Podstawowe zadania kadłubów i głowic silników - część 1

W kadłubie i głowicy znajdują się główne elementy silnika, czyli mechanizm korbowy oraz mechanizm rozrządu. Są one swoistą obudową dla tych układów, a tym samym stanowią także bazę do montażu osprzętu silnika.

Kadłub, powszechnie zwany także blokiem cylindrowym (lub po prostu blokiem), zazwyczaj wykonywany jest jako odlew żeliwny bądź ze stopów aluminium. Niezwykle ważne jest jego ukształtowanie, które wpływa na szereg takich czynników, jak chociażby prawidłowe chłodzenie cylindrów czy doprowadzanie oleju do wszystkich miejsc wymagających smarowania – przede wszystkim łożysk. W kadłubie znajdują się punkty podparcia wału korbowego oraz wału rozrządu.

Podczas pracy silnika kadłub jest znacznie obciążony, występują w nim naprężenia i odkształcenia, przez co wymaga się od niego odpowiedniej sztywności. W przeciwnym razie zbyt duże odkształcenie może spowodować uszkodzenie łożysk i szybkie zużywanie się elementów silnika.

Należy jednak pamiętać, że waga kadłuba również nie może być za wysoka. Odpowiednią sztywność uzyskuje się zwykle dzięki poprzecznym użebrowanym przegrodom. W wielu silnikach, zwłaszcza tych z dużą mocą, kadłub jest podzielony na 3 części – blok cylindrowy, skrzynia korbowa i podstawa zamykająca skrzynię korbową. Kadłuby niedzielone nazywane są tunelowymi.

W zależności od tego, w jaki sposób chłodzony jest kadłub silnika (cieczą lub powietrzem), stosuje się również różną technikę wykonania cylindrów. W każdej z tych technik blok cylindrów otoczony jest cieczą chłodzącą. Gładź cylindra natomiast może stanowić odpowiednio gładko obrobiony materiał kadłuba. Zaletą takiego rozwiązania jest jego duża sztywność, ale musi być on cały odlany z wysokiej jakości materiału stosowanego na tuleje cylindrowe.

Innym rozwiązaniem jest odlew kadłuba z oprawami cylindrów, w które wciska się tuleje cylindrowe. Ma ono wszystkie zalety wyżej opisywanej techniki, ale jego wadą jest gorsze chłodzenie. Cienkie tuleje wciskane są w rozwiercone otwory cylindrowe, ale nie stykają się one bezpośrednio z cieczą chłodzącą – stąd ich nazwa – tuleje suche. Jest to jednak mała niedogodność w świetle możliwości odlania całego kadłuba z gorszego materiału, niż ten stosowany na tuleje cylindrów. Ten sposób znalazł szerokie zastosowanie zarówno w silnikach o zapłonie iskrowym, jak i zapłonie samoczynnym.

Skoro są tuleje suche, to muszą być i mokre. Wyglądają one niemal tak samo, z tą różnicą, że po wciśnięciu w kadłub otoczone są przez tzw. płaszcz chłodzący. Zaletą jest duża łatwość wymiany takich tulei oraz łatwość wykonania odlewu takiego kadłuba. Jego wadę stanowi natomiast mniejsza sztywność oraz większe odległości pomiędzy cylindrami. Mimo to znalazły one zastosowanie w silnikach wszystkich rodzajów.

W przypadku kadłubów chłodzonych powietrzem cylindry zazwyczaj stanowią oddzielne elementy (choć i od tej reguły bywają wyjątki), przykręcane do kadłuba, który w tej sytuacji stanowi głównie osłonę skrzyni korbowej. Kształt takich cylindrów, zwanych zewnętrznymi, powinien zapewniać jak największą powierzchnię odprowadzania ciepła. Dużą powierzchnię chłodzenia, a jednocześnie korzystny z punktu widzenia technologicznego kształt cylindra uzyskuje się poprzez otoczenie tulei cylindrowej żebrami.

W kolejnej części zajmę się opisem podstawowych zadań głowicy.