla.

V motory zůstaly pro každou banku odděleným odlitkem . Složité potrubí vyžadované pro sací potrubí mezi bankami bylo příliš komplikované, než aby bylo možné odlévat jinak. Pro hospodárnost bylo několik motorů, například V12 Pierce-Arrow , navrženo tak, aby používaly identické odlitky pro každou banku, vlevo i vpravo. Některé vzácné motory, například Lancia 22½ ° s úzkým úhlem V12 z roku 1919, používaly odlitek jednoho bloku pro obě banky.

Moderní válce, s výjimkou vzduchem chlazených motorů a některých motorů V , jsou nyní všeobecně odlity jako jeden blok válců a moderní hlavy jsou téměř vždy samostatnými součástmi.

Wikimedia Commons má média vztahující se k bloku válců Non-monobloc .

Wikimedia Commons má média související s blokem válců Monobloc .

Kliková skříň

Motor Rover V8, s oběma bloky a klikovou skříní vytvořené v bloku

Jak se odlévání zlepšovalo a bloky válců se staly monoblokem, bylo také možné odlévat oba válce a klikovou skříň jako jeden celek. Hlavním důvodem bylo zlepšit tuhost konstrukce motoru, snížit vibrace a umožnit vyšší rychlosti.

Většina motorů, s výjimkou některých motorů V, je nyní monoblok klikové skříně a bloku válců.

Wikimedia Commons má média týkající se klikové skříně Monobloc .

Moderní motory - kombinovaný blok, hlava a kliková skříň

Lehké malé motory rodiny Honda GC pro spotřebitele používají monoblokovou konstrukci, kde hlava válce, blok a polovina klikové skříně sdílejí stejný odlitek, který Honda označuje jako „uniblock“. Jedním z důvodů, kromě nákladů, je výroba celkově nižší výšky motoru. Jelikož jde o vzduchem chlazený design OHC , je to možné díky současným technikám lití hliníku a nedostatku složitých dutých prostorů pro kapalinové chlazení. Ventily jsou svislé, aby umožňovaly montáž v tomto omezeném prostoru. Na druhou stranu se provádění základních oprav stává tak časově náročným, že lze motor považovat za jednorázový. Komerční motory rodiny Honda GX (a jejich mnoho populárních knock-off ) mají konvenčnější konstrukci jediné klikové skříně a odlitku válce se samostatnou hlavou válců.

Společnost Honda vyrábí mnoho dalších monobloků klikové skříně s hlavovým blokem pod různými názvy, jako je řada GXV. Mohou být zvenčí identifikovány těsněním, které rozdělí klikovou skříň v úhlu přibližně 45 °.

Reference