uszkodzenia uszczelek głowicy
TRANSCRIPT
Rozpoznanie i zapobieganie typowym uszkodzeniom
uszczelek pod-głowicowych
D O B R A P R A K T Y K A
Uszkodzenia silnika: Czy przyczyną uszkodzenia jest uszczelka podgłowicowa? Rzeczywiste przyczyny i środki zaradcze
2
Komponenty hightech poddawane surowej
kontroli
Uszczelka głowicy silnika jest kompleksową, pre-
zentującą wysoki poziom techniczny częścią skła-
dową silnika. Z tego powodu już w trakcie jej pro-
jektowania w firmie ElringKlinger i u producentów
silników przeprowadzane są intensywne testy na
stanowiskach badawczych. Ponadto
najsurowsze kontrole i testy gwarantują najwyż-
szy standard jakości w trakcie procesu produkcyj-
nego. Tym samym zapewnia się, spełnienie
przez uszczelkę wszelkich koniecznych założeń
technicznych i konstrukcyjnych dla 100 procento-
wego perfekcyjnego uszczelnienia silnika.
Wyróżnia się następujące typy uszczelek podgło-
wicowych: wielowarstwowe uszczelki metalowe
Metaloflex®, uszczelki metal-materiał miękki oraz
metal-elastomer. Szczegółowe informacje na
ten temat można znaleźć w broszurze „Uszczelki
podgłowicowe“, którą chętnie wysyłamy.
Awaria silnika – czy winę za to ponosi uszczelka
głowicy silnika?
W razie awarii silnika – np. z powodu przegrzania
lub nieszczelności olej-woda po montażu głowicy
cylindrów – przyczyny szuka się często w usz-
czelce podgłowicowej. Z punktu widzenia specja-
listów warsztatowych jest to z gruntu niezro-
zumiałe, gdyż montaż przeprowadza się z reguły
starannie według instrukcji naprawczych.
Ukryte rzeczywiste przyczyny
Analizując przypadki z praktyki wielu lat, widać
wyraźnie: prawdziwe przyczyny uszkodzeń silnika
są często zupełnie inne. Uszczelka głowicy
jest najczęściej ostatnim ogniwem w łańcuchu,
w którym uszkodzenia wychodzą na jaw – gdy
nie może już ono wypełnić w 100 procentach
swojego właściwego zadania, a mianowicie usz-
czelnienia. W ten sposób uszczelka głowicy zgłas-
zana jest w rezultacie do producenta jako rekla-
macja.
Treść: „Rozpoznanie i zapobieganie typowym uszkodzeniom uszczelek głowicy“
Opis uszkodzenia i przyczyny „uchodzenia gazu“ strona 4-8
Opis uszkodzenia i przyczyny „przegrzania“ strona 9-10
Opis uszkodzenia i przyczyny „przecieków oleju i cieczy chłodzącej“ strona 11-13
Opis uszkodzenia i przyczyny „nieregularnego przebiegu spalania“ strona 14-15
Opis uszkodzenia i przyczyny „oddziaływań mechanicznych“ strona 16
Fachowy montaż uszczelki głowicy silnika w siedmiu krokach strona 17
Czy przyczyną uszkodzenia jest uszczelka podgłowicowa?
Jakie ewentualne nieszczelności/wycieki mogą występowaćw uszczelkach podgłowicowych?
Rozpatrując nieszczelności jak również wycieki w
obszarze uszczelnienia głowicy, mamy zazwyczaj
na myśli następujące media:
• Gazy spalinowe
• Woda (ciecz chłodząca)
• Olej silnikowy
Rodzaje nieszczelności dotyczące gazów spalino-
wych
• Od komory spalania poprzez przewężenie do
sąsiedniej komory spalania
• Od komory spalania do obiegu chłodzenia
Nieszczelności te prowadzą zazwyczaj do znacz-
nych uszkodzeń i w rezultacie do zniszczenia
uszczelki. W zależności od obciążenia silnika
może to nastąpić gwałtownie jak również dopiero
po pewnym czasie.
Rodzaje nieszczelności dotyczące cieczy chłodzą-
cej
• Od wewnątrz na zewnątrz
• Do obiegu oleju
• Do komory spalania
Rodzaje nieszczelności dotyczące oleju
• Od wewnątrz na zewnątrz
• Do obiegu cieczy chłodzącej
3
Lekkiego pocenia się na krawędzi uszczelnienia
cieczą chłodzącą lub olejem (bez kropli) lub
zasychającego środka chłodniczego nie należy
traktować jako nieszczelności. Przecieki cie-
czy chłodzącej względnie oleju mogą powstawać w
dłuższym przedziale czasowym. Na początku
są one często niezauważalne, lecz dostrzega się je
dopiero wówczas, gdy na przykład w nadmiernie
krótkim czasie trzeba uzupełnić ciecz chłodzącą i
olej silnikowy.
Sygnały ostrzegawcze należy traktować poważnie
Jeśli stwierdzone zostaną nieregularności w
pracy silnika, jak np. nieprawidłowe zachowanie
w trakcie zimnego rozruchu, silnik nie pracuje
na wszystkich cylindrach podczas zimnego roz-
ruchu, strata mocy, temperatura cieczy chłodzącej
w czerwonym obszarze, olej w cieczy chłodzącej
itd., to należy niezwłocznie podjąć odpowiednie
działania, jak na przykład wyłączyć silnik i za-
sięgnąć rady specjalisty, w celu znalezienia przy-
czyny. W tym stadium istnieje jeszcze możliwość
zapobieżenia większym uszkodzeniom silnika i
tym samym oszczędzenia klientowi ewentualnych
wysokich kosztów jego naprawy.
Ważne:
Najpierw znaleźć przyczynę a dopiero potem doko-
nać naprawy. W przeciwnym razie mogą wystąpić
ponowne uszkodzenia po naprawie.
Niniejsza broszura powinna służyć Państwu niczym
narzędzie
Dzięki temu możecie Państwo wykryć ukryte rzeczy-
wiste przyczyny uszkodzenia silnika i w sposób
idealny usunąć uszkodzenia podejmując odpowied-
nie środki zaradcze, zanim nie jest za późno.
4
Czarne zabarwienie jest znaczącymznakiem
Wydmuchiwanie gazów spalinowych na opaskach
komory spalania uszczelki podgłowicowej jest
jeną z najczęściej występujących przyczyn, która
wymusza demontaż głowicy cylindrów.
Znaczącą poszlaką są widoczne czarne zabarwie-
nia na metalowych opaskach względnie w gra-
niczącym z nimi obszarze materiału miękkiego
uszczelki. W wyniku wysokich temperatur gazów
spalinowych materiał miękki jest w tych miej-
scach przeciążony termicznie i może się nawet
wypalić. Gazy te znajdują często drogę ujścia do
obiegu chłodzenia. Można to rozpoznać przez
unoszące się w górę pęcherzyki gazu w chłodnicy
względnie przez przegrzanie obiegu chłodzenia
(ciśnienie w obiegu chłodzenia wzrasta i ciecz
chłodząca uchodzi przez zawór nadciśnieniowy –
powodując utratę cieczy chłodzącej). W najgor-
szym przypadku następuje całkowite zniszczenie
opaski cylindra. W przeciwieństwie do tego
równomierne zabarwienie opaski komory spala-
nia należy traktować jako normalne i zależy
ono od materiału stali i zastosowanej powłoki
powierzchniowej.
Najczęstsze przyczyny
W wielu wypadkach przyczyną uszkodzenia
jest niewystarczające sprasowanie uszczelki w
tym bardzo silnie obciążonym termicznie ob-
szarze, na przykład w wyniku niedotrzymania
zadanej wartości dokręcania śrub głowicy,
wytycznych montażowych lub zastosowania
starych śrub. Niewyplanowane (wypaczone),
zbyt chropowate powierzchnie części konstrukcyj-
nych przyczyniają się również do tego, że nie
występuje wystarczające naprężenie uszczelki.
Także nadzwyczaj wysokie obciążenia silnika
w trakcie jazdy mogą prowadzić do termicznego
przeciążenia uszczelki komory spalania i w na-
stępstwie do jej zniszczenia.
Przykład:
Praca silnika pod pełnym obciążeniem bezpo-
średnio po jego zimnym rozruchu powoduje
ekstremalne ruchy przesuwne między skrzynią
korbową (żeliwo szare) i głowicą silnika (alu-
minium), ekstremalnie obciążające uszczelkę.
Oprócz tego siły naprężenia wstępnego śrub gło-
wicy są w tych warunkach niższe, co powoduje
zwiększone dynamiczne ruchy głowicy cylindrów
wobec skrzyni korbowej.
Często się zdarza szczególnie w silnikach samo-
chodów ciężarowych, że w wyniku niewiedzy nie
jest dotrzymany zadany wymiar występu kołnierza
tulei lub wymiar ten został nieprawidłowo nasta-
wiony w wyniku błędów montażowych, gniazdo
tulei w bloku silnika nie zostało poddane dokład-
nej obróbce lub tuleja została niewystarczająco
wciśnięta. Wskutek tego tuleje cylindrowe osiada-
ją i tracony jest tym samym konieczny docisk
uszczelniający. Otwiera się droga wylotu gazów
spalinowych w tylnych obszarach uszczelki, gdzie
gazy niszczą wówczas elastomerowe elementy
uszczelniające względnie materiał miękki uszczel-
ki na przelotach cieczy chłodzącej i oleju.
Opis uszkodzenia i przyczyny „uchodzenia gazu“
1. Uszkodzenie uszczelki głowicysilnika samochodów użytkowych w wyniku uchodzenia gazów spali-nowych
Opis uszkodzenia:
Między cylindrami drugim i trzecim (obszar wyde-
chowy) występuje silny wydmuch gazów. Materiał
miękki uszczelki jest uszkodzony w obszarze prze-
lotów cieczy chłodzącej.
Przyczyna:
Wskutek niedotrzymania zalecanej przez produ-
centa metody dokręcania śrub, uszczelka głowicy
nie była wystarczająco napięta. W następstwie
doszło do przedostawania się gazów do cieczy
chłodzącej. Rezultatem było wyższe ciśnienie
cieczy chłodzącej i strata cieczy chłodzącej oraz
zniszczenie uszczelki podgłowicowej.
Dalsze możliwe przyczyny:
• Tuleja cylindrowa osiadła
• Części konstrukcyjne odkształciły się
• Zbyt duża chropowatość powierzchni części
konstrukcyjnych silnika: skrzyni korbowej i gło-
wicy cylindrów
• Nieprawidłowo ustawiony początek wtrysku
paliwa, wskutek tego następuje zbyt wysokie
ciśnienie zapłonu
Środki zaradcze:
• Ze względu na jakość i bezpieczeństwo stoso-
wać koniecznie nowe śruby głowicy cylindrów
• Śruby głowicy dokręcać zadanym momentem
dokręcającym zgodnie z zaleceniami producenta
5
Opis uszkodzenia:
Na przelocie popychacza oderwał się od warstwy
nośnej uszczelki elastomerowy element uszczel-
niający. To samo na przelocie cieczy chłodzą-
cej (mała strzałka). Wskutek tego znaczna strata
cieczy chłodzącej.
Przyczyna:
Niewyplanowana powierzchnia głowicy silnika
spowodowała uchodzenie gazu (duże strzałki).
Elastomerowe elementy uszczelniające zostały
wyciśnięte z płyty nośnej uszczelki na skutek
silnego ciśnienia gazu. Proces zniszczenia został
przyspieszony przez długotrwałą pracę silnika
pod pełnym obciążeniem.
Dalsze możliwe przyczyny:
• Zbyt małe siły napinające śrub głowicy
• Nieprawidłowo określony występ kołnierza tulei
cylindrowej
Środki zaradcze:
• Przed montażem sprawdzić planowanie po-
wierzchni uszczelniających części konstrukcyj-
nych, w razie potrzeby powierzchnie poddać
dodatkowej obróbce
6
2. Uszkodzenie uszczelki głowicysilnika samochodów osobowych wwyniku uchodzenia gazu
Opis uszkodzenia:
Uszczelka przepalona w obszarze komór spalania
między cylindrami pierwszym i drugim.
Przyczyna:
Wskutek niedotrzymania zadanego przez produ-
centa momentu dokręcania śrub oraz zasto-
sowania starych śrub głowicy, uszczelka pod-
głowicowa w zniszczonym obszarze nie była
wystarczająco dociśnięta i doszło do uchodzenia
gazu. Przeciążenie termiczne doprowadziło
wówczas do zniszczenia materiału miękkiego
uszczelki między cylindrami.
Dalsze możliwe przyczyny:
• Części konstrukcyjne silnika nie wyplanowane;
obszary przesmyku między cylindrami w bloku
silnika i głowicy są zdeformowane
• Błędne ustawienie silnika, którego następstwem
jest przeciążenie termiczne.
Środki zaradcze:
• Podczas montażu zwracać uwagę na to, żeby
dotrzymywać zalecanych instrukcji montażowych
Opis uszkodzenia:
Uszczelka przepalona w obszarze komór spalania
oraz materiał miękki między cylindrami trzecim
i czwartym. Rozpoczynające się ciemne zabarwie-
nie między cylindrami trzecim i drugim.
Przyczyna:
Niekontrolowany przebieg spalania doprowadził
do przeciążenia termicznego materiału uszczelki
i w następstwie do jej zniszczenia.
Dalsze możliwe przyczyny:
• Dokręcenie śrub głowicy niezgodne z instrukcją
• Części konstrukcyjne silnika nie wyplanowane
• Wady w układzie chłodzenia, uszkodzony termo-
stat
Środki zaradcze:
• Po montażu sprawdzić ustawienie układu wtrys-
kowego
• Starannie sprawdzić wtryskiwacze i skontrolo-
wać ich szczelność
Opis uszkodzenia i przyczyny „uchodzenia gazu“
7
3. Przyczyna uszkodzenia „uchodzenie gazu między dwiewarstwy uszczelki metalowej“
Opis uszkodzenia:
Metalowa warstwa stopująca i warstwa funkcyjna
wykazują znaczne czarne zabarwienie prowa-
dzące do kanału chłodzącego. Powstaje przeciek
gazu między warstwą stopującą i warstwą funk-
cyjną.
Przyczyna:
Moment dokręcania śrub był zbyt mały, wskutek
tego powstał niewystarczający docisk uszczelnia-
jący.
Dalsze możliwe przyczyny:
• Części konstrukcyjne silnika nie są wyplano-
wane (zdeformowane przez przeciążenie ter-
miczne)
Środki zaradcze:
• Podczas montażu zwracać uwagę na to, żeby
koniecznie przestrzegać momentów dokręcania
śrub zamieszczonych w instrukcji montażu
4. Uszkodzenie spowodowane przyrostem ciśnienia w układzie chło-dzenia w wyniku uchodzenia gazu
Opis uszkodzenia:
Na wielowarstwowej metalowej uszczelce głowicy
w obszarze kanałów cieczy chłodzącej można zo-
baczyć wyraźne liniowe odciski. Pochodzą one od
powierzchni uszczelniającej głowicy cylindrów i
przebiegają w kierunku komory spalania. Przeloty
cieczy chłodzącej posiadają wyraźne jasne zabar-
wienie.
Przyczyna:
Struktura powierzchni głowicy cylin-
drów była opracowana w sposób nie-
właściwy względnie w ogóle nie
była opracowana. Wskutek tego doszło
do uchodzenia gazów spalinowych do
obiegu chłodzącego i do przeciążenia termicznego
(przyrost ciśnienia).
Dalsze możliwe przyczyny:
• Układ chłodzenia nie został całkowicie odpowie-
trzony, co powoduje brak cyrkulacji cieczy chło-
dzącej
• Przerwany obieg chłodzenia (pompa wodna,
termostat, wentylator)
• Wysokie przeciwciśnienie spalin spowodowane
przegrzaniem silnika (np. uszkodzony kataliza-
tor)
Środki zaradcze:
• Przed montażem bardzo starannie sprawdzić
jakość powierzchni uszczelniającej i zapew-
nić gładkość głowicy (bardzo drobna struktura,
dopuszczalne wartości chropowatości po-
wierzchni dla obróbki głowicy cylindrów RZ 11 µm/
Rmax 15 µm)
Warstwa stopująca od strony bloku silnika
Warstwa funkcyjna od strony głowicy silnika
8
5. Uszkodzenie uszczelki głowicycylindra wskutek wzrostu ciśnieniaw układzie chłodzenia ze względuna uchodzenie gazu
Opis uszkodzenia:
Na wielowarstwowej uszczelce podgłowicowej
typu metal-elastomer można zobaczyć wyraźne
liniowe odciski. Pochodzą one od powierzchni
uszczelniającej głowicy i przebiegają w kierunku
komory spalania.
Przyczyna:
Głowica cylindrów miała strukturę powierzchni
charakteryzującą się zbyt grubym opracowa-
niem względnie w ogóle nie była opracowana.
Wskutek tego doszło do uchodzenia gazów
spalinowych do obiegu chłodzącego i do przecią-
żenia termicznego (wzrost ciśnienia).
Dalsze możliwe przyczyny:
• Układ chłodzenia nie został całkowicie odpo-
wietrzony, co powoduje brak cyrkulacji cieczy
chłodzącej
• Przerwany obieg chłodzący (pompa wodna,
termostat, wentylator)
• Wysokie przeciwciśnienie spalin spowodowane
przegrzaniem silnika (np. uszkodzony kataliza-
tor)
Środki zaradcze:
• Przed montażem bardzo starannie sprawdzić
jakość powierzchni uszczelniającej i zapewnić
gładkość głowicy cylindrów (bardzo drobna
struktura, dopuszczalne wartości chropowatości
powierzchni dla obróbki głowicy cylindrów
RZ 11 µm/Rmax 15 µm)
Opis uszkodzenia i przyczyny „uchodzenia gazu“
9
Niszczące przegrzanie
Uszkodzenia uszczelek głowicy cylindrów, które
zostały spowodowane przegrzaniem, w wielu
przypadkach mają za przyczynę źle funkcjonu-
jące części konstrukcyjne silnika. Może to być
pompa wody, nie otwierający się termostat lub
zatkana przez osady wapnia chłodnica (brak
przepływu). Jednak również niedostatek cieczy
chłodzącej w układzie chłodzenia lub nieprawi-
dłowo odpowietrzony obieg chłodzenia po mon-
tażu głowicy mogą być przyczyną przegrzania.
Pod uwagę należy jednak brać również inne
przyczyny powodujące uszkodzenia, które
ewentualnie nie były w ogóle do pomyślenia
przy pierwszej analizie uszkodzeń.
Za przegrzanie może być także odpowiedzialny
układ wydechowy. Luźna część konstrukcyjna
w tłumiku lub nadtopiony katalizator mogą spo-
wodować np. zmniejszenie przekroju kanału
spalin. W wyniku tego zwiększa się przeciwciś-
nienie spalin czego następstwem jest przeciąże-
nie termiczne części silnika i uszczelki głowicy
względnie strata mocy silnika.
Uszczelkę głowicy cylindrów, która uległa usz-
kodzeniu w wyniku przegrzania, można dosko-
nale rozpoznać po wypaczeniach materiału
miękkiego uszczelki w bezpośredniej bliskości
przelotów cieczy chłodzącej.
W przypadku termicznego przeciążenia układu
chłodzenia, ciecz chłodząca wnika w matrycę
materiału miękkiego uszczelki, odparowuje tam
pod wpływem styku z gorącymi częściami kon-
strukcyjnymi silnika i wyciska materiał miękki
uszczelki z nośnika metalowego. Na skutek tego
powstają wypaczenia materiału.
Nie można niedoceniać następstw, które powsta-
ją w wyniku stosowania niedozwolonych środków
chroniących przed mrozem/korozją względnie
stosowanie wyłącznie czystej wody jako cieczy
chłodzącej. Metalowe płyty nośne uszczelki
ulegają masowemu rozkładowi z powodu korozji,
co niszczy uszczelkę.
Opis uszkodzenia i przyczyny „przegrzania“
10
1. Przyczyna uszkodzenia „prze-ciążenie termiczne w 2-warstwowejuszczelce metalowej“
Opis uszkodzenia:
Metalowa warstwa funkcyjna, w której dla tego
typu uszczelki zintegrowane jest uszczelnienie
komory spalania, pękła w obszarze między
komorami spalania. Wyraźne czarne zabarwienie
wskazuje na wydmuchiwanie gazów spalino-
wych.
Przyczyna:
Wypaczenie części konstrukcyjnej doprowadziło
do wydmuchiwania gazów spalinowych. Występu-
jące w związku z tym przeciążenie termiczne
warstwy metalowej spowodowało jej zniszczenie.
Dalsze możliwe przyczyny:
• Niska jakość paliwa (zbyt niska liczba oktanowa)
• Zbyt wysoki stosunek sprężania
• Ustawienie silnika (świece zapłonowe o niewłaś-
ciwej wartości cieplnej)
• Niewystarczająca siła wstępnego dokręcenia
śrub (jakość śrub, dociąganie śrub)
Środki zaradcze:
• Przed montażem starannie sprawdzić części kon-
strukcyjne na wypaczenie oraz jakość powierzch-
ni roboczych
2. Przyczyna uszkodzenia „prze-ciążenie termiczne uszczelki podgło-wicowej typu metal-materiał miękki“
Opis uszkodzenia:
Przy przelotach cieczy chłodzącej wystąpiło silne
napęcznienie
swobodnie leżą-
cego materiału
miękkiego
uszczelki.
Przyczyna:
Po montażu silnika układ
chłodzenia nie został wystarczająco odpowietr-
zony. Doszło do przegrzania silnika na skutek
zbyt wysokiej temperatury cieczy chłodzącej.
Tworzenie pary doprowadziło do napęcznienia
materiału miękkiego
uszczelki w obszarze kanału cieczy chłodzącej.
W następstwie tego oddzielił się materiał miękki
uszczelki od nośnika metalowego.
Dalsze możliwe przyczyny:
• Sprawność funkcjonowania obiegu chłodzenia
jest ograniczona przez pompę wody lub termo-
stat
• Przepływ cieczy chłodzącej w układzie chło-
dzenia (np. w chłodnicy) jest ograniczony przez
osady wapnia
Środki zaradcze:
• Po montażu zwrócić uwagę na to, żeby prze-
prowadzić staranne odpowietrzenie układu
chłodzenia
Opis uszkodzenia i przyczyny „przegrzania“
11
Dokładna kontrola: gdzie znajduje się nieszczelność?
Wiele reklamacji, które dotyczyły uszczelek,
miały swoje źródło raczej w innym miejscu, na
przykład w przewodach odpowietrzających
skrzynię korbową, rurze ciśnienia doładowania,
wzajemnym przesunięciu części konstrukcyj-
nych (pokrywa napędu rozrządu na bloku cylin-
drów itd.). Zanim uzna się uszczelkę jako
przyczynę uszkodzenia, należałoby dokładnie
sprawdzić techniczne otoczenie silnika. Na przy-
kład krople oleju lub cieczy chłodzącej mogą być
wydmuchiwane przez strumień powietrza wenty-
latora lub wiatr spowodowany jazdą z
miejsca ich właściwego powstawania. Wówczas
zarzuca się uszczelce, że niewłaściwie uszczel-
nia.
Czy głowica silnika została fachowozamontowana?
Po naprawach bardzo często krytykowane są i
reklamowane nieszczelności w układzie smarowa-
nia olejowego i w układzie chłodzenia cieczą.
W wielu przypadkach jako przyczynę wymienia się
montaż głowicy cylindrów, który nie został prze-
prowadzony w 100% fachowo. Na przykład gdy
zalecane wytyczne montażu producentów części
i silników, zostały zrealizowane w sposób nie-
wystarczający względnie nie zostały uwzględnio-
ne i dotrzymane.
Uszczelka niewycentrowana podczas nasadzania
głowicy cylindrów, np. wskutek braku kołków/
tulei centrujących, może spowodować nieszczel-
ność/przeciek, gdyż elementy uszczelniające
w uszczelce głowicy cylindrów nie są dokładnie
pozycjonowane tam, gdzie są przewidziane kon-
strukcyjnie. Uszczelki podgłowicowe, które
zostały tak zamontowane, rozpoznaje się często
po odkształconych otworach przelotowych śrub.
Nieszczelności spowodowane przestawieniem
uszczelki głowicy występują szczególnie często
na przelotach smarowania olejowego. Jeśli ele-
menty uszczelniające nie są tu dokładnie pozycjo-
nowane, przy ciśnieniach szczytowych wynos-
zących do 10 barów dochodzi często do prze-
cieków.
Uszczelka głowicy cylindrówsamochodów użytkowych: współ-praca z rowkami
W silnikach samochodów użytkowych stosuje się
różne typy uszczelek. W większości przypadków
są to uszczelki metal-elastomer z osadzonymi lub
nawulkanizowanymi elastomerowymi elementami
uszczelniającymi. W zależności od konstrukcji
w bloku cylindrów i głowicy wyżłobione są rowki,
które są tak zaprojektowane, aby elementy
uszczelniające funkcjonowały niezawodnie we
wszystkich warunkach pracy silnika.
W tego typu uszczelkach jest bardzo ważne, aby
przed montażem starannie oczyścić te rowki z
zanieczyszczeń i pozostałości. Jeśli się tego nie
uwzględni, wówczas prowadzi to do nieszczelnoś-
ci.
Opis uszkodzenia i przyczyny„przecieków oleju i cieczy chłodzącej“
12
Już podczas montażu, w trakcie nasadzania gło-
wicy cylindrów na blok silnika, w przypadku nie-
starannego postępowania może dojść do
uszkodzenia spowodowanego rozgnieceniem
elastomerowych elementów uszczelniających.
Przypadek z praktyki:
W silniku samochodu ciężarowego wystąpiła
utrata cieczy chłodzącej, której nie można było
rozpoznać z zewnątrz. Przyczyna: Tuleja cylin-
drowa miała porowate miejsce, które można było
rozpoznać tylko pod mikroskopem. W trakcie
jazdy ciecz chłodząca docierała do komory spala-
nia i ulegała odparowaniu. Również w tym przy-
padku przyczyną nie była uszczelka głowicy
cylindrów, lecz błąd materiałowy w postaci jamy
usadowej w tulei cylindrowej.
Jakość powierzchni
Istotny wpływ na funkcję uszczelniającą ma ja-
kość powierzchni części konstrukcyjnych. Różne
typy uszczelek głowicy cylindrów, jak: metal-
materiał miękki, metalowe wielowarstwowe oraz
metal-elastomer, mają zdefiniowane wymagania
dotyczące jakości powierzchni części konstruk-
cyjnych.
A zatem powierzchnie bloku silnika i głowicy
cylindrów muszą być bardzo precyzyjnie obrobio-
ne i nie mogą wykazywać falistości. Miejscami
szczególnie krytycznymi są przejścia od części
konstrukcyjnej do części konstrukcyjnej, np. gdy
pokrywę napędu rozrządu łączy się za pośred-
nictwem kołnierza. Konieczna jest tu szczególna
staranność, aby w miejscu rozdziału nie wystę-
powały stopnie lub wypaczenia, które uniemożli-
wiają zamknięte siłowo połączenie uszczelnia-
jące.
Stosować tylko dopuszczone doeksploatacji środki chroniące przedmrozem i korozją
Rozpatrując wszystkie te czynniki, które spowo-
dowały utratę cieczy, należy również uwzględnić
oddziaływania chemiczne materiałów eksplo-
atacyjnych. Zaliczają się do nich środki chroniące
przed mrozem i korozją. Wiele dostępnych na
rynku środków przeciwm-
roźnych oraz antykorozyjnych
nie posiada dopuszczenia pro-
ducenta silników. Na skutek
agresywnych dodatków nisz-
czą one materiał uszczelki i
prowadzą do nieszczelności.
Takie samo działanie mają
również inne środki chemiczne
tzw. stopery przecieków, które dodawane są
do cieczy chłodzącej. Chemiczne zmiękczacze w
nich zawarte powodują spęcznienie materiału
uszczelki. Proces ten po krótkim czasie prowadzi
do zniszczenia uszczelki.
Masy uszczelniające nakładane dodatkowo na
uszczelki podgłowicowe mogą również powo-
dować negatywny efekt, gdyż mogą one zakłócać
funkcję uszczelniającą elementów uszczelniają-
cych umieszczonych w uszczelce głowicy.
Uszczelki głowicy Elring są generalnie tak skon-
struowane, że nie są konieczne żadne dodatkowe
materiały uszczelniające.
Opis uszkodzenia i przyczyny„przecieków oleju i cieczy chłodzącej“
13
2. Przyczyna uszkodzenia „przecieki oleju, masa uszczelnia-jąca na elemencie uszczelniającym(samochodu ciężarowego)“
Opis uszkodzenia:
Elastomerowy element usz-
czelniający został wyciśnięty
z płyty nośnej. W rowku
uszczelniającym znajdują się
cząsteczki zanieczyszczeń.
Przyczyna:
Na metalową płytę nośną
została nałożona dodatkowo masa uszczelnia-
jąca. W wyniku zwulkanizowania elastomerowy
element uszczelniający został dodatkowo
poddany ciśnieniu i wyciśnięty na zewnątrz.
Następstwem tego był wyciek oleju. Osady czą-
steczek zanieczyszczeń z oleju przyspieszyły
to uszkodzenie.
Dalsze możliwe przyczyny:
• Element uszczelniający został uszkodzony
podczas montażu/przy nasadzaniu głowicy
Środki zaradcze:
• Nie stosować masy uszczelniającej
• Starannie sprawdzić jakość powierzchni części
konstrukcyjnych
• Zwracać uwagę na regularną wymianę oleju
1. Przyczyna uszkodzenia „przeciekioleju, element uszczelniającyzniszczony podczas montażu głowicy(samochodu ciężarowego)“
Opis uszkodzenia:
Elastomerowe elementy uszczelniające są wyciś-
nięte z płyty nośnej i rozcięte/pęknięte.
Przyczyna:
W takcie montażu głowica cylindrów była wielo-
krotnie nasadzana wskutek błędnego pozycjono-
wania. W wyniku tego element uszczelniający
został miejscowo zbyt mocno sprasowany względ-
nie rozcięty przez krawędzie głowicy.
Dalsze możliwe przyczyny:
• Element uszczelniający został wyciśnięty wsku-
tek uchodzenia gazu
• Element uszczelniający został zbyt mocno spra-
sowany ze względu na zbyt mały występ kołnier-
za tulei cylindrowej
Środki zaradcze:
• Staranne przygotowanie i przeprowadzenie
robót montażowych. Po wielokrotnym nasadza-
niu głowicy uszczelka musi być sprawdzona
na uszkodzenie
14
„Stukanie“ szkodzi uszczelce
Uszkodzenia uszczelek podgłowicowych, które
spowodowane są nieregularnym przebiegem
spalania, występują w praktyce bardzo często.
Bardzo często chodzi przy tym o uszkodzenia
spowodowane spalaniem stukowym w silnikach
benzynowych. W trakcie tego procesu dochodzi
do niekontrolowanych przebiegów spalania.
Sprowadzanie uszkodzenia do przeciążenia ter-
micznego i mechanicznego części konstruk-
cyjnych jest przy tym problematyczne. Uszczelka
głowicy jest jedną z najbardziej zagrożonych
części silnika i może stawiać opór tym ekstremal-
nym obciążeniom tylko przez krótki czas. W wy-
niku niekontrolowanego przebiegu spalania
tworzą się fale uderzeniowe, które rozchodzą
się z ekstremalnie szybkim przyrostem ciśnienia
(ponad 100 barów) i dodatkowo z wysokimi
temperaturami (znacznie powyżej +3700°C).
Uszczelki głowicy z uszkodzeniami spowodowa-
nymi stukaniem silnika rozpoznaje się często
po rozgniecionych opaskach komory spalania.
Przyczynami tego stanu rzeczy mogą być:
• Zastosowanie paliwa nie odpornego na spala-
nie stukowe o zbyt niskiej liczbie oktanowej
• Świece zapłonowe o nieprawidłowej wartości
cieplnej
• Zbyt wysoki stosunek sprężania
• Domieszanie do benzyny oleju napędowego
W silnikach Diesla:
• Błędnie nastawiony początek tłoczenia dla
wtrysku
• Cieknące wtryskiwacze
• Nieprawidłowa grubość montażowa uszczelki
podgłowicowej; przy dobieraniu uszczelki
nie uwzględniono zalecanego występu tłoka
nad blok silnika
• Zła jakość paliwa
1. Przyczyna uszkodzenia „niekontrolowany przebieg spalaniaw wielowarstwowej uszczelce meta-lowej“
Opis uszkodzenia:
Rozpoczynające się czarne zabarwienie w ob-
szarze przesmyku warstwy funkcyjnej uszczelki
wskazuje początek zniszczenia, które jest za-
kończone na drugim rysunku (prawy).
Przyczyna:
Niekontrolowany przebieg spalania spowodował
drgania wysokiej częstotliwości. Wyzwolone
dzięki temu fale ciśnienia zniszczyły obszar prze-
smyku uszczelki między komorami spalania.
Dalsze możliwe przyczyny:
• Niska jakość paliwa (zbyt mała liczba oktanowa)
• Zbyt wysoki stosunek sprężania
Środki zaradcze:
• Stosować bezwzględnie części silnika (świece
zapłonowe) zalecane przez producenta
Opis uszkodzenia i przyczyny„nieregularnego przebiegu spalania“
2. Uszkodzenie uszczelki podgło-wicowej przez szkody spowodowanespalaniem stukowym
Opis uszkodzenia:
Na metalowej opasce komory spalania uszczelki
można rozpoznać wyraźne wgniecenia i odkształ-
cenia. Stopienie opaski i materiału miękkiego
uszczelki. Opaska komory spalania najczęściej
połyskuje metalicznie w tych miejscach, a mate-
riał miękki wykazuje ślady ognia.
Przyczyna:
Ustawienie silnika (duże wyprzedzenie zapłonu)
nie zostało przeprowadzone według zaleceń
producenta, wynikiem tego jest niekontrolowany
przebieg spalania. Drgania wysokiej częstot-
liwości i wyzwalane przez to fale ciśnienia znisz-
czyły metalowy element uszczelniający komory
spalania i w następstwie również materiał miękki
uszczelki.
Dalsze możliwe przyczyny:
• Niska jakość paliwa (zbyt mała liczba oktanowa)
• Zbyt wysoki stosunek sprężania
• Świece zapłonowe o nieprawidłowej wartości
cieplnej
Środki zaradcze:
• Sprawdzić ustawienie silnika natychmiast po
montażu
Opis uszkodzenia:
Opaski komory spalania wykazują wyraźne wgnie-
cenia. Początek zniszczenia na opasce aż do
całkowitego jego zniszczenia oraz materiału usz-
czelki.
Przyczyna:
Przez zastosowanie paliwa nieodpornego na spa-
lanie stukowe doszło do niekontrolowanego
przebiegu spalania. W wyniku tego powstaje nad-
mierne obciążenie termiczne i mechaniczne
silnika. Niekontrolowane spalanie wytwarza fale
udarowe z ekstremalnymi ciśnieniami i wysokimi
temperaturami, przez co części silnika są nad-
miernie obciążone. Uszkodzenia występują naj-
częściej na tłokach i na uszczelce podgłowicowej.
Dalsze możliwe przyczyny:
• Nieprawidłowe ustawienie zapłonu
• Zbyt wysoki stosunek sprężania
• Świece zapłonowe o nieprawidłowej wartości
cieplnej lub uszkodzone świece zapłonowe
Środki zaradcze:
• Stosować paliwo odporne na spalanie stukowe
15
16
2. Uszkodzenie uszczelki głowicysamochodu ciężarowego spo-wodowane błędami montażowymi
Opis uszkodzenia:
Metalowa opaska komory spalania w uszczelce
podgłowicowej została całkowicie sprasowana
wewnątrz przez kołnierz tulei cylindrowej. Kołnierz
tulei cylindrowej został totalnie odłupany wsku-
tek ekstremalnych sił podczas rozruchu silnika
(patrz rysunek prawy) – następstwem tego było
ciężkie uszkodzenie silnika.
Przyczyna:
Podczas montażu nowej uszczelki podgłowicowej
nie została sprawdzona średnica komory spalania,
dotychczas zamontowanej uszczelki. Zastosowano
uszczelkę, której rysunek otworów przelotowych
wyglądał podobnie jak w wymontowanej uszczelce,
jednak nowa uszczelka miała mniejszą średnicę
komory spalania.
Dalsze możliwe przyczyny:
• Nie zastosowano oryginalnej uszczelki Elring,
lecz podrobioną uszczelkę podgłowicową niższej
jakości
Środki zaradcze:
• Przed montażem nałożyć uszczelkę na kołnierz
tulei cylindrowej i sprawdzić, czy jest to możliwe
bez przyłożenia większej siły
Uszkodzenia spowodowane luzującymi się częściami
W wyniku oddziaływania mechanicznego luzują-
cych się części mogą wystąpić znaczne uszkodzenia
w silniku. Z tego względu uszczelka podgłowicowa
wykazuje oczywiście także silne uszkodzenia.
1. Uszkodzenie uszczelki głowicyprzez luźną komorę wstępną
Opis uszkodzenia:
Wielowarstwowa metalowa uszczelka podgło-
wicowa jest bardzo silnie uszkodzona przez
oddziaływanie mechaniczne w obszarze obrzeża
komory wirowej.
Przyczyna:
Komora wirowa dla pierwszego cylindra poluzo-
wała się podczas jazdy i spadła do komory spala-
nia. Następstwo: bardzo duże uszkodzenie w gło-
wicy cylindrów oraz w napędzie zaworów i na tło-
ku.
Dalsze możliwe przyczyny:
• Występ komory wirowej nie odpowiadał zalece-
niom producenta
Środki zaradcze:
• Przed montażem głowicy należy koniecznie
sprawdzić prawidłowe osadzenie komór wirowych
oraz sprawdzić prawidłowość ich występu
Opis uszkodzenia i przyczyny„oddziaływań mechanicznych“
• Zwracać uwagę na pozostałości jak wióry metalu,
które mogą przedostawać się z głowicy silnika na
uszczelkę
6. Śruby głowicy
6.1
• Zalecenie producenta samochodów:
Śruby głowicy i podkładki należy wymieniać na
nowe
• Gwint i powierzchnię przylegania śruby lekko
naoliwić
6.2
• Jeśli montuje się również podkładkę, wykonać
oliwienie między nią i łbem śruby
• Uwaga: w żadnym wypadku nie oliwić powierzch-
ni przylegania podkładki do głowicy
7. Dociąganie śrub
• Kolejność dociągania według instrukcji producenta
(od środka na krzyż lub spiralnie na zewnątrz)
• Moment dociągania / kąt dociągania: stopniowo
zgodnie z instrukcją dociągania
• Przestrzegać instrukcji dokręcania, jeśli występuje
Para- Metal Metalowa Metal-metr materiał warstwowa elastomer
miękki
RZ 15 - 20 µm 11 µm 11 - 20 µm
Rmax 20 - 25 µm 15 µm 15 - 20 µm
Wt 8-10 µm
Olej Olej
Olej Olej
17
Proszę przestrzegać ogólnejinstrukcji montażu producenta silników
1. Powierzchnie uszczelniające części konstruk-
cyjnych (głowica cylindrów/blok silnika starannie
oczyścić, odtłuścić, usunąć resztki powłoki i po-
zostałości starej uszczelki
2. Otwory gwintowane pod śruby głowicy oczy-
ścić z zanieczyszczeń i oleju. Gwint sprawdzić na
uszkodzenia i łatwość wkręcania
3. Sprawdzić powierzchnie części konstrukcyj-
nych:
• Nierówności materiału wygładzić osełką do gła-
dzenia na mokro
• Płaskość części konstrukcyjnych wyznaczyć
na całej części posługując się liniałem krawę-
dziowym (włoskowym): w kierunku wzdłużnym
= 0,05 mm; w kierunku poprzecznym = 0,03 mm
• Wszelkie uszkodzenia gładzi muszą być usu-
nięte (wyplanowanie w zakładzie specjalistycz-
nym)
4. Uszczelkę głowicy wycentrować na bloku sil-
nika (bez dodatkowej masy uszczelniającej).
Dokładnie zwracać uwagę na to, żeby nie uszko-
dzić powłoki uszczelki
5. Nasadzić głowicę cylindrów
• Unikać uszkodzenia powierzchni uszczelniają-
cej przez zadrapania
Fachowy montaż uszczelki podgłowicowej w siedmiu krokach
Przy
tocz
one
tu in
form
acje
– w
ynik
ając
e z
dług
olet
nieg
o do
świa
dcze
nia
i wie
dzy
– m
ogą
być
niek
ompl
etne
. Ew
entu
alne
rosz
czen
ia o
dszk
odow
awcz
e na
pod
staw
ie ty
ch in
form
acji
nie
mog
ą by
ćuz
nane
. Mon
taż
wsz
ystk
ich
częś
ci z
amie
nnyc
h ty
lko
prze
zpr
zesz
kolo
nype
rson
elfa
chow
y.
Zast
rzeż
one
zmia
nyw
zak
resi
e us
ług
oraz
zmia
nyte
chni
czne
. Nie
daj
emy
gwar
ancj
i na
błęd
ydr
ukar
skie
.
Elring-Service-Hotline
+49 (0)7123/724 799
+49 (0)7123/724 798
ElringKlinger AG | Dział części zamienneMax-Eyth-Straße 2 | D-72581 Dettingen/ErmsTel. +49 (0)71 23/724-601 | Fax. +49 (0)71 23/[email protected] | www.elring.de
499.
244
0808
PL