ŠAVŠ Studie 2020

7. NOVÉ MATERIÁLY A TECHNOLOGIE VYUŽÍVANÉ PŘI VÝROBĚ BLOKŮ SPALOVACÍCH MOTORŮ

7.1 Úvod Mezi hlavní motivace vývoje spalovacích motorů lze zařadit především snižování spotřeby paliva a emisí. Uvedené cíle však musí být dosaženy s ohledem na výrobní náklady a konkurenceschopnost. Snižování emisí lze dosáhnout úpravou spalin v katalyzátoru nebo filtru pevných částic. Stále více se aplikují inteligentní elektronické systémy jako je start-stop systém a systém částečného vypínání válců při nízké zátěži motoru. Dochází také k úpravám vnitřních částí motoru, a tedy ke změně konstrukce bloku motoru a s tím souvisejícím úpravám slévárenské produkce. Blok motoru je hlavní nosnou částí motoru, proto po- tenciál úspory hmotnosti je zde značný. Tato skutečnost podněcuje konstruktéry i tech- nology k vývoji nových hmotnostně efektivních bloků, avšak při zachování mechanic- kých vlastností. Litina s lupínkovým grafitem jako materiál pro výrobu bloku motoru je s ohledem na svoji vyšší hustotu na ústupu (tento přechod není možný u všech typů bloků s ohledem na hraniční možnosti mechanických vlastností nově použitých materi- álů, např. vyšší zdvihové objemy a vyšší výkony). Přechod z litiny s lupínkovým grafitem na hliník s sebou přinesl mnoho změn. Další zlom při volbě materiálu souvisí s trendem označovaným jako “downsi- zing”. Downsizing znamená snižování objemu motoru při zachování jeho výkonových parametrů. Poměr výkon–hmotnost a výstupní výkon na litr objemu motoru se staly charakteristickými hodnotami downsizingu. Tyto hodnoty jsou dále vylepšovány využi- tím přeplňování motoru. Lze sledovat postupný vývoj od atmosféricky plněných motorů k motorům pře- plňovaným a vícestupňově přeplňovaným. Dnešní vysoce výkonný 4-válcový motor s dvoustupňovým přeplňováním představuje alternativu k atmosféricky plněnému 6-vál- covému motoru. V uvedeném případě se jedná o downsizing válců. Snížení počtu válců znamená menší ztráty třením, menší a kompaktnější blok a hlavu válců a také kratší stav- bu a potřebný zástavbový prostor ve vozidle, což ve výsledku přináší také nižší hmot- nost. Zvyšování tlaku ve válcích díky přeplňování však zvyšuje zatížení bloku válců. Proto je třeba kompenzace uvedeného jevu související s navýšením tloušťky stěn. Vyšší tloušťka stěny obvykle znamená nárůst hmotnosti a z toho plynoucí nárůst spotřeby paliva a emisí. Z toho vyplývá požadavek na využívání materiálů se zvýšenou pevností. Downsizing tedy rozšířil prosté zaměření na hustotu o další významný parametr, a to pevnost materiálu. Spalovací motor lze zjednodušeně rozdělit na pohyblivé a nepohyblivé části. Mezi pohyblivé části patří píst s pístními kroužky, pístní čep, ojnice a klikový hřídel. Dále jsou to prvky rozvodového mechanizmu, jako je vačková hřídel s ventily a pohon rozvodu. Mezi nepohyblivé části patří kliková skříň, blok válců a hlava válců. Pro správnou funkci

161