Konstrukce motoru III.

Hlava válce
Hlava válce čtyřdobého motoru je z hlediska parametrů navrhovaného agregátu takřka nejdůležitějším dílem, jelikož zahrnuje spalovací prostor a obsahuje díly rozvodu, jimiž řídí výměnu plynů. Z toho důvodu má vrchovatý podíl na tvorbě výkonu a energetické bilanci motoru.

Hlava svrchu plynotěsně i kapalinotěsně uzavírá válec a nese tlak expandujících plynů, stejně jako hlavní nápor tepelné energie. K její výrobě v motocyklové konstrukci už od pradávna slouží lehké slitiny hliníku, jež spoří hmotnost a mají schopnost extrémně vysoké teploty prostředí spalovacího prostoru odvést do chladicí soustavy nebo přímo do okolního vzduchu. Podobně jako u válce není hliníková slitina schopná odolávat namáhání některých dílů rozvodu, který je u moderního motocyklového motoru uložen z velké části právě zde, a tak se výroba nevyhne nutným technologickým komplikacím.

Hlava motoru s rozvodem OHV nese ventilová vahadla, samostatné nebo vcelku odlité kozlíky čepu vahadel a někdy také zalisované trubky zdvihacích tyček. Hlava OHC navíc uložení vačkového hřídele a řadu drobných dílů podle provedení konstrukce. Obě potom ventily, pružiny, zalisovaná ventilová sedla a vodítka. Odspodu má hlava vytvořen spalovací prostor a plochu pro těsnění, shora pak osazení pro víko hlavy, případně víčka ventilů.

Odlitek hlavy je velice komplikovaný výrobek s kanály pro chladicí médium (anebo se soustavou složitého žebrování), pro olej, s hrdly sání a výfuku a s místem pro vytvoření závitu pro zapalovací svíčku. Některé konstrukce mají navíc na hlavě válce osazení pro čerpadlo chladicí kapaliny. Tam, kde konstruktér použil válce slité v bloku, najdeme i společnou hlavu. Konstrukce známá z některých automobilových motorů se samostatnými válci a společnou hlavou se v motocyklech neujala, neboť nebyla nutnost se potýkat s nuceným chlazením víceválcových motorů a v době příchodu vzduchem chlazených japonských čtyřválců už byla technologie odlévání na vysoké úrovni. Hlava motocyklového motoru bývá navržena co možná prostorově nejúsporněji, jelikož v rámu motocyklu není místa nazbyt jako pod kapotou auta. Stejně tak je často nutné počítat s designovým hlediskem, takže mnohé hlavy nesou navíc ještě ozdobná víka.

Spalovací prostor je u motocyklového motoru zpravidla vytvořen právě v hlavě. Konstrukce s plochou hlavou a spalovacím prostorem v pístu se u vysokootáčkových motocyklových motorů neprosadila ani ne snad tolik kvůli vyšší hmotnosti robustnějších pístů, ale spíše kvůli snaze napřimovat sací kanály a kvůli víceventilové technice.Hlava válce je také místem nejvyšších teplot motoru, které vznikají ve spalovacím prostoru a v místech průchodu odcházejících horkých spalin. Z hlediska výroby to klade nároky na volbu materiálu, jehož pevnost se se zvyšující teplotou snižuje, a dostatečné dimenzování. Podrobněji se k tomu vrátíme v místech věnovaných problematice chlazení.

Spalovací prostor
Pracovní prostor mezi pístem v horní úvrati a hlavou musí být co nejkompaktnější, s co možná nejmenším povrchem, jak bylo naznačeno v kapitole o tepelné účinnosti. Ideálem teoretických úvah je kulový spalovací prostor se svíčkou umístěnou v centru. Z hlediska konstrukce je to nesmysl, a tak se v raných dobách motorismu ujal půlkulový spalovací prostor s dvojicí ventilů naproti sobě a s přibližně mezi nimi umístěnou svíčkou. Pro sériovou výrobu to bylo někdy příliš složité a drahé, a tak se objevil klínovitý prostor s ventily vedle sebe a s naproti umístěnou svíčkou. Vzdaloval se ideálu, ale byl stále přijatelně kompaktní a vedle sebe umístěné ventily zjednodušovaly stavbu hlavy. Své místo si ale tahle věc našla hlavně v automobilové konstrukci, kde nebyla potíž se sacím ani výfukovým potrubím vyvedeným na stejnou stranu. S nástupem čtyřventilové techniky se musel půlkulový prostor přetransformovat do tvaru střechovitého, v němž jsou naproti sobě páry sacích a výfukových ventilů. Svíčka je uprostřed nebo po dvou v rozích u motorů s extra velkým vrtáním. Střechovitý tvar je dnes nejrozšířenějším a občasné pokusy o takzvanou „radiální“ hlavu zatím nikdy nenalezly velkou odezvu, přestože ta myšlenka není zcela mrtvá a občas se k ní konstruktéři vracejí. Jedná se o čtyřventilové uspořádání v přibližně půlkulovém prostoru, přičemž jsou ventily uspořádány kuželově s nerovnoběžnými osami. Celá věc značně komplikuje ventilový rozvod a zdá se, že výhody z toho pramenící nepřevyšují zvýšené náklady na výrobu. Z japonských výrobců tuhle konstrukci nějaký čas protežovala Honda u jednoválce Dominator a jeho potomků SLR a FMX. Posledním, kdo se nápadu ujal, je BMW u supersportovního boxeru HP2 Sport. Jak je vidět, záležitost vyhovuje tam, kde je možné použít jednotlivou hlavu. V případě řadového čtyřválce by byl podobný nápad šílenstvím.

Střechovitý, jen mírně poupravený tvar se používá i v případě, kdy výrobce zvolí pětiventilovou techniku (tři sací, dva výfukové). I od téhle záležitosti se dnes ustupuje. I kdyby tři menší a lehčí sací ventily prospěly plnění a otáčkám, minimální profit bude kolidovat s požadovanými úsporami sériové výroby. To je nejspíše důvodem, proč největší obhájce téhle techniky,
Yamaha, po letech svůj boj vzdala.(pokračování v příštím čísle)


Zdroj: Supermoto 09/09