Ford a jeho revoluční nápad: Budeme mít hlavu válců z kompozitu!
Kde se dnes můžete setkat s litinou a kde s hliníkovou hlavou válců? S tou druhou jmenovanou u naprosté většiny vyráběných motorů osobních automobilů. Třeba vozy Škody ji používají od evoluce motoru pro revolučního favorita. Starší škodovky 105/120 a 130 ale měly hlavu válců litinovou. Jedním z posledních motorů s litinou hlavou válců byl čtyřválec Ford 1.8 TDCi, nabízený do roku 2010. Tehdy jeho účinkování ukončila nastupující emisní norma Euro 5.
Lehkost proti houževnatosti
Na otázku, zda je lepším materiálem na výrobu hlavy válců hliník, nebo litina, asi neexistuje jednoznačná odpověď. Předností hliníkové hlavy válců je její relativně příznivá hmotnost. Hliník má také vyšší tepelnou vodivost, takže se u něj efektivněji využívá konstrukční opatření v podobě chlazených výfukových svodů. Díky tomu není nutné u zážehového motoru dodatečně ochlazovat při vyšším zatížení a otáčkách motoru katalyzátor dávkou benzinu a motor má tak předpoklad pro nižší spotřebu paliva.
Litinová hlava je obyčejně těžší a vyznačuje se nižší tepelnou vodivostí. V porovnání s hliníkovou hlavou je ale méně náchylná na zatížení vysokou teplotou. Pokud se někdy hlava zkroutila či praskla, téměř vždy se jednalo o hliníkovou.
Detroitský předskokan
Na předloňském autosalonu v Detroitu Ford prezentoval svůj motor EcoBoost budoucnosti o objemu 1,0 litru. Jeho zvláštností bylo tehdy značné využití kompozitních materiálů, vyráběných technologií vstřikování do připravených forem. Ford tento lehký a pevný materiál použil na výrobu některých částí motoru, mimo jiné na hlavu válců. Tehdy Ford uváděl snížení hmotnosti takto vyřešeného motoru v porovnání s konvenčním o 16 procent.
V hlavní roli kompozity
Na podzim loňského roku představila společnost Ford prostřednictvím své globální divize zaměřené na technologie patent na hlavu válců motoru, která obsahuje pouze některé části vyrobené z kovu. Jde o další evoluci výše zmíněného uplatnění kompozitů v konstrukci hnacích agregátů. Ford svoji inovativní hlavu válců nazývá „Hybridní kompozitová hlava válců“. Určitá část hlavy je totiž vyrobena z polymerového kompozitu. Cílem je snížit hmotnost této součástky. O kolik je hybridní hlava lehčí, než stejná z hliníkové slitiny či litiny ale ford neuvádí.
Ještě před tím ale zkoušeli vývojáři například klasickou keramiku, případně keramiku vyztuženou uhlíkovými vlákny. Ani jeden z uvedených materiálů se však neosvědčil, mimo jiné z důvodu nedostatečné odolnosti vůči vysoké teplotě a tlaku. Navíc keramiku lze velmi špatně tvarovat v ocelové formě.
Hybridní kompozitová hlava válců se skládá z vnitřní litinové části, „zabalené“ do polymerové kompozitní struktury. Část vyrobená z litiny nese horní část spalovacích prostorů, vodítka ventilů a také opěrné plochy pro pružiny sacích i výfukových ventilů, stejně jako ventily. Vnější polymerovou částí se přivádí olej do hydraulických vymezovačů ventilové vůle sacích i výfukových ventilů, otvory pro ventilové pružiny a přívod oleje pro vačkové hřídele.
Škoda
Volkswagen
Cupra
Mercedes-Benz
Ford
BMW
Audi
Opel
Renault
Toyota
Mazda
Fiat