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Motorblock

Ein Motorblock ist Teil eines Verbrennungsmotors. Er vereint in sich neben dem Kurbelgehäuse auch die Zylinder und bei wassergekühlten Motoren den Wassermantel, jedoch wird der Verbund aus den oben genannte Bauteilen auch Kurbelgehäuse genannt. Am Motorblock befindet sich meist die Möglichkeit, die für den Betrieb des Motors notwendigen Nebenaggregate zu befestigen.

Die Hauptaufgaben des Motorblocks sind

• Übertragung der dynamischen Kräfte (Massen- und Gaskräfte) eines Motors,
• Lagerung der Kurbelwelle,
• und häufig der Nockenwelle (außer wenn diese im Zylinderkopf liegt),
• gemeinsam mit der Ölwanne den Abschluss des Triebwerksraumes bilden,
• Anschluss zu bieten zur Lagerung des Motors im Fahrzeug,
• Aufnahme der Hilfsaggregate und
• des Zylinderkopfs
• sowie Aufnahme der evtl. vorhandenen Zylinderlaufbuchsen.

Aufgrund der Vielzahl an Aufgaben unterliegt das Kurbelgehäuse auch vielen Beanspruchungen, wie Massenmomenten, Torsionsmomenten oder Kräften aus der Übertragung der Gaskräfte vom Zylinderkopf zu den Kurbelwellenlagern.

Der Großteil aller hergestellten Motorblöcke kleiner und mittlerer Baugröße besteht aus einem Gussteil, wobei Gusseisen, Sphäroguss (für höhere Beanspruchung) und Leichtmetall (vorwiegend Aluminium) als Material Verwendung finden. Bei manchen mittleren und bei fast allen großen Motoren werden wegen der Gießprobleme der Motorblock in zwei oder auch mehr Gussteile getrennt Am häufigsten sind in diesem Falle die Zylinder vom Kurbelgehäuse separat gefertigt und mit Dehnschrauben anmontiert. Um die mit zunehmender Gussteilgröße auftretenden Schwierigkeiten zu umgehen, werden für größte Motoren (Wärmekraftwerke und große Schiffsantriebe) Schweißkonstruktionen aus Stahl oder Stahlguss bevorzugt.

Umgangssprachlich wird auch der Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges als ganzes als „Motorblock“ bezeichnet. Damit ist der gesamte Motor als Einheit gemeint, also der eigentliche Motorblock, ergänzt um den Kurbeltrieb - nämlich Kurbelwelle, Kolben und Pleuel mit allen Lagern, sowie der Zylinderkopf mitsamt Innereien. Die korrekte Bezeichnung hierfür jedoch ist "Rumpfmotor".

Kennzeichnend für einen Motorblock ist die Verbindung von Kurbelwellenlagerung und Zylindern. Sehr oft ist der Motorblock das größte und teuerste Gussteil eines Kraftfahrzeugs. Oftmals ist unter dem Motorblock lediglich die Ölwanne montiert. Die untere Lagerung der Kurbelwelle mit einzelnen Lagerdeckeln (Guss- oder Schmiedeteile) und deren Lagerschalen zählt man mit zum Motorblock: ein Motorblock ist erst vollständig, wenn er die Kurbelwelle aufnehmen kann und die Zylinder enthält.

Etwas schwieriger ist die Begriffsbestimmung bei wassergekühlten Boxermotoren (Alfasud, Subaru, neuere Porsche 911): hier besteht der Motorblock aus den beiden Gehäusehälften, der rechten und der linken Gehäusehälfte samt der jeweiligen einseitigen Zylinderblöcke.

Manchmal wird das Kurbelgehäuse allein ebenso auch als "Motorblock" bezeichnet - öfter bei VW Käfer und Porsche 911 zu hören. Das ist jedoch nicht ganz korrekt, da die Zylinder dieser Motoren nicht zu einem "Motorblock" gehören - es ist (in den Fällen luftgekühlter Motoren) das Kurbelgehäuse; einen Motorblock im eigentlichen Sinne gibt es beim Käfer und Porsche 911 (luftgekühlt) nicht. An das Kurbelgehäuse werden die luftgekühlten Zylinder einzeln angesteckt und erst über den Zylinderkopf samt der Befestigung über Zugankerschrauben zum Rumpfmotor vereint.

Big Block und Small Block [Bearbeiten]

Big Block ist die aus den USA stammende Bezeichnung für einen Großkolben-V8-Verbrennungsmotor. Big-Block-Motoren wurden fast ausschließlich von Ford, General Motors und Chrysler in den USA produziert. Die Motoren wurden in großen amerikanischen Fahrzeugen eingebaut. Heute kommen Big Blocks nur noch vereinzelt in hubraumstarken Fahrzeugen vor. Einige Pick-Ups, amerikanische Sportwagen und Lkw besitzen diese noch. (Bohrung meist größer 4 inch)

Der Small Block unterscheidet sich in der Hauptsache nicht durch die Hubraumgröße, sondern durch die Abmessungen des Motorblocks und den damit zur Verfügung stehenden Raum für die Brennräume. Es gibt beispielsweise Small-Block-Motoren mit 7 Litern Hubraum (Chevrolet Corvette Z06) wie auch Big-Block-Motoren mit 5,9 Litern Hubraum. (Bohrung meist kleiner 4 inch)

Die Chevrolet-Small-Block-Motoren sind in den vergangenen 50 Jahren kontinuierlich modifiziert worden und wurden so an modernste Anforderungen angepasst. Obwohl die heutigen Exemplare demnach kaum etwas mit den ersten gemein haben, feiert GM im Jahr 2006 das 50jährige Jubiläum seines Small Blocks (Quelle: Motortrend).

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Il termine Big-block identifica, sul mercato automobilistico statunitense i motori V8 che hanno una cilindrata superiore ai 6,0 L (400 in³). Il più grande motore prodotto fu il Cadillac da 8,2 L (500 in³) prodotto negli anni ‘70. I motori di cilindrata inferiore ai 6 litri vengono chiamati small-block anche se in alcuni casi hanno raggiunto cilindrate più alte rendendo meno secca la divisione tra le due categorie.

La necessità di separare i motori in due categorie nacque negli anni ‘60 quando le auto di grandi dimensioni, dette full-size, allora prodotte richiedevano dei motori più grandi di quelli utilizzati nelle automobili precedenti. Di solito il termine identifica i motori prodotti dalle tre grandi: la Ford Motor Company, la Chrysler Corporation e la General Motors, le uniche capaci di mantenere due linee di motori V8.

Questi motori trovano impiego sulle grandi vetture e su quelle di lusso piuttosto che sulle macchine prestazionali. Inoltre di solito sono concepiti non per le prestazioni ma per favorire la docilità generale di utilizzo, coppia in basso, su queste grandi auto. Molti big-block sono tecnologicamente meno avanzati degli small-block e hanno spesso un rapporto peso/potenza basso. Hanno comunque trovato impiego anche nelle gare. Sono infatti dei big-block i motori utilizzati nelle gare NASCAR e le norme di omologazione statunitensi permettono di impiegare queti motori anche sulle vetture stradali. Nelle gare NASCAR il limite di cilindrata di 7 litri fa comprendere quali prestazioni possono fornire questi motori: lo Chevrolet 427, il Ford 427 e lo Chrysler 426 Hemi.

Negli anni ‘60, con l’esplosione delle muscle car, dei motori big-block prestazionali montati su vetture di dimensioni mid-size (di medie dimensioni per gli standard USA). Alcune versioni derivavano dai motori utilizzati nelle gare mentre altri erano delle versioni modificate di motori montati sulle vetture di lusso.

Dopo la crisi petrolifera del 1973 i giorni dell’impiego dei Big-Block sulle autovetture erano contati. Per la fine del decennio erano scomparsi da questo mercato mentre rimangono in uso sui pick-up e su altri veicoli differenti dalle autovetture.

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Blok silnika - główny element konstrukcyjny tłokowego silnika spalinowego.

Budowa [edytuj]

Blok silnika jest podstawą dla tulei cylindra, które mogą być odlane w bloku, lub wstawiane. Te pierwsze są łatwiejsze do wykonania, lecz wymagają lepszego materiału do odlewu całego bloku, wstawiane zaś dają możliwość użycia tańszego materiału do wykonania reszty bloku. Nie licząc tulei cylindrowych, blok jest zazwyczaj dwuczęściowy, ze względu na konieczność zamontowania w nim układu tłokowo-korbowego. Łożyska główne wału korbowego obrabia się po skręceniu ze sobą obydwu części. Z jednej strony montuje się głowicę silnika, z drugiej miskę olejową. Blok posiada również uchwyty do zamontowania całej jednostki w komorze silnika.
W bloku znajdują się kanały przepływu cieczy chłodzącej (silniki chłodzone cieczą), kanały doprowadzające olej do głowicy i odprowadzające go z powrotem do miski olejowej.
Kształt bloku uwarunkowany jest układem cylindrów. Najczęściej spotyka się silniki rzędowe, widlaste, z tłokami przeciwsobnymi (silnik typu Bokser), gwiazdowe (lotnictwo), w układzie W.

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Um bloco motor mostrando as aberturas dos cilindros

O bloco motor é uma peça fundida em ferro ou alumínio que aloja os cilindros de um motor de combustão interna bem como os suportes de apoio da cambota(virabrequim).

O diâmetro dos cilindros determina a cilindrada do motor.

[editar] Funções

Para além de alojar os cilindros, onde se movimentam os pistões, o bloco motor suporta duas outras peças: a cabeça do motor na parte superior e o cárter na parte inferior. A cabeça do motor é fixa ao bloco através da junta da cabeça que é atravessada por parafusos de fixação roscados no bloco.

No interior do bloco existem também cavidades tubulares através das quais circula a água de arrefecimento, bem como o óleo de lubrificação cujo filtro também é geralmente fixo à estrutura.

Quando a árvore de cames não é colocada na cabeça existem cavidades atravessadas pelas hastes impulsoras das válvulas.

O bloco tem ligações e aberturas através das quais vários outros dispositivos são controlados através da rotação da cambota, nomeadamente a bomba de água, bomba de combustível e distribuidor(nos veículos que os possuem).

[editar] Material

Bloco de um motor de 4 cilindros de alumínio

O material de que os blocos são constuídos tem que permitir a moldagem de todas as aberturas e passagens indispensáveis, como também suportar as elevadas temperaturas geradas pela deflagração do combustível no interior do bloco e permitir a rápida dissipação do calor.

Os materiais mais usados são o ferro fundido e alumínio, este último mais leve e com melhores propriedades dissipadoras, mas de preço mais elevado. Resistindo pior ao atrito dos pistões os blocos de alumínio têm os cilindros normalmente revestidos com camisas de aço.^[1]

[editar] Referências

• ARIAS-PAZ, Manuel. Manual de Automóveis, São Paulo : Editora Mestre Jou, 1970

1. ↑ ARIAS-PAZ, Manuel. Manual de Automóveis, São Paulo : Editora Mestre Jou, 1970 Pág.36

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Vidlicový 8-valcový motor Libery. Blok tvoria samostané valce natreté sivou farbou.

Blok valcov je konštrukčná časť viacvalcového spaľovacieho motora alebo iného piestového stroja, ktorá v sebe obsahuje niekoľko valcov - pracovných priestorov. Z jednej strany je blok uzavretý hlavou valcov z druhej strany kľukovou skriňou. Blok valcov je pri menších motoroch vytvorený ako jeden celok. Väčšie motory môžu mať každý valec vyhotovený zvlášť a vložený do kľukovej skrine.

Konštrukcia bloku valcov [úprava]

Blok valcov môže byť konštruovaný ako oddelený, alebo spojený s nosnou (kľukovou) skriňou. Oddelený blok sa s kľukovou skriňou spája skrutkami. Blok tvoria spravidla nasledovné časti:

• plášť - vonkajší povrch motora
  • plášť s chladiacim rebrovaním - pre vzduchom chladené motory. Rebrovanie zväčšuje povrch bloku a zvyšuje tak odvod tepla.
• vložený valec - vymedzuje pracovný priestor piestu
• vložka valca - vnútorná stena valca v ktorej sa pohybuje piest
  • mokrá - pri vodou chladených motoroch, ak je jej vonkajší povrch v priamom styku s chladiacou kvapalinou
  • suchá - pri ostatných motoroch

Samostatný blok valcov (plášť) sa vyrába odlievaním a následným trieskovým obrábaním. Niekedy je plášť a valec tvorený jedným odliatkom.

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Et topstykke med:
(1) Ventiler (under de næsten lodrette fjedre). Der er 12 stk.
(2) Den overliggende knastaksel bliver drevet af det store tandhjul og knastakslen er ikke særlig synlig, men ventilvippearmene hviler alle på knastakslen i midten nede mellem de to vippearmsaksler.
Cylindrenes toppe er under topstykket.

Topstykket er den øverste del af en forbrændingsmotor, f.eks. en almindelig bilmotor.

Topstykkets funktion er at lede luft/benzindampe ind i motorens cylindere og efter forbrændingen lede udstødningsgassen ud. Topstykket indeholder for en 4-takts benzinmotors vedkommende ventiler, knastaksel og tændrør. Ventilernes funktion er at åbne og lukke for indsugning og udstødning på de rigtige tidspunkter. Dette sker ved, at de bliver påvirket af knastakselen, som er en aksel med ovale "knaster" på, som påvirker ventilerne i en forudbestemt rækkefølge. Tændrørets funktion er at antænde benzindampene når de er kommet ind i motorens cylinder. Dieselmotorer indeholder ikke tændrør, men til gengæld indsprøjtningsdyser og gløderør.

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Zylinderkopf eines gängigen Vierzylinder-, Zweiventil-, Viertakt-Ottomotors.

Der Zylinderkopf dichtet den Verbrennungsraum eines Verbrennungsmotors ab und ist dazu am Ende des Zylinders über dem oberen Totpunkt des Kolbens angeordnet. Bei Viertaktmotoren beherbergt er die Ventilsteuerung für die Gaswechselvorgänge, bei Ottomotoren auch die Zündkerzen. Hierdurch gehört der Zylinderkopf neben dem Motorblock zu den aufwendigsten und teuersten Teilen eines Fahrzeugs.

Typologie [Bearbeiten]

Verbrennungsmotoren und ihre Zylinderköpfe lassen sich nach folgenden Merkmalen klassifizieren:

• Zweitaktmotoren (ohne Ventile) oder Viertaktmotoren (mit Ventilen).
• Ottomotoren (mit Zündkerzen) oder Dieselmotoren (ohne Zündkerzen, stattdessen Einspritzdüsen).
• Saugmotoren (mit Vergaser) oder Einspritzmotoren (ohne Vergaser).
• Untenliegende oder obenliegende Nockenwelle.
• Einfache oder doppelte Nockenwellen.

Bestandteile [Bearbeiten]

Schnitt durch einen DOHC-Zylinderkopf.

Je nach Kombination der o.g. Kriterien enthält ein Zylinderkopf...

• Einlassventile: Durch sie wird entweder Luft (bei Dieselmotoren) oder das vom Vergaser oder der Einspritzanlage erzeugte Luft-Kraftstoff-Gemisch angesaugt. Da dieses angesaugte Gas kalt ist, sind die Einlassventile nicht so hohen Temperaturen ausgesetzt wie die Auslassventile.
• Auslassventile: Durch diese entweicht das Abgas in die Abgasleitung (Abgaskrümmer), umgangssprachlich auch Auspuff genannt. Auslassventile sind daher hohen Temperaturen ausgesetzt.
• Nockenwelle(n): Bei Motoren mit einfacher obenliegender Nockenwelle (OHC = overhead camshaft) oder doppelter obenliegender Nockenwelle (DOHC = double overhead camshaft) beherbergt der Zylinderkopf auch eine oder zwei Nockenwellen. Diese öffnen und schließen die Ventile direkt oder indirekt, und werden hierzu beispielsweise mit einer Steuerkette von der Kurbelwelle angetrieben. Die Drehzahl einer Nockenwelle ist immer halb so groß wie die der Kurbelwelle, da es sich um einen Viertaktmotor handelt.
• Zündkerzen:Bei Viertaktottomotoren geben diese bei jeder zweiten Kurbelwellen-Umdrehung einen Zündfunken ab, bei Zweitaktmotoren bei jeder Kurbelwellen-Umdrehung. Dieselmotoren besitzen keine Zündkerzen.
• Lage der Einspritzdüsen: Bei Diesel-Direkt-Einspritzmotoren spritzen sie direkt in den Brennraum und sind entsprechend hohen Drücken und Temperaturen ausgesetzt. Bei Vorkammer- oder Wirbelkammer-Dieselmotoren spritzen sie in die Kammer ein und sind relativ hohen Drücken ausgesetzt.
• Benziner-Einspritzventile: teils sind sie am Zylinderkopf fest montiert (oftmals bei Einzeldüsen pro Zylinder, "Multi Point"), teils jedoch auch am vor dem Zylinderkopf liegenden Einlasskrümmer (in Fällen von "Single Point"-Einspritzungen). Bei konventionellen Benziner-Einspritzmotoren liegen sie im kühlen Ansaugrohr-Bereich, im Zylinderkopf oder im Krümmer davor, und sind durch die Einlassventile vom Brennraum getrennt. Bei neueren Benziner-Direkteinspritzern hingegen sitzen sie im Zylinderkopf, spritzen direkt in den Verbrennungsraum ein und sind dort höheren Temperaturen und der Verkokungsgefahr ausgesetzt.

Konstruktive Merkmale [Bearbeiten]

Ein Verbrennungsvorgang in einem Zylinder übt auf den Zylinderkopf dieselbe Kraft aus wie auf den Kolben. Deshalb ist der Zylinderkopf sehr hohen Kräften ausgesetzt, die ihn nach außen drücken. Er ist aus diesem Grund oft nicht am Zylinder, sondern direkt am Kurbelwellengehäuse festgeschraubt, mit langen Zugankern bzw. Stehbolzen, die durch entsprechende Bohrungen durch die Zylinder hindurch geführt sind, und spannt den dazwischenliegenden Zylinder so fest ein, dass der Motor trotz elastischer Schwingungen dicht bleibt. Besitzt der Motor einen Motorblock, so wird der Zylinderkopf oft mittels Dehnschrauben befestigt, die nur einmal verwendet werden dürfen. Es ist sehr wichtig, bei der Montage einen Drehmomentschlüssel zu nehmen, um das vorgeschriebene Anzugsmoment dieser hoch belasteten Schraubenverbindung genau einzuhalten. Auch ist eine exakte Beachtung der festgelegten Vorgehensweise bzgl. Verschraubungs-Reihenfolge, Drehmoment-Stufungen und eventueller Kontrollpflicht nach Zeitablauf notwendig.

Die beweglichen Teile sind bei allen modernen Motoren in den Ölkreislauf einbezogen. Das Schmierdrucköl wird meist durch einen Zylinderkanal und die Zylinderkopfdichtung zum Zylinderkopf geleitet, oder in seltenen Fällen und bei alten Motorenbauarten durch eine separate verschraubte Ölleitung. Zum Schutz gegen den Austritt von drucklosem Spritzöl am Zylinderkopf genügt ein einfacher dünnwandiger Zylinderkopfdeckel mit Gummi- oder Korkdichtung.

Bei untenliegender Nockenwelle sind die Kipphebel der Ventile im allgemeinen über Stoßstangen, die parallel zu den Zylindern verlaufen und eine Axialbewegung übertragen, mit der außerhalb des Zylinderkopfes gelegenen Nockenwelle verbunden. Obenliegende Nockenwellen werden entweder durch eine Steuerkette oder durch einen Zahnriemen angetrieben. Seltener werden Stirnradkaskaden oder auch am Zylinder längslaufende Wellen mit Kegelradantrieben, sogenannte 'Königswellen', verwendet.

Es gibt auch bei Viertaktern sehr einfache Zylinderköpfe: bei Motoren mit seitlich liegenden Ventilen (SV-Anordnung, "Side Valves"). Diese Zylinderköpfe ähneln in ihrer flachen Bauweise Zweitakter-Köpfen, da die Ventilanordnung hier Bestandteil der Zylinder und nicht des Zylinderkopfes sind. SV-Motoren sind aber lange bereits nicht mehr Stand der Technik, auch wenn sie vereinzelt (Russland, Volksrepublik China) noch neu gebaut werden.

Die Kühlung erfolgt über eine Längs- oder Querströmung des Kühlwassers. Bei der Querströmung strömt das Kühlmedium von der Auslass- zur Einlassseite oder Umgekehrt; bei der Längsströmung im wesentlichen von der Rückseite in Kurbelwellenlängsrichtung zur Vorderseite. Die Querströmung ist vorteilhafter, da die Kühlung aufgrund eines deutlich geringeren Druckverlustes effektiver erfolgt und somit die Antriebsleistung der Wasserpumpe stark verringert werden kann.

Zylinderköpfe von Schiffsmotoren sind oft mit einer begehbaren Galerie umgeben, um bequem daran arbeiten zu können, und sind mit Druck- und Temperatursensoren ausgestattet, die die Zylinderköpfe in das Informationssystem einbinden, mit dem die Maschine von der Brücke bzw. vom Steuerstand aus fernüberwacht und -gesteuert wird.

Typische Arbeiten am Zylinderkopf [Bearbeiten]

• Überprüfen der Zündkerzen: Reinigen, Elektrodenabstand prüfen, Farbe prüfen. Die Farbe muss hellbraun sein. Hellgrau bis weiß deutet auf ein zu mageres Gemisch hin, schwarz und rußig auf ein zu fettes.
• Ventilspiel einstellen: Entweder mit entsprechenden Einstellschrauben oder mit geschliffenen Unterlags-Plättchen passender Dicke ("Shims") (mittlerweile oft durch Hydrostößel entbehrlich)
• Ventile einschleifen (nur selten nötig, nur bei altem, verschlissenem Motor)
• Erneuern der Zylinderkopfdichtung
• Erneuern des Kettenspanners der Steuerkette
• Kompressionsprüfung: Anstelle der Zündkerze wird eine Druckmessvorrichtung eingesetzt. Damit lässt sich beurteilen, inwieweit Ventile, Zylinder, Kolben und Kolbenringe verschlissen sind und beispielsweise ein Übermaßkolben nötig wird, um ihn wieder dicht zu bekommen. Eine Kompressionsprüfung kann beim Kauf eines Gebrauchtfahrzeugs sinnvoll sein.

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