Spolehlivé těsnění mezi hlavou válců a motorovým blokem je hlavním požadavkem moderní techniky motorů. Kvalita těsnicích ploch ovlivňuje nejen životnost těsnění hlavy válců (ZKD), ale také účinnost motoru. Různé těsnící materiály si přitom vyžadují specifické opracování těsnicích ploch. Zatímco dříve se používala především těsnění hlavy válců z měkkých materiálů v kombinaci s robustními bloky z šedé litiny, u moderních generací motorů se situace zásadně změnila. Dnešnímu stavu techniky odpovídají těsnění hlavy válců z kovových vrstev (MLS) nebo kovových elastomerů, což znamená výrazně vyšší nároky na kvalitu povrchu. 

Příčiny poškození hlavy válců

Hlavy válců mohou být poškozeny různými faktory. K deformacím dochází často při přehřátí nebo nerovnoměrném tepelném zatížení, což způsobuje nerovnou těsnicí plochu a negativně ovlivňuje těsnění mezi hlavou válců a motorovým blokem. Při přehřátí mohou také vznikat trhliny v materiálu nebo únava materiálu a docházet tak k netěsnostem chladiva nebo oleje. Dalším problémem, který může ovlivnit funkci hlavy válců je opotřebení sedel ventilů, vedení ventilů a těsnicích ploch. Kromě toho dochází často u starších motorů k výskytu koroze na těsnicích plochách, což navíc ovlivňuje těsnění. 

Pracovní kroky při opravě hlavy válců

Oprava hlavy válců probíhá v několika precizních pracovních krocích. Nejprve se hlava válců oddělí od motorového bloku a zcela se rozloží. Odstraní se všechny nástavbové díly jako ventily, vačkové hřídele, těsnění a šrouby. Poté se hlava válců důkladně vyčistí a zbaví zbytků oleje, sazí a chladiva. To je důležité k umožnění důkladné inspekce a zpracování. Po vyčištění se hlava válců prohlédne z hlediska poškození. Pomocí měrky nebo pravítka se zkontroluje, zda je těsnicí plocha vybroušená. Deformace mohou být totiž příčinou netěsností. 

Požadavky na kvalitu povrchu podle typu těsnění

Těsnění hlavy válců z měkkého materiálu musí mít poměrně drsný povrch, aby bylo zajištěno mechanické propojení s těsnicím materiálem. Typické hodnoty drsnosti jsou zde Rz 15–20 µm, Rmax 20–25 µm a Wt 8–10 µm. Tato struktura zaručuje spolehlivé těsnění mechanickým ukotvením těsnicího materiálu. 

Moderní vícevrstvá kovová těsnění (MLS) naopak vyžadují výrazně jemnější opracování povrchu. Spolehlivé hodnoty jsou Rz až 11 µm a Rmax až 15 µm – standardně jsou však skutečné hodnoty výrazně nižší, protože MLS těsnění nemusí být velmi drsná. Příliš drsný povrch může způsobit to, že kovové vrstvy dostatečně netěsní. 

Těsnění z kovových elastomerů, která kombinují kov a elastomer, vyžadují vyváženou strukturu povrchu. Musí být dostatečně hladká k utěsnění, ale také mít mikrovroubkování pro těsnicí chlopně. Ideální hodnoty jsou zde Rz 11–20 µm, Rmax 15–20 µm a Wt 8–10 µm. 

Zpracování hlavy a bloku válců u těsnění MLS

Rozhodujícím bodem při použití vícevrstvých kovových těsnění je, že jak hlava válců, tak také blok válců je nutné opracovat. Požadavky na liniový přítlak – tedy rovnoměrné rozdělení přítlačné síly – musí být u obou povrchů stejné, aby bylo zajištěno spolehlivé těsnění. 

Důležité upozornění: 

Při použití těsnění MLS je bezpodmínečně nutné, aby byly těsnicí plochy vybroušeny (hlava válců a motorový blok). Pokud toto zpracování neproběhne, nelze zajistit, že nové těsnění MLS spolehlivě těsní nebo že dosáhne stejné životnosti jako v původním stavu instalace. I ty nejmenší nerovnosti nebo odchylky kvality povrchu mohou způsobit netěsnosti a předčasné selhání. 

Dodatečné upozornění k ošetření povrchu

I jediný škrábanec na těsnící ploše může být v nejhorším případě příčinou toho, že žlábek MLS těsnění již spolehlivě netěsní. Proto musí být vybroušený povrch pečlivě chráněn a ošetřován – především během skladování, přepravy a montáže. 

Mýtus měděný sprej a těsnicí prostředek

Časté používání měděného spreje nebo jiných těsnicích prostředků u MLS těsnění není nutné, dokonce může být kontraproduktivní. Tyto prostředky nemohou vyrovnat škrábance nebo nedostatečnou drsnost a v nejhorším případě mohou negativně ovlivnit funkci těsnění. MLS těsnění jsou koncipována jako přesné komponenty k zabudování „za sucha“ a další povrstvení ruší definovanou funkci těsnicích vrstev a může být příčinou netěsností. 

Vliv materiálu na zpracování

Rozhodující roli hraje také materiál bloku. Zatímco bloky z šedé litiny byly dříve dostatečně robustní, aby tolerovaly hrubé opracování, moderní materiály jako hliník a slitiny křemíku vyžadují přesné opracování. Mikrovýlomky nebo stopy po broušení mohou u těchto citlivých materiálů rychle způsobit netěsnosti. Proto je nezbytná kontrola povrchu vhodným přístrojem na měření drsnosti, posouzení „pocitem“ je u moderních požadavků nedostačující. 

Rovinné broušení těsnicí plochy

Pokud je těsnicí plocha hlavy válců deformovaná, musí se rovinně vybrousit. Přitom se odstraní tenká vrstva materiálu a povrch se opět vyrovná. V závislosti na deformaci a požadavcích na kvalitu povrchu se používá rovinné frézování, rovinné broušení nebo lapování. Úběr materiálu přitom musí být co možná nejmenší, aby nebyla příliš silně pozměněna geometrie hlavy válců. K zajištění optimálního utěsnění ventilů se opotřebovaná sedla ventilů přepracovávají nebo obnovují. Kontroluje se také vedení ventilů, které se v případě potřeby obnoví, aby byla zajištěna správná vůle ventilů. Po opracování se hlava válců s novými těsněními opět namontuje za dodržení údajů výrobce. Přitom je důležité, aby byly šrouby dotahovány ve správném pořadí a předepsaným utahovacím momentem, aby se zabránilo pnutí a deformacím. 

Předcházení chybám při montáži

Neodborná montáž, jako je chybné dotažení šroubů nebo opětovné použití starých těsnění, může taktéž způsobit netěsnosti. Proto je důležité těsnění vždy nahrazovat novými a kvalitními těsněními a dodržovat údaje výrobce pro montáž. Nekvalitní nebo nevhodná těsnění mohou selhat předčasně. 

Proto vždy důvěřujte jen náhradním dílům společnosti Elring v kvalitě originálního vybavení. 

Více informací najdete na stránkách firmy ELRING.