Blok motora – čemu služi, koja mu je uloga ? – Tehnika

Blok motora je na svojevrstan način „temelj“ konstrukcije samog motora. Možda ne toliko svojom konstrukcijskom kompleksnošću, no tu titulu osnovnog dela blok je zaslužio sa obzirom da su na njega pričvršćeni praktički svi ostali delovi motora.

U njegove cilindre tako će se smestiti klipovi sa klipnjačama (ili košuljice), u donjem delu bloka nalaze se ležišta za ležajeve kolenastog vratila, ispod svega je korito motora, a na vrhu bloka dolazi glava motora.

Aluminijumski blok motora 6,2-litrenog V8 motora LT-1 iz Corvette Stingray (General Motors)

Komad metala, prepun rupa…

Blokovi motora su, danas gotovo po pravilu, izrađeni od aluminijuma (najčešće legure su 319 i A356), livenog gvožđa (sivi liv) ili legure gvožđa i drugih metala, poput nikla i hroma. Svakako, sve više motora u današnjim automobilima ima blok izrađen od aluminijumskih legura čija je osnovna prednost u nižoj masi. Uz to, aluminijum lakše provodi toplotu i takvi se motori mogu i bolje hladiti. No, kako se u dizel motorima javljaju veća unutrašnja opterećenja, blokovi od sivog liva i danas su uobičajeni, barem kod dizel motora manje zapremine.

Sam naziv „blok“ verovatno i potiče od toga što je ovaj deo motora u osnovi hrpa metala u kojoj se nalaze razni otvori, kanali i rupe. No, za razliku od lepog komada švajcarskog sira, otvori u bloku motora pravilno su raspoređeni. Tako su u bloku motora smešteni provrti cilindara ali i razni provrti sa kojekakvim navojima namenjenim pričvršćivanju drugih delova motora. U bloku se nalaze i kanali (tzv. „džepovi“) namenjeni strujanju rashladne tečnosti (kod motora koji imaju hlađenje tečnošću).

Štednja prostora: VR6 motor nije niti redni, a niti V motor (Volkswagen AG)

Na obrađeni blok motora pričvršćuju se sledeći (osnovni) delovi: kolenasto vratilo (koje je pričvršćeno s donje strane bloka), klipovi s prstenovima i klipnjačama koje se pak, spajaju na koljenasto vratilo, glava motora (u kojoj su oblikovani prostori za sagorevanje ) te pumpa za ulje s koritom motora. Svakako, blok motora služi i kao „držač“ za razne druge delove. Na njemu su pričvršćeni i alternator (generator struje), elektropokretač motora, pumpa za rashladnu tečnost itd.

Takođe, na bloku su i nosači kojima se motor pričvršćuje za karoseriju automobila. Novi motori nakon sklapanja, u fabrici, dobijaju ulje i odlaze na probni rad. No ipak, to je tek kratko puštanje u rad nakon kojeg tek sledi ugradnja u automobil.

Tzv. ‘mokre’ košuljice cilindara osiguravaju bolje hlađenje (Darton International)Tzv. ‘mokre’ košuljice cilindara osiguravaju bolje hlađenje (Darton International)

Aluminijumski blok motora katkada treba malu pomoć

Kako je već bilo spomenuto, najzanimljivija varijacija na temu bloka motora svakako je upotreba aluminijumskih legura. No, osim spomenutih prednosti manje mase i boljeg (provođenja) odvođenja topline (u poređenju s blokovima od sivog liva) aluminijumski blokovi imaju i jednu popriličnu manu – malu tvrdoću.

Kao što se sećate, u priči o cilindru i klipu spominjali smo i nekakve košuljice cilindara. Radi se u stvari o tome da klip sa svojim prstenovima „struže“ po unutrašnjoj strani cilindra koja stoga mora biti otporna na trošenje. U motorima čiji je blok izrađen od aluminijumskih legura konstrukcija bez košuljice ne bi bila upotrebljiva jer bi se relativno mekani blok prebrzo potrošio. Stoga se u takvim motorima gotovo u pravilu nalaze košuljice, bilo „suve“ ili „mokre“ (vidi članak o klipu i cilindru).

Ipak, i tu ima izuzetaka, a rešenje dolazi u vidu magičnog materijala – silicijuma. Silicijumske su čestice, naime, vrlo tvrde te ih neki proizvođači ubacuju u leguru od koje se izrađuje blok. Nakon livenja, cilindri takvog bloka podvrgavaju se nagrizanju (nagrizanju kiselinom) koje praktično skida izuzetno mali sloj aluminijuma s unutrašnjosti cilindara ostavljajući tako tvrda silikonska zrnca izloženim. Klip tada može kliziti preko tih zrnaca uz minimalan otpor i trošenje.

Za peščani liv potreban nam je ‘negativ’ bloka motora poput ovih kanala za rashladnu tečnost (BMW AG)

Livnica gvožđa

Blok motora, od kojeg god da je materijala, gotovo se u pravilu izrađuje livenjem i to u nekoj od različitih vrsta kalupa. Tradicionalni proizvodni proces izrade delova poput bloka motora je peščani liv, proces tokom kojeg se primjenjuje livenje u višedelne peščane kalupe. Kod takvog su načina livenja unutrašnji otvori bloka motora (npr. kanali za rashladnu tečnost, cilindri i sl.) oblikovani od sabijenog peska (u stvari, mešavine peska, gline i vode).

Nakon livenja, ovaj se pesak istresa ostavljajući za sobom slobodne otvore unutar bloka. Sledeća faza u izradi je čišćenje, nakon čega na red dolazi bušenje dodatnih otvora (provrti za vijke, protok ulja za podmazivanje…) te potom i mašinska  obrada cilindara i površina na koje drugi delovi moraju precizno nalegati.

Isparavni model ili ‘pena koja nestaje’ je proces koji garantuje veću preciznost. Levo je gotovi aluminijumski blok, a desno polistirenski uložak kalupa (u ovom slučaju – ‘pozitiv’)(General Motors)

Takođe, u proizvodnji delova motora koristi se i tehnika livenja isparivim modelima. Reč je o proizvodnom procesu kod kojeg se koristi unutrašnji deo kalupa napravljen od isparivog materijala, u pravilu ekspandiranog polistirena (reč je o peni od 97,5% vazduha i 2,5% polistirena). Od ovog se materijala oblikuje (livenjem u metalne kalupe, rezanjem i sl.) tzv. „pozitiv“ odlivak, tj. stvara model koji odgovara fizičkom izgledu onoga što želimo dobiti kao konačni produkt.

Potom se pena uranja u keramičku „oblogu“ koja stvara čvrsti omotač, ali istovremeno i omogućava izlaz plinova koji nastaju topljenjem pene. Konačno, sve zajedno se oblaže sabijenim peskom koji služi kao sam kalup. Ulivanjem metala u takav kalup isparivi materijal nestaje te njegovo mesto zauzima rastopljeni metal. Prednosti takvog načina livenja su u tečnosti dimenzija te izostanku rubova koji su prisutni na mestima spoja višedelnih kalupa. Jedna od fabrika koje prednjače u razvoju ovakvih tehnika livenja svakako je nemački Knauf Gips KG.

 

CNC glodalica prilagođena za izradu bloka motora (Centroid Corporation)CNC glodalica prilagođena za izradu bloka motora (Centroid Corporation)

Egzotični pogled na temu izrade bloka

Konačno, iako to bez sumnje spada u egzotiku, moramo spomenuti još jedan način izrade bloka motora. Reč je o izradi bloka motora uz pomoć CNC glodalice. Ideja takvog pristupa je jednostavna: kada jednom imate gotov nacrt vašeg bloka, stavite komad aluminija u CNC mašinu, pritisnete dugme i čekate da glodalica „ispljune“ gotov blok motora.

Iako proces nije  brz, završne / dodatne obrade praktično nema. Loše strane su sledeće: nije moguće kreirati zakrivljene kanale unutar bloka (burgije su ravne), oprema za izradu je skupa (nije da su livnice jeftini pogoni, ali je cena livenja danas kudikamo niža od one korišćenja ovakve računarski upravljane glodalice) te kao nusprodukt dobijamo veliku količinu otpada (no, uz razvijene tehnike recikliranja, taj otpad brzo postaje nova sirovina).

Kako izgleda proces izrade bloka motora na CNC glodalici pogledajte u ovom videu američke fabrike Kirkham Motorsports. Konačni cilj je aluminijumski blok V8 motora s „mokrim“ košuljicama (zahvaljujući kojima je pojednostavnjena kontrukcija rashladnih kanala). Motor ima zapreminu od 7 litara, a blok koji svoj život započinje kao komad aluminijuma  težine 175 kg, kada je završen ima masu od 29 kg: