Materiál bloku válců
Tradičně byly bloky válců nákladních automobilů a autobusů vyrobeny ze šedé litiny, obvykle legované alespoň nějakým křemíkem, aby se snížila křehkost materiálu. Jak již bylo zmíněno dříve, většina dálničních dieselových motorů se středním a velkým vrtáním používá vložky válců, což znamená, že základní materiál bloku válců přímo nenese tlak a teplotu válců motoru. V poslední době se při výrobě lehčích motorů projevuje trend výrazně zvyšovat tlak ve válci. To vedlo ke vzniku dnešních odlitků bloku válců s nízkou-hmotností a vysokou{4}}pevností. Porovnáním poměru hmotnosti-k- dnešních motorů s motory z 80. let: výkon vyrobený na libru hmotnosti motoru v dnešních motorech je často dvakrát vyšší než u jejich předchůdců -, přinejmenším před započtením hmotnosti veškerého hardwaru pro kontrolu emisí na současných motorech. V současné době většina výrobců dieselových motorů (OEM) používá při výrobě bloku válců zhutněnou grafitovou litinu (CGI), protože je lehká a dokáže odolat mnohem vyšším silám.
Bloky válců z lisované grafitové litiny (CGI).
Bloky válců z kompaktní grafitové litiny (CGI) byly v posledním desetiletí klíčovým faktorem při snižování hmotnosti motoru. Současné-naftové motory s vysokým výkonem jsou často lehčí než motory předchozí generace, které produkovaly pouze poloviční výkon. Téměř všichni výrobci originálního vybavení (OEM) používají bloky válců CGI pro své těžké-motory. Mezi výhody CGI patří:
• O 70 % lehčí než ekvivalentní bloky válců z šedé litiny
• Mez únavy o 200 % vyšší než u šedé litiny
• O 40 % tužší než šedá litina
Plasma Transfered Wire Arc
V minulosti společnost Caterpillar používala Plasma Transferred Wire Arc (PTWA) jako metodu opravy litinových vložek válců v dieselových motorech, ale nyní se tato technologie používá k tomu, aby lehké a středně{0}}naftové motory mohly používat bloky válců z hliníkové slitiny bez vložek válců. Proces PTWA poskytuje povrch vysoce odolný proti opotřebení-a teplotám-na substrátech na bázi železa-nebo hliníkové slitiny. Proces kombinuje stlačený vzduch a elektřinu a vytváří plazmový paprsek o teplotě až 35 000 °F (19 500 °C), do kterého je drát přiváděn přes rotační pistoli. Tím se drát rozbije na kapičky o velikosti asi 25 mikronů, které se vážou na molekulární úrovni ke stěně vložky válce. Jak roztavený drát oxiduje, vytváří krystalovou strukturu zvanou wüstite a konečná plátovací vrstva má tloušťku asi 150 mikronů. Při použití PTWA na blocích válců z hliníkové slitiny musí být cílový povrch předem-upraven. Proces PTWA je často označován jako plátování. Bez specializovaného vybavení nelze opláštěné bloky válců opravit.
Funkce bloku válců
Přestože mezi výrobci existují určité rozdíly, bloky válců dieselových motorů musí plnit některé nebo všechny z následujících funkcí:
• Zajistěte vývrty válců pro sestavy pístů.
• Zajistěte vrtání hlavního ložiska pro klikový hřídel.
• Zajistěte průchody chladicí kapaliny/vodní pláště.
• Zajistěte průchody pro mazací olej/olejové kanály.
• Zajistěte montážní místa pro další součásti motoru.
Bloky válců mohou obsahovat podélné otvory pro instalaci vačkových hřídelů. Obrázek 9-2 ukazuje výše uvedené otvory a průchody. Obrázek 9-3 ukazuje umístění expanzních zástrček nebo zástrček ve tvaru misky -v typickém bloku šestiválcového motoru. Ty jsou obvykle instalovány s mírným přesahem a upevněny pomocí středně pevného lepidla, jako je Loctite Blue.
Integrální vrtání válce
Většina automobilových motorů a dieselových motorů s malým{0}}vrtáním používá integrální nebo bezvložkové bloky válců. Je méně pravděpodobné, že se budou používat v komerčních dieselových motorech, zejména v těch s-velkým vrtáním. Svého času se u motorů se středním průměrem -válců používaly integrované vrtání válců; byly posměšně nazývány jednorázovými-bloky. Bylo to proto, že během renovace bylo obtížné vyvrtat otvory pro instalaci vložek válců kvůli těsné blízkosti vrtání válců u sebe. S příchodem indukčního kalení bloků válců na bázi železa-a specializovanými procesy opláštění, jako je výše zmíněný PTWA, se však tato situace změnila. Starší motory řady Cat 3208, Cummins ISB a MB-900 (vyráběné do roku 2010) jsou příklady motorů s bloky válců bez vložek válců. Počáteční úspory nákladů dosažené výrobou takové konstrukce bloku válců mohou být kompenzovány během generálních oprav motoru, kdy je třeba blok válců vyměnit, znovu vyvrtat a osadit vložkami válců nebo poslat zpět do továrny na opravu. Výhody motorů bez vložek válců jsou následující:
• Nižší počáteční náklady
• Žádné riziko selhání O-kroužku vložky válce
• Při zpětné montáži není třeba dodržovat specifikace pro výstupek vložky válce
Indukčně-kalené vrtání válce bez vložky válce
Na konci 90. let představil Freightliner/Mercedes-Benz motor bez vložek válců s indukčně tvrzenými vrtáními válců-. Čtyřválcové a šestiválcové motory řady MB-900-měly-jedinečnou spirálovou rýhovanou indukční-funkci v oblasti čištění horního prstence. Oproti jiným motorům bez vložek válců se tím výrazně prodloužila životnost vrtání válců. Pokud by se vývrty válců opotřebovaly nad míru tolerance, mohly by být převrtány{12}}a opatřeny vložkami válců. Společnost Mercedes-Benz doporučila, aby převrtání{15}}a montáž vložky válců u těchto motorů prováděl pouze výrobce. Tento motor byl velmi úspěšný v-silničních i terénních{17}}aplikacích, ale po modelovém roce 2010 se již v silničních aplikacích nepoužíval. Přesto se velké množství takových motorů používá i o deset let později.
Plášť PTWA bez vložky válce
Proces PTWA stručně popsaný výše se používá již mnoho let jako metoda k opravě litinových bloků válců bez vložek válců, ale tato technologie je také použitelná pro opláštění vrtání válců bloků válců z hliníkové slitiny. Vzhledem k tomu, že výrobci originálního vybavení (OEM) pokračují ve snaze snižovat hmotnost vznětových motorů, bloky válců z hliníkové slitiny s PTWA-vrtáním válců s povlakem PTWA byly použity v lehkých-naftových motorech a může být jen otázkou času, kdy je uvidíme i v těžkých-naftových motorech.
Mokrá vložka válce
Konstrukce bloku válců umožňuje, aby byl vodní plášť v přímém kontaktu s vložkou válce ve vrtání válce; proto musí mít vložka válce dostatečnou tloušťku stěny, aby vydržela špičkový spalovací tlak motoru. Mokré vložky válců mohou účinně přenášet teplo do chladicí kapaliny a lze je snadno vyměnit při generálních opravách. Jejich hlavní nevýhodou je, že musí zůstat po celou dobu životnosti utěsněné a porucha O-kroužku může vést ke kontaminaci chladicí kapaliny motorového oleje.
Obrázek 9–3 ukazuje umístění a způsob instalace miskovitých -zátků v rovném- šestiválcovém bloku.
Klasifikace bloku válců
Bloky válců používané v komerčních dieselových motorech lze klasifikovat podle typu takto:
• Integrované vrtání válců nebo žádné vložky válců
• Povrchová úprava bez vložek válců
• Mokré vložky válců
• Suché vložky válců
• Kombinované mokré/suché vložky válců
V konstrukci bloku válců se odrážejí i další faktory, jako je dvoutaktní{0}}takty a vzduchové chlazení.