Mechanika dla laika

O silnikach w sposób przystępny, czyli jak komuś bez wiedzy z dziedziny mechaniki samochodowej wytłumaczyć, czym jest…

Uszczelka pod głowicą

Kolejny wpis z serii artykułów Mechanika dla Laika dostarcza garść informacji na temat jednego z elementów stanowiącego zarówno o szczelności silnika w Twoim samochodzie oraz o kilku ważnych układach zapewniających prawidłową pracę jednostki napędowej.

Pamiętajcie, seria Mechanika dla Laika jest adresowana do osób bez pogłębionej wiedzy i umiejętności z dziedziny mechaniki samochodowej. Piszemy prostym i zrozumiałym językiem, ponieważ zależy nam, żeby grono świadomych klientów warsztatów samochodowych rosło w siłę 😉 

Tytułem wstępu warto zauważyć, że współczesne konstrukcje silników opierają się o połączenie ze sobą dwóch dużych elementów: bloku silnika (zwanego kadłubem) i umieszczonej nad nim głowicy. Złożony w jedną całość silnik wraz z osprzętem prezentuje się jako masywny monolit, ale pamiętać należy, że rozkładając go na części ujawnia się jego dwuczłonowa budowa. Szczelne połączenie obu największych części silnika części zapewnia właśnie uszczelka pod głowicą.

Rola i zadania uszczelki pod głowicą

Połączenie górnej części silnika (głowicy) z dolną (blokiem silnika) tylko za pomocą śrub nie zapewniłoby odpowiedniej szczelności jednostki napędowej. Jest to uwarunkowane odmiennymi materiałami stosowanymi do budowy tych dwóch dużych elementów silnika (np. aluminiowa głowica i żeliwny blok). Rozszerzalność cieplna poszczególnych komponentów jest czynnikiem, który wymusza na producentach silników spalinowych stosowanie uszczelnienia. Zauważmy także, że pozornie idealnie równa powierzchnia głowicy stykająca się bezpośrednio z blokiem silnika byłaby niewystarczająca dla utrzymania szczelności pracującej jednostki napędowej ze względu na naprężenia powstałe podczas pracy silnika.

Uszczelnienie połączenia bloku silnika i głowicy jest bardzo ważne z kilku powodów. Po pierwsze, utrzymanie prawidłowej wartości ciśnienia sprężania (kompresji) w komorze spalania jest istotne dla zachowania mocy jednostki napędowej. Chcąc zrozumieć istotę sprawy, spójrzmy na poszczególne etapy pracy silnika: 

napełnianie cylindra -> sprężanie mieszanki -> spalanie mieszanki -> rozprężanie -> wylot spalin

W momencie zakończenia fazy sprężania (2 etap), w komorze spalania w silniku Diesla, w który wyposażona jest w Mazda 6 (poj. 1998cm³), wartości ciśnienia oscylują wokół 35 bar. Jest to siła równa ponad 35 kg naciskającym na 1 cm²!!! 

Utrzymanie szczelności silnika wobec tak dużych sił panujących w jego wnętrzu jest bardzo ważnym zadaniem uszczelki pod głowicą.

Kolejnym zadaniem uszczelki pod głowicą jest zapewnienie szczelności układu chłodzenia. Magistrala tego układu prowadzi ciecz chłodzącą m.in. przez blok silnika i głowicę, a zatem uszczelka jest wyposażona w otwory przeznaczone dla kanałów cieczy chłodzącej. Niektóre z nich są zlokalizowane przy komorze spalania, zatem uszkodzenie uszczelki w tym miejscu może doprowadzić do zwiększenia ciśnienia w całym układzie chłodzenia. W skrajnych przypadkach prowadzi to do fatalnego w skutkach dostawania się wody do komory spalania. 

Magistrala cieczy chłodzącej w silniku musi być odseparowana od magistrali olejowej. Separację obu układów zapewnia również m.in. sprawna uszczelka pod głowicą. Skutkiem jej przepalenia może być wymieszanie się obu cieczy, czyli pogorszenie się właściwości smarnych oleju silnikowego. Wizualnym efektem takiej sytuacji będzie maź zbierająca się np. pod korkiem oleju zwana w żargonie mechaników „budyniem”, „masełkiem”, „musztardą”, itp. Nadmieńmy jednak, że za taką usterkę nie zawsze odpowiedzialna musi być uszkodzona uszczelka pod głowicą. (Może to być np. niesprawna chłodnica oleju w pojazdach w nią wyposażonych).

Szczelność arterii olejowej jest istotna nie tylko ze względu na możliwość wymieszania się cieczy. Zadaniem uszczelki pod głowicą jest również zapobieganie wydostawaniu się oleju na zewnątrz silnika. Nieszczelność tego układu, czyli powiększający się ubytek oleju prowadzi do odchyleń wartości ciśnienia oleju, co z kolei negatywnie oddziałuje na szereg elementów silnika (popychacze hydrauliczne, panewki i in.), które podlegają smarowaniu olejem podczas pracy jednostki napędowej.

Uszczelka pod głowicą ma również wpływ na izolację termiczną poszczególnych części silnika. Podczas pracy jednostki napędowej w komorach spalania następują detonacje, które generują bardzo wysokie temperatury. Uszczelka przyjmuje na siebie część tych wartości ograniczając destrukcyjny wpływ skrajnych temperatur na aluminiową głowicę silnika. 

Podsumowują ten wątek oceńmy jeszcze środowisko pracy uszczelki pod głowicą:

• oddziałują na nią wysokie ciśnienia i temperatura. Te parametry zmieniają się radykalnie w bardzo krótkich odstępach czasu;
• oddziałują na nią środki chemiczne zastosowane w oleju silnikowym i cieczy chłodzącej;
• uszczelka zaciśnięta śrubami pomiędzy głowicę, a kadłub silnika przyjmuje na siebie potężne naprężenia wywołane inną rozszerzalnością termiczną tych elementów.

Dlaczego się psuje?

Abstrahując od wadliwych konstrukcji niektórych silników cechujących się przegrzewaniem, a co za tym idzie, sukcesywnym niszczeniem uszczelki pod głowicą, jest kilka czynników, które skracają „życie” uszczelki. Nie chcąc doprowadzić do poważnych awarii:

• sprawdzaj regularnie poziom płynu chłodzącego – jego ubytek może prowadzić do przegrzewania się jednostki napędowej i szybszego zużycia uszczelki. Destrukcyjnie działa też dolewanie wody do układu, ponieważ wytrącający się z niej kamień zatyka z biegiem czasu kanały arterii układu chłodzenia również powodując przegrzewanie;
• nie wprowadzaj silnika na bardzo wysokie obroty zaraz po odpaleniu – wówczas sprzyjasz tworzeniu się przeciążeń wynikających z drastycznej różnicy temperatur pomiędzy górną, dolną częścią silnika.

Jeśli już Twój mechanik zawyrokował wymianę uszczelki, dopytaj o szczegóły: 

• w którym miejscu dokładnie nastąpiło uszkodzenie uszczelki? Poproś o zdjęcie i zweryfikuj, czy objawy awarii w Twoim samochodzie korespondują z objawami będącymi efektem pęknięcia uszczelki pomiędzy konkretnymi otworami w niej występującymi. Przerwane uszczelnienie pomiędzy cylindrami skutkuje czym innym (np. wypalonym materiałem głowicy lub bloku silnika), niż pęknięcie pomiędzy kanałami magistrali olejowej i układu chłodzenia…
• poproś mechanika o wykluczenie innych awarii, których konsekwencje są zbliżone do uszkodzonej uszczelki pod głowicą (np. uszkodzona chłodnica oleju również może odpowiadać za mieszanie się cieczy chłodzącej z olejem silnikowym)
• możesz też zorientować się, gdzie głowica silnika Twojego samochodu będzie planowana po zdemontowaniu starej, uszkodzonej uszczelki. Dopytaj, z jaką szlifiernią współpracuje Twój mechanik. Poczytaj opinie, rekomendacje, by mieć pewność, że nie trafia ona gdzieś w przypadkowe miejsce 😉