Spoľahlivé tesnenie medzi hlavou valcov a motorovým blokom je hlavnou požiadavkou modernej techniky motorov. Kvalita tesniacich plôch ovplyvňuje nielen životnosť tesnenia hlavy valcov (ZKD), ale tiež účinnosť motora. Rôzne tesniace materiály si pritom vyžadujú špecifické opracovanie tesniacich plôch. Zatiaľ čo predtým sa používali predovšetkým tesnenia hlavy valcov z mäkkých materiálov v kombinácii s robustnými blokmi zo šedej liatiny, pri moderných generáciách motorov sa situácia zásadne zmenila. Dnešnému stavu techniky zodpovedajú tesnenia hlavy valcov z kovových vrstiev (MLS) alebo kovových elastomérov, čo znamená výrazne vyššie nároky na kvalitu povrchu. 

Príčiny poškodenia hlavy valcov

Hlavy valcov môžu byť poškodené rôznymi faktormi. K deformáciám dochádza často pri prehriati alebo nerovnomernom tepelnom zaťažení, čo spôsobuje nerovnú tesniacu plochu a negatívne ovplyvňuje tesnenie medzi hlavou valcov a motorovým blokom. Pri prehriatí môžu tiež vznikať trhliny v materiáli alebo únava materiálu a tak môže dochádzať k netesnostiam chladiva alebo oleja. Ďalším problémom, ktorý môže ovplyvniť funkciu hlavy valcov je opotrebenie sediel ventilov, vedenia ventilov a tesniacich plôch. Okrem toho dochádza často pri starších motoroch k výskytu korózie na tesniacich plochách, čo naviac ovplyvňuje tesnenie. 

Pracovné kroky pri oprave hlavy valcov

Oprava hlavy valcov prebieha v niekoľkých precíznych pracovných krokoch. Najprv sa hlava valcov oddelí od motorového bloku a úplne sa rozloží. Odstránia sa všetky nadstavbové diely ako ventily, vačkové hriadele, tesnenia a skrutky. Potom sa hlava valcov dôkladne vyčistí a zbaví zbytkov oleja, sadzí a chladiva. To je dôležité na umožnenie dôkladnej inšpekcie a spracovanie. Po vyčistení sa hlava valcov prezrie z hľadiska poškodenia. Pomocou odmerky alebo pravítka sa skontroluje, či je tesniaca plocha vybrúsená. Deformácie môžu byť totiž príčinou netesností. 

Požiadavky na kvalitu povrchu podľa typu tesnenia

Tesnenie hlavy valcov z mäkkého materiálu musí mať pomerne drsný povrch, aby bolo zaistené mechanické prepojenie s tesniacim materiálom. Typické hodnoty drsnosti sú Rz 15–20 µm, Rmax 20–25 µm a Wt 8–10 µm. Táto štruktúra zaručuje spoľahlivé tesnenie mechanickým ukotvením tesniaceho materiálu. 

Moderné viacvrstvové kovové tesnenia (MLS) naopak vyžadujú výrazne jemnejšie opracovanie povrchu. Spoľahlivé hodnoty sú Rz až 11 µm a Rmax až 15 µm – štandardne sú však skutočné hodnoty výrazne nižšie, pretože MLS tesnenia nemusia byť veľmi drsné. Príliš drsný povrch môže spôsobiť to, že kovové vrstvy dostatočne netesnia. 

Tesnenia z kovových elastomérov, ktoré kombinujú kov a elastomér, vyžadujú vyváženú štruktúru povrchu. Musia byť dostatočne hladké na utesnenie, ale tiež mať mikrovrúbkovanie pre tesniace chlopne. Ideálne hodnoty sú Rz 11–20 µm, Rmax 15–20 µm a Wt 8–10 µm. 

Spracovanie hlavy a bloku valcov pri tesnení MLS

Rozhodujúcim bodom pri použití viacvrstvových kovových tesnení je, že ako hlava valcov, tak aj blok valcov je nutné opracovať. Požiadavky na líniový prítlak – teda rovnomerné rozdelenie prítlačnej sily – musia byť pri oboch povrchoch rovnaké, aby bolo zaistené spoľahlivé tesnenie. 

Dôležité upozornenie: 

Pri použití tesnenia MLS je bezpodmienečne nutné, aby boli tesniace plochy vybrúsené (hlava valcov a motorový blok). Ak toto spracovanie neprebehne, nie je možné zaistiť, že nové tesnenie MLS spoľahlivo tesní alebo že dosiahne rovnakú životnosť ako v pôvodnom stave inštalácie. Aj tie najmenšie nerovnosti alebo odchýlky kvality povrchu môžu spôsobiť netesnosti a predčasné zlyhanie. 

Dodatočné upozornenie k ošetreniu povrchu

Aj jediný škrabanec na tesniacej ploche môže byť v najhoršom prípade príčinou toho, že žliabok MLS tesnenia už spoľahlivo netesní. Preto musí byť vybrúsený povrch dôkladne chránený a ošetrovaný – predovšetkým počas skladovania, prepravy a montáže. 

Mýtus medený sprej a tesniaci prostriedok

Časté používanie medeného spreja alebo iných tesniacich prostriedkov pri MLS tesnení nie je nutné, dokonca môže byť kontraproduktívne. Tieto prostriedky nemôžu vyrovnať škrabance alebo nedostatočnú drsnosť a v najhoršom prípade môžu negatívne ovplyvniť funkciu tesnenia. MLS tesnenia sú koncipované ako presné komponenty na zabudovanie „za sucha“ a ďalšie povrstvenie ruší definovanú funkciu tesniacich vrstiev a môže byť príčinou netesností. 

Vplyv materiálu na spracovanie

Rozhodujúcu rolu hrá tiež materiál bloku. Zatiaľ čo bloky zo šedej liatiny boli predtým dostatočne robustné, aby tolerovali hrubé opracovanie, moderné materiály ako hliník a zliatiny kremíka vyžadujú presné opracovanie. Mikrovýlomky alebo stopy po brúsení môžu pri týchto citlivých materiáloch rýchlo spôsobiť netesnosti. Preto je nevyhnutná kontrola povrchu vhodným prístrojom na meranie drsnosti, posúdenie „pocitom“ je pri moderných požiadavkách nedostačujúce. 

Rovinné brúsenie tesniacej plochy 

Ak je tesniaca plocha hlavy valcov deformovaná, musí sa rovinne vybrúsiť. Pritom sa odstráni tenká vrstva materiálu a povrch sa opäť vyrovná. V závislosti od deformácie a požiadaviek na kvalitu povrchu sa používa rovinné frézovanie, rovinné brúsenie alebo lapovanie. Úber materiálu pritom musí byť čo najmenší, aby nebola príliš silno pozmenená geometria hlavy valcov. Na zaistenie optimálneho utesnenia ventilov sa opotrebované sedlá ventilov prepracovávajú alebo obnovujú. Kontroluje sa tiež vedenie ventilov, ktoré sa v prípade potreby obnoví, aby bola zaistená správna vôľa ventilov. Po opracovaní sa hlava valcov s novými tesneniami opäť namontuje za dodržania pokynov výrobcu. Pritom je dôležité, aby boli skrutky doťahované v správnom poradí a predpísaným uťahovacím momentom, aby sa zabránilo pnutiu a deformáciám. 

Predchádzanie chybám pri montáži

Neodborná montáž, ako je chybné dotiahnutie skrutiek alebo opätovné použitie starých tesnení, môže tiež spôsobiť netesnosti. Preto je dôležité tesnenia vždy nahrádzať novými a kvalitnými tesneniami a dodržiavať pokyny výrobcu pre montáž. Nekvalitné alebo nevhodné tesnenia môžu zlyhať predčasne. 

Preto vždy dôverujte len náhradným dielom spoločnosti Elring v kvalite originálneho vybavenia. 

Viac informácií nájdete na webovej stránke spoločnosti ELRING.