Dobry stan techniczny pojazdu kojarzy się głównie ze sprawnością najważniejszych układów mechanicznych – silnika oraz jego osprzętu, skrzyni biegów, przeniesienia napędu, zwieszenia – a także systemów elektrycznych i elektronicznych. W wielu przypadkach ich sprawne funkcjonowanie zależy jednak od drobnych, choć bardzo ważnych elementów. Żaden samochód nie będzie w pełni sprawny, gdy przepaleniu ulegną niewielkie i stosunkowo tanie bezpieczniki, rurki i wężyki doprowadzające paliwo lub środek chłodzący, a także wszelkiego rodzaju uszczelniacze – od osłon przegubów napędowych po rozmaite uszczelki. Jednymi z najważniejszych uszczelek, bez których działanie samochodu nie byłoby możliwe, są uszczelki zamontowane w silniku. Znajdują się wśród nich, w zależności od konstrukcji, m.in. uszczelka głowicy, miski olejowej, pokrywy zaworów, rozrządu, lecz także kolektorów dolotowych i wylotowych czy pomp wody i oleju. Uszkodzenia uszczelnień prowadzą na ogół do poważnych następstw w postaci awarii, szczególnie duże znaczenie ma więc możliwie szybka wymiana uszczelek silnika, najlepiej natychmiast po pierwszych oznakach awarii. Przyjrzyjmy się bliżej znaczeniu jednej z kluczowych uszczelek – uszczelki pod głowicą. Sprawdźmy, jakie są objawy jej uszkodzenia oraz zobaczmy, co wiąże się z jej wymianą.
Jakie znaczenie ma uszczelka pod głowicą, montowana w silnikach spalinowych?
Silnik spalinowy jest zbudowany z wielu elementów, które współpracując ze sobą, pozwalają na zmianę energii zgromadzonej w benzynie lub oleju napędowym na ruch obrotowy wału korbowego, przenoszony za pomocą skrzyni biegów i układu przeniesienia napędu na koła. Najważniejszymi elementami silnika są więc tłoki wraz z korbowodami oraz wał korbowy powodujące przekształcanie ruchu posuwistego na obrotowy, a także rozrząd sterujący otwieraniem i zamykaniem zaworów dolotowych doprowadzających powietrze, umożliwiających stworzenie mieszanki z paliwem, która zostanie spalona oraz zaworów wylotowych wyprowadzających na zewnątrz spaliny. Wszystkie podzespoły muszą być osadzone w stabilnej i szczelnej podstawie, konieczne są więc także blok silnika, w którym w tulejach poruszają się tłoki, miska olejowa, będąca podporą wału korbowego i zamykająca blok od spodu oraz zakładana od góry głowica, gdzie znajdują się gniazda zaworów, otwory, w których montowane są świece, a często także wtryskiwacze. Trzeba też wspomnieć, że zarówno w bloku, jak i w głowicy znajduje się sieć kanałów usytuowanych się w pobliżu tulei cylindrów, którymi przepływa ciecz chłodząca silnik.
Ze względu na powstające podczas pracy jednostki napędowej wysokie ciśnienie, niezbędne do jej efektywnego działania, wszystkie połączenia muszą być prawidłowo uszczelnione. Największe znaczenie ma połączenie głowicy z blokiem silnika, ponieważ elementy te tworzą zamkniętą przestrzeń komór spalania, które powinno być odporne na wszystkie związane z tym czynniki. Uszczelka głowicy silnika znajdująca się między blokiem a głowicą musi być odporna na wysokie ciśnienie, sięgające kilkudziesięciu, a w niektórych jednostkach napędowych dochodzące nawet do kilkuset barów ciśnienie, odpowiednio większe w przypadku, gdy chodzi o wysokoprężny silnik diesla. Równie ważna będzie wytrzymałość na wysoką temperaturę, a w zależności od konstrukcji silnika i użytych do jego budowy materiałów także dobrze znosząca naprężenia wynikające z ich odmiennych właściwości – np. przy łączeniu aluminiowej głowicy z żeliwnym blokiem. Uszczelka pod głowicę powinna być równocześnie odporna na działanie paliwa, oleju oraz chłodziwa, używanego do obniżana temperatury najmocniej rozgrzewających się części silnika.
Ze względu na miejsce montażu oraz działające na uszczelkę czynniki ma ona formę płaskiego elementu, w którym znajdują się otwory odpowiadające rozmieszczeniu cylindrów, kanałów dla chłodziwa oraz miejsc, w których blok i głowica są ze sobą skręcane. Uszczelki muszą być sztywne, a w czasie eksploatacji nie mogą ulegać odkształceniom. Najczęściej wykonuje się je z metalu lub kompozytu wytworzonego częściowo z metalu, a częściowo z tworzyw sztucznych. Muszą one być wyprodukowane z wielką dokładnością, a boki otworów znajdujących się w miejscu poszczególnych cylindrów są na ogół dodatkowo wzmacniane specjalnymi pierścieniami, przy tych, które służą do transportu chłodziwa, często znajdują się dodatkowe uszczelnienia z elastomerów.
Dlaczego uszczelki pod głowicę ulegają uszkodzeniom i jakie mogą być ich następstwa?
Głównymi przyczynami awarii uszczelek pod głowicę są ich wady materiałowe, warunki spalania odbiegające od przyjętych norm, błędy montażowe lub zużycie się materiału. W większości przypadków uszczelki powinny mieć przynajmniej taką żywotność jak jednostka napędowa i bez problemu znosić przebiegi powodujące koniczność wykonania naprawy głównej, czyli wymiany lub szlifowania tulei cylindrów. Zdarza się jednak, że uszczelki ulegają przepaleniu znacznie szybciej. Najczęściej jest to wywołane awariami innego rodzaju, pociągającymi za sobą podwyższenie temperatury spalania. Może to być np. zabrudzenie wtryskiwaczy, w wyniku czego inaczej ukierunkowują one strumień paliwa, generując nierównomierny rozkład ciepła czy choćby osad pojawiający się na gniazdach zaworowych, który prowadzi do ich niepełnego zamykania. Problemem bywa również przegrzanie wskutek kłopotów z chłodzeniem, pokrywania wnętrza cylindrów nagarem w sąsiedztwie uszczelki, co utrudnia efektywne odprowadzanie ciepła. Uszczelka może ulec zniszczeniu wskutek korozyjnego działania płynu chłodniczego, a także niestarannego montażu bez planowania głowicy w razie wcześniejszych ingerencji w konstrukcję, np. wymiany pierścieni.
Uszkodzenie uszczelki pod głowicą najczęściej prowadzi do powstawania dwóch objawów. Jeśli do przerwania uszczelki dojdzie w miejscu, gdzie nie ma kanałów rozprowadzających chłodziwo, obniży się znacznie ciśnienie spalania, a na zewnątrz zaczną wydostawać się spaliny oraz olej. W przypadku, gdy do przepalenia lub przerwania wskutek korozji dojdzie przy kanałach chłodzących, wystąpią najczęściej dwa zjawiska – do chłodziwa zaczną przedostawać się spaliny wraz z olejem, a w komorze spalania pojawi się płyn chłodzący. Następstwami będzie znacznie obniżenie wydajności chłodzenia i niebezpieczne przegrzewanie się silnika, a także pogorszenie się smarowania wskutek dużego rozrzedzenia oleju, co wprost może prowadzić do szybkiego zatarcia silnika, a także do spalania płynu chłodniczego.
Bezpośrednim następstwem uszkodzenia uszczelki pod głowicą będzie znaczny spadek mocy, związany z obniżeniem stopnia sprężania oraz nieszczelnością komory spalania. Często pojawia się białawy dym wydobywający się z układu wydechowego albo spod maski. Symptomem uszkodzenia uszczelki będzie też spienienie płynu chłodniczego, związane z gromadzeniem się dwutlenku węgla i innych składników spalin, a także obecność oleju silnikowego w chłodziwie, objawiająca się zarówno zmianą barwy, jak i wzrostem lepkości. Charakterystyczny okaże się również szybki ubytek chłodziwa. Nieco inaczej będzie się rzecz miała, jeśli chodzi o poziom oleju, który może gwałtownie wzrosnąć wskutek przedostania się do układu chłodziwa. Widoczne może być również jego rozrzedzenie, które powinno być łatwe do zaobserwowania zarówno na bagnecie, jak i korku. Jednym z objawów jest również zwykle nierównomierna praca silnika.
Wymiana uszczelki pod głowicą
Konieczność wymiany uszczelki pod głowicą można potwierdzić, sprawdzając stan chłodziwa oraz oleju, a także przeprowadzając kontrolę poziomu sprężania w konkretnych cylindrach. Polega to na zmierzeniu ciśnienia, a jeśli odbiega ono znacząco od norm, konieczne będzie zalanie kolejnych cylindrów olejem przez otwór służący do wkręcania świecy zapłonowej, a następnie obserwowanie za pomocą wkręcanego do otworu po świecy lub wtryskiwacza manometru. Duża zmiana ciśnienia będzie świadczyła o problemach z pierścieniami, tłokami lub tulejami cylindrów, niewielki wzrost oznacza zwykle uszkodzenie pierścieni lub zaworów, a brak zmian o nieszczelnej uszczelce pod głowicą, albo uszkodzonych gniazdach zaworów.
Wymiana uszczelki pod głowicą może być dość kosztowna, choć cena samej części nie jest zwykle zbyt wysoka. Wynika to z tego, że konieczny będzie demontaż wielu elementów osprzętu. Z głowicy muszą być wykręcone świece, odkręcone kolektory dolotowe i wylotowe, należy w zależności od konstrukcji rozłączyć lub zdjąć rozrząd, zdjąć czujniki, a następnie odkręcić śruby mocujące głowicę. Po jej usunięciu niezbędne okaże się zdjęcie uszkodzonej uszczelki oraz sprawdzenie stanu bloku, a także głowicy. Jeśli nie wymagają one żadnych skomplikowanych zabiegów np. planowania w razie jakichkolwiek uszkodzeń, to wystarczy odtłuszczenie i oczyszczenie powierzchni oraz założenie uszczelki i montaż całego osprzętu.
Cena wymiany uszczelki pod głowicą jest często dość wysoka, ponieważ w wielu przypadkach łączy się z koniecznością wymiany paska lub łańcucha rozrządu, a także pompy wodnej. Potrzebne będzie także dokładne płukanie układu chłodzenia oraz wnętrza silnika. Warto pamiętać, że montaż głowicy wymaga nie tylko zachowania szczególnej staranności, ale również przestrzegania kolejności dokręcania poszczególnych śrub oraz ścisłego dopasowania momentu obrotowego do zaleceń producenta. Choć na pierwszy rzut oka mogłoby się wydawać, że jest to czynność stosunkowo prosta, to można przy tej okazji popełnić wiele błędów, które doprowadzą w krótkim czasie do poważnej awarii. Wymianę uszczelki pod głowicą należy więc zlecać wyłączenie doświadczonemu warsztatowi.
