MOTORSPORT

Motor Ford V6 ESSEX

Historie britských motorů Essex

začíná v polovině 60. let minulého století, kdy byla uvedena na trh první jednotka se čtyřmi válci (V4). Tento motor se nabízel ve variantách 1 663 a 1 996 cm3 a montoval se např. i do prvních Transitů. Od roku 1966 přibyly dva válce (V6) ve variantách 2 494 a 2 994 cm3. Konstrukčně je Essex velmi podobný americkým klasikám V8 z šedesátých let a v provedení V6 se jednalo o nejvýkonnější sériový motor pro evropské Fordy v dané době. Do roku 1971 měla jednotka V6 udávaný výkon 128 HP a krouticí moment 234 Nm. V druhé polovině roku 1971 byl motor modifikován v oblasti hlav, sání, vačkové hřídele a výfukového sběrného potrubí, výsledkem byla specifikace 138 HP při 5 000 ot. a 236 Nm při 3 000 ot.

Essex V6 se nabízel pro celou řadu modelů osobních a dodávkových automobilů (nejen Ford), následující seznam ukazuje velmi širokou nabídku vozů, které mohly být vybaveny touto pohonnou jednotkou v šedesátých a sedmdesátých letech: Ford Zephyr/Zodiac, Ford Consul/Granada, Ford Transit, Ford Capri, TVR, Marcos, Reliant Scimitar, Gilbern.

Původní konstrukce vidlicového motoru Essex předpokládala možnost jeho použití jako zážehový nebo vznětový. Litinový blok je velmi robustní, masivní těžká kliková hřídel je uložena na čtyřech ložiskách s velkými průměry, rozvodová vačka je poháněna ozubenými koly se šikmými zuby. Spalovací komora je tvořena dutinou v horní části pístu (Heronův spalovací prostor) a litinové hlavy mají kolmo vsazené ventily. Provedení na motorovou naftu sice nakonec nespatřilo světlo světa, původní konstrukční záměr však zřejmě přispěl k dobrým vlastnostem a trvanlivosti těchto motorů. Šestiválcový Essex se již ve své době stal legendou zejména díky vysokému kroutícímu momentu v nízkých a středních otáčkách a s tím spojenému jízdnímu komfortu se sportovním potenciálem.

Motory Essex se uplatnily i v okruhových soutěžích začátkem 70. let, kdy byla mj. vyrobena homologační série 250 ks vozů Ford Capri RS3100. Díky robustní konstrukci motoru bylo možné posunovat hranici výkonu i přes 300 HP. Typickým postupem ladění je zvětšení vrtání, odlehčení setrvačníku, vyvážení sestavy klikové hřídele, zvýšení kompresního poměru, optimalizace profilů rozvodových vaček, rozsáhlé úpravy hlav a sání a různé variace přípravy palivové směsi. Nejvýkonnější současně známou úpravou tohoto motoru je Capri 4.0 V6 Quad Valve od Ric Wood Motorsport s výkonem 394 HP, a to bez použití turbodmychadel či kompresorů!

Ford Essex V6 je první masově vyráběný vidlicový šestiválec, jeho výroba probíhala v letech 1966 až 1988 v anglickém Dagenhamu v hrabství Essex. Společnost Ford Motor Company vyráběla tyto motory také v jižní Africe, a to až do roku 2000.

Následující text a fotografie ukazují provedenou repasi motoru v domácí dílně, s využitím externích profesionálních služeb pro specializované obrábění a vyvažování. Při repasi byl kladen důraz na strojírenskou i montážní přesnost, což společně s použitím specifických komponentů a postupů přineslo zvýšení účinnosti a výkonu.

Rozsah a postup repase a úprav motoru

  1. demontáž motoru z vozu a postupné kompletní rozebrání
  2. prvotní diagnostika: povrchová a dutinková koroze v horní části vývrtu válce 6 (nutný výbrus), několik popraskaných prvních pístních kroužků (známky dlouhého odstavení motoru), tvrdé karbonové usazeniny, blok i hlavy bez prasklin, mazací systém v pořádku
  3. důkladné vyčištění bloku a hlav (vč. výplachu vodních a olejových kanálků horkou párou atd. atd.)
  4. pořízení kovaných pístů s větší kompresí (11,5:1), stanovení průměru výbrusu válců (95,48 mm)
  5. výbrus válců u firmy Pavlíček Brno, zarovnání dosedacích ploch hlav (0,05 mm)
  6. repase hlav u firmy Pavlíček Brno (srovnání dosedacích ploch o 0,2 mm, kontrola vedení ventilů, zabroušení ventilových sedel)
  7. úprava kanálů hlav (portování) a tělesa sání
  8. odlehčení setrvačníku v obráběcí dílně Formaco Rudice (z 9,6 kg na 8,3 kg)
  9. kontrola a měření čepů klikové hřídele (vše v tolerancích bez nutnosti broušení), jemné zabroušení mazacích kanálků, lapování ložiskových ploch
  10. vyvážení sestavy klikové hřídele ve firmě Ric Wood Motorsport v Anglii, spojené s odbornou konzultací dalšího doporučeného postupu vzhledem k předpokládanému použití motoru. Dále bylo ve stejné firmě provedeno spojení pístů a ojnic a pořízení dalších důležitých dílů k repasi (hlavní a ojniční ložiska, vačková hřídel s nadzdvihátky a ventilovými pružinami, hliníkové rozvodové kolo, veškerá těsnění)
  11. vložení vačkové a klikové hřídele do bloku (po kontrole ložiskové vůle), osazení pístů, olejového čerpadla, uzavření klikové skříně, nasazení rozvodových ozubených kol
  12. osazení a montáž hlav a sání (kontrola a spasování sacích kanálů a těsnění)
  13. montáž rozvodů (rozvodových tyček, vahadel), seřízení ventilových vůlí
  14. repase a základní nastavení karburátoru, instalace lambda senzorů se zobrazovacím displejem pro optimalizaci nastavení karburátoru
  15. osazení periferií, provozní náplně, předmazání a první start cca 30 minut s neustálou kontrolou tlaku oleje při otáčkách kolem 2 000/min, po zchladnutí finální dotažení hlav a seřízení ventilových vůlí
  16. druhý start, přesnější seřízení předstihu zapalování stroboskopem, záběh 3 hodiny, po zchladnutí výměna oleje a filtru, následně třetí start na další 3 hodiny záběhu, takto byl motor připraven pro instalaci do vozidla
  17. podle jízdních charakteristik motoru v zátěži bylo následně upraveno řízení předstihu v rozdělovači a nastavení karburátoru

Vyvažování klikové hřídele
Účelem vyvážení klikové hřídele je eliminace nežádoucích sil a momentů, které by mohly způsobovat vibrace, hluk, nerovnoměrný chod motoru, nadměrné zatížení ložisek a dalších částí motoru. Pro dosažení optimálního výkonu motoru a jeho maximální životnosti je dynamické vyvážení klikové hřídele nezbytné. U sériových motorů je vyvážení provedeno s určitou tolerancí, která nemusí být postačující pro výkonové úpravy.

Těžiště otáčející se klikové hřídele musí tedy ležet v její ose, čehož nemusí být snadné dosáhnout vzhledem k jejímu tvaru, rozložení hmotnosti a proměnlivého působení hmot pístů a ojnic. U motorů řadových a motorů s protiběžnými písty se obvykle síly působící od jednotlivých pístů a ojnic v jedné rovině navzájem vyruší a pro vyvážení tedy není nutné tyto hmoty uvažovat. Tak tomu ovšem není u vidlicových motorů, kde písty a ojnice vykonávají pohyb ve dvou rovinách a vznikající síly je pro vyvážení klikové hřídele potřeba uvažovat. U většiny vidlicových motorů je nutné k vyvážení klikové hřídele použít i setrvačník, který má na svém obvodu závaží resp. odlehčení v místech, která tvoří „protiváhu“ vůči hmotě klikové hřídele. Někdy ani to nestačí a tak je k vyvážení použita např. i řemenice na přední straně klikové hřídele (což je i případ motoru Ford V6 Essex). Zvláštním případem jsou motory Essex V4 (vidlicový čtyřválec), kde je z důvodu obtížnosti vyvážení dokonce použita samostatná vyvažovací hřídel, spojená s klikovou hřídelí ozubeným převodem.

Pro motor V6 (resp. jakýkoliv motor s vidlicovým uspořádáním dvou řad válců) je tedy při vyvažování nutné uvažovat i hmoty pístů a ojnic. Vyvážení celé takové sestavy přímo v bloku motoru není možné - sestava musí být vložena do vyvažovacího stroje vybaveného patřičným měřicím zařízením. Nasazení ojnic a pístů na klikovou hřídel ve vyvažovacím stroji však také není možné! Řešením je simulace hmoty ojnic a pístů prostřednictvím specifických závaží, která se před vyvažováním nasadí na ojniční čepy klikové hřídele. Hmotnost těchto závaží se stanovuje empirickým výpočtem, který je stanoven s přihlédnutím k typu motoru tak, aby závaží správně nahradila hmoty pístů a ojnic.

Jedním z důležitých předpokladů správného vyvážení motoru je také identická hmotnost jednotlivých pístů a ojnic. U více zatížených motorů nestačí spoléhat na to, že když jsou součásti stejné, tak mají i stejnou hmotnost. Nutné je měření s přesností na 1 g. Udávaná tovární tolerance (odchylka) hmotnosti jednotlivých pístů pro motor V6 Essex je 8 g, což je postačující pro běžný provoz na silnici, nikoliv však pro závodní či sportovní úpravy. Měření hmotnosti a případné zabroušení pístů a ojnic na vhodných nefunkčních plochách je tedy pro správné vyvážení upravovaných motorů důležité.

Samotné vyvažování probíhá tak, že se sestava klikové hřídele (v tomto případě i se setrvačníkem, řemenicí a závažími na ojničních čepech) vloží do speciálního vyvažovacího stroje, který po roztočení sestavy měří radiální síly ve dvou místech na krajních hlavních ložiskách. Kvalifikovaný pracovník pak v několika krocích provádí odbroušení nebo odvrtání hmot na patřičných vhodných místech tak, aby nakonec po opakovaném měření byly radiální síly nulové.