Uszczelka głowicy w nowoczesnych silnikach

W ostatnim czasie w wielu publikacjach pojawia się temat silników Diesla, niestety dość często w negatywnym świetle. Coraz ostrzejsze limity emisji CO₂ sprawiają, że technologia ta cały czas się rozwija i ewoluuje. Jakie technologie są stosowane, jaki wpływ ma to na projektowanie i rozwój uszczelek, a w szczególności uszczelki głowicy?

Na początku tego tysiąclecia standardem były układy wtryskowe „common rail”, recylkulacja spalin przy pomocy zaworów EGR lub dopalanie spalin przy pomocy AdBlue. Zmiana norm emisji spalin z Euro 5 na dużo bardziej zaostrzone Euro 6 spowodowała ulepszenie znanych technologii takich jak katalizatory czy filtry cząstek stałych. Dzięki temu silniki pojazdów użytkowych mogły być zdecydowanie bardziej przyjazne dla środowiska i spalać mniej paliwa. Sam układ silnika również musiał się zmienić żeby „pomóc” poprawić jego ekologiczność.

Nie tak dawno standardem były silniki typu „V” z wałkiem rozrządu znajdującym się w bloku silnika, popychaczami i pojedynczymi głowicami na każdy cylinder. Obecnie normą jest ponownie silnik rzędowy z dużą, jedną głowicą, w której operuje jeden lub dwa wałki rozrządu. Kolejnym elementem połączonym z silnikiem jest jedna lub kilka turbosprężarek, które mają za zadanie poprawić osiągi silnika, ale również zapewniają „czyste spalanie”. Połączenie tych wszystkich rozwiązań w jednym silniku powoduje zdecydowane poprawienie emisji CO₂. W jaki sposób wpływa to na technologię uszczelnienia?

W porównaniu do starszych silników w nowych konstrukcjach duża głowica, która wykonana jest ze stopów aluminium, jest elementem „plastycznym” i mocno pracującym we wszystkich płaszczyznach podczas pracy silnika. Ponadto maksymalne wartości ciśnienia wtrysku paliwa oraz końcowe ciśnienie spalania, dzięki rozwojowi układów wtryskowych, znacząco wzrosły. W nowoczesnych silnikach takie elementy jak tłoki czy panewki są produkowane z materiałów, które są w stanie wytrzymać te obciążenia, a co za tym idzie również uszczelka głowicy musi być w stanie pracować w tak ekstremalnych warunkach. Można powiedzieć, że uszczelka głowicy w nowoczesnych silnikach z normą spalania Euro 6 to cud techniki. Produkowane w technologi metal-elastomer ME® jednoczęściowe uszczelki głowicy do cztero- lub sześciocylindrowych silników łączą w sobie wszystkie dostępne na ten moment technologie uszczelnienia. Na przykład elastyczne przetłoczenia wokół komory spalania, które mają za zadanie cały czas pracować razem z silnikiem i zapewnić uszczelnienie silnika w każdej sekundzie jego pracy.

Do uszczelnienia kanałów olejowych oraz płynu chłodniczego używamy elementów wykonanych z elastomeru, które są natryskiwane na korpus uszczelki albo laserowo wspawywane na swego rodzaju wkładkach metalowych do konstrukcji uszczelki. Dzięki temu nawet przy bardzo dużych zmianach w uszczelnianej szczelinie spowodowanych przez wibracje pojawiające się przy spalaniu mieszkanki paliwowej uszczelka gwarantuje 100% szczelności. Sama uszczelka w zależności od wykorzystanej stali i jej grubości może być jedno- lub wielowarstwowa.

Dla zachowania równej siły docisku głowicy do bloku, na całym obwodzie komory spalania zastosowana jest Technologia stopera ze zmienną topografią. W przypadku uszczelnień pobocznych takich jak pokrywa zaworów, misa olejowa czy kolektory ssący i wydechowy, materiały, z jakich wykonana jest uszczelka, również się zmieniły. Uszczelki korkowe czy papierowe odeszły do historii, a ich miejsce w silnikach Euro 6 zajęły uszczelki wykonane z elastomeru z ramą metalową lub z wykorzystaniem elastomerowej wargi uszczelniającej. Alternatywnie wykorzystujemy jednowarstwowe uszczelki metalowe wykonane ze stali elastycznej, które wykonane są w technologii zbliżonej do uszczelek głowicy, gdzie funkcję uszczelnienia zapewnia przetłoczenie. Ta technologia nosi nazwę Metaloseal®.