Gdy na początku lat 90. wprowadzono pierwsze europejskie normy emisji spalin, mało kto przewidywał, jak mocno wpłyną one na konstrukcję silników. Trzy dekady później widać to wyraźnie: jedną z części, która najbardziej odczuła tę zmianę, jest uszczelka głowicy cylindrów.

To, co kiedyś było stosunkowo prostym elementem z materiału miękkiego, dziś jest precyzyjnym komponentem zaprojektowanym pod kątem bardzo wysokich obciążeń termicznych i ciśnień spalania.

Od EURO 1 do EURO 7 – rosnące wymagania, rosnąca presja

Wraz z normami EURO 1 i EURO 2 zaczęto realnie ograniczać emisję spalin i zużycie paliwa. Silniki stały się bardziej wydajne, wzrosły temperatury pracy i ciśnienia spalania. Turbodoładowanie przestało być wyjątkiem.

EURO 3 to upowszechnienie bezpośredniego wtrysku paliwa oraz dalszy rozwój downsizingu. Mniejsza pojemność, większe doładowanie, a więc wyższe szczytowe ciśnienia i bardziej dynamiczne zmiany temperatury w komorze spalania.

Normy EURO 4 i EURO 5 przyniosły rozbudowane systemy oczyszczania spalin. Filtry cząstek stałych i cykle regeneracji oznaczały dodatkowe obciążenia termiczne dla całego silnika.

EURO 6d oraz wymagania związane z EURO 7 to jeszcze wyższe ciśnienia właściwe, szybkie zmiany obciążenia i bardzo precyzyjna kontrola spalania. W takich warunkach uszczelka głowicy nie może być już biernym elementem. Musi aktywnie kompensować ruchy i zmiany obciążenia.

Przejście z klasycznych uszczelek metalowo-miękkich na wielowarstwowe uszczelki stalowe (MLS) nie było więc kosmetyczną zmianą. Było koniecznością konstrukcyjną.

Spojrzenie wstecz – klasyczne koncepcje uszczelnień

Starsze silniki miały inną charakterystykę pracy.

• niższe ciśnienia spalania
• mniejsze moce jednostkowe
• proste kombinacje materiałowe
• stosunkowo stabilne warunki pracy

Miękka, ściśliwa uszczelka była w zupełności wystarczająca. Warunki były przewidywalne, a obciążenia mniej dynamiczne.

Nowoczesne silniki: mocniejsze, gorętsze, bardziej dynamiczne

Dziś sytuacja wygląda inaczej. Downsizing, turbodoładowanie, bezpośredni wtrysk i lekkie materiały, takie jak aluminium, powodują stałe mikro wibracje między blokiem a głowicą.

W szczelinie uszczelniającej występują cykliczne, dynamiczne ruchy. Uszczelka pracuje przy każdym obciążeniu, przy każdym wzroście temperatury. W takich warunkach rozwiązania oparte wyłącznie na materiale miękkim szybko osiągają swoje granice.

Rozwiązanie: uszczelki głowicy cylindrów MLS

Uszczelki MLS (Multi Layer Steel) są zaprojektowane właśnie do takich warunków pracy.

Ich konstrukcja opiera się na kilku warstwach precyzyjnie tłoczonej stali, uzupełnionych o:

• powłoki elastomerowe zapewniające mikro uszczelnienie
• przetłoczenia kompensujące ruchy między blokiem a głowicą
• strefy ograniczające kompresję, chroniące przed lokalnym przeciążeniem

W praktyce oznacza to, że uszczelka:

• kompensuje względne ruchy między głowicą a blokiem
• zachowuje szczelność przy wysokich ciśnieniach doładowania
• wytrzymuje powtarzalne cykle nagrzewania i chłodzenia
• utrzymuje wymagane napięcie wstępne przez długi czas

To rozwiązanie sprawdzone w realnych warunkach pracy silnika, a nie tylko w testach laboratoryjnych.

Doświadczenie OE, które ma znaczenie

ElringKlinger AG należy do wiodących producentów metalowych uszczelek głowicy cylindrów na pierwszy montaż.

Doświadczenie zdobyte przy produkcji seryjnej dla producentów silników znajduje bezpośrednie odzwierciedlenie w ofercie marki Elring na rynek wtórny. Dla warsztatów i firm zajmujących się naprawą silników oznacza to dostęp do technologii stosowanej w OE.

Chcesz zobaczyć różnicę w skrócie?

Na kanale YouTube Elring dostępny jest krótki materiał techniczny, który w 30 sekund pokazuje różnice między klasyczną technologią metalowo-miękką a konstrukcją MLS:

To szybkie podsumowanie, które pozwala lepiej zrozumieć, dlaczego w nowoczesnych silnikach uszczelka głowicy musi być elementem aktywnie pracującym, a nie tylko przekładką między blokiem a głowicą.