A hengerfejtömítés bemutatása

Volt idő, amikor a motorblokkra egyetlen elemként gondoltak. Hamar kiderült azonban, hogy a szervizelhetőség és a könnyű karbantartás érdekében a hengerfejet és a forgattyúsházat el kell választani egymástól. Ez pedig tömítetlenségi kérdéseket vetett fel, amit közel sem volt egyszerű megoldani.

Ma már egy évszázada egyértelmű, hogy ez a koncepció vált be, és ez nagyban köszönhető annak az alkatrésznek, amiről ebben a cikkben olvashatnak.

Definíció

Ahogyan már a felvezetésből kiderült, a belső égésű motorokban a hengerfejtömítés biztosítja a tökéletes zárást a motorblokk és a hengerfej vagy hengerfejek között. A többes szám természetesen azért releváns, mert a V- és boxermotorok jellemzően külön hengerfejjel rendelkeznek egy-egy oldalon, ezekhez pedig külön hengerfejtömítés tartozik.

Alapvetően két célja van a felhasználásának. A hengerfejben zajlik az égés, így rendkívül fontos, hogy a hengerfejtömítés ne engedje ki a kompressziót, aminek köszönhetően a motor képes munkát végezni – azaz bent tartja az égési gázokat a hengerekben.

Ezen felül azt is megakadályozza, hogy hűtőfolyadék vagy motorolaj szivárogjon a hengerekbe. A hengerfejtömítés szivárgása a motor rossz működését és/vagy túlmelegedését okozhatja. Erről részletesebben is írunk a folytatásban.

A vízhűtéses belső égésű motoron belül három közeg közlekedik a motorblokk és a hengerfej között:

• Égési gázok (elégetlen levegő/üzemanyag keverék és kipufogógázok) minden hengerben
• Vízbázisú hűtőfolyadék a hűtőfolyadék csatornákban
• Kenőolaj

A motor megfelelő működéséhez az szükséges, hogy ezen áramlási körök egyike se szivárogjon, vagy ne veszítsen nyomást a motorblokk és a hengerfej találkozásánál. A hengerfejtömítés az a tömítés, amely megakadályozza ezeket a szivárgásokat és nyomásveszteségeket.

Típusok

Többrétegű acél (MLS): A legtöbb modern motort MLS tömítésekkel gyártják. Ezek két-öt (általában három) vékony acélrétegből állnak, elasztomerrel átlapolva. Az érintkezési felületek általában gumiszerű bevonattal vannak bevonva, mint például a Viton, amely a motorblokkhoz és a hengerfejhez tapad, miközben a belső rétegek rugalmasságra vannak optimalizálva.

Tömör réz: Szilárd rézlemez, és általában speciális megmunkálást igényel, úgynevezett O-gyűrűt, amely a henger kerületén egy huzaldarabot helyez el, hogy beleharapjon a rézbe. Ezek jellemzően nagyon tartósak.

Kompozit: Régebbi kialakítás, amely hajlamosabb a kifújásra, mint az újabb kivitelek. A kompozit tömítések hagyományosan azbesztből vagy grafitból készülnek. Az azbeszttömítések egyre ritkábbak egészségügyi aggályok miatt.

Elasztomer: Acél maglemezt használ öntött szilikongumi gyöngyökkel az olaj- és hűtőfolyadék járatainak tömítésére. A furatokat hagyományosabb módon hengerelt acél tűzgyűrűkkel tömítik. Ezt a típusú tömítést a Rover K-sorozatú motorjában használták.

O-gyűrű: Ezek a tömítések jellemzően acélból vagy rézből készülnek. Újra felhasználhatók, és megfelelően előkészített sík felületek között alkalmazva a legnagyobb szorítónyomást adják, mivel a felületük sokkal kisebb, mint más tömítéstípusoknál.

Lehetséges hibák

A hengerfejtömítés szivárgása – amelyet gyakran “kifújó tömítésnek” neveznek – a hűtőfolyadék, az égési gázok vagy mindkettő szivárgását eredményezheti.

A kipufogóból származó kék füst arra utal, hogy felesleges olaj kerül az égésterekbe (bár a hengerfejtömítésen kívül más okok is lehetségesek). A kipufogóból származó fehér füst arra utal, hogy hűtőfolyadék kerül az égéstérbe.

A hengerfejtömítések szivárgását külső vagy belső kategóriába sorolják. A külső szivárgások olajként vagy hűtőfolyadékként láthatók a motor külső oldalán (általában alatta). Ez a klasszikus értelemben vett kifújás.

Belső szivárgásról van szó, amikor a folyadékok egy másik körbe jutnak, és a hűtőfolyadék vagy az olaj megváltozását eredményezhetik. Az előbbi a (szénhidrogének által okozott) hab jelenléte lehet a hűtőfolyadék tágulási tartályában.

Az olajrendszerbe szivárgó hűtőfolyadék majonézes vagy turmixszerű anyagot eredményezhet az olajban, ami gyakran látható a nívópálcán vagy az olajbetöltő sapkán. Ennek az anyagnak a jelenléte azonban nem döntő bizonyíték a hengerfejtömítés meghibásodására, mivel az olaj más utakon is keveredhet a hűtőfolyadékkal. Hasonlóképpen lehetséges, hogy a tömítés meghibásodik úgy, hogy az olaj soha nem érintkezik a hűtőfolyadékkal. Ezért az olaj vizsgálatával nem lehet egyértelműen meghatározni a hengerfejtömítés állapotát.

Hűtőfolyadék szivárgása

Ha hűtőfolyadék kerül a hengerbe, a levegő/üzemanyag keverék égése nem lesz megfelelő, csökken a motor teljesítménye, és gyakran gőz (fehér füst) látható a kipufogóból. Ez a gőz károsíthatja a katalizátort. Ha nagyon nagy mennyiségű hűtőfolyadék szivárog a hengerekbe, akkor a motor hidrolock-ot szenvedhet, ami súlyos motorkárosodást okozhat.

Kipufogógáz szivárgása

Amikor az égési gázok kiszivárognak egy hengerből, az a kompresszió csökkenését okozza, ami teljesítménycsökkenéshez vagy egyenetlen járáshoz vezet. Ha az égési gázok a hűtőrendszerbe szivárognak, az csökkenti a hűtőrendszer hatékonyságát, és a motor túlmelegedését okozhatja. Más esetekben a gázok a tömítés és a hengerfej vagy a motorblokk közötti kis helyekre szivároghatnak be, majd felszabadulnak, amikor a motort leállítják.

Ezek a gázok ezután a hűtőfolyadékba távoznak, és légbuborékot hoznak létre. Néha ezek a légbuborékok beszorulhatnak a motor hűtőfolyadék-termosztátjába, amitől az zárva marad, és további túlmelegedést okozhat, ezáltal több üreg keletkezik a tömítés és a motor között.

Diagnosztizálás és javítás

A hengerfejtömítések szivárgásának általános vizsgálati módszerei a kompressziós teszt (nyomásmérővel), a szivárgási teszt kontrollfolyadékkal vagy a kémiai vizsgálat, amely azonosítja a hűtőfolyadékban lévő szénhidrogéneket.

A cserealkatrész (azaz maga a hengerfejtömítés) költsége általában viszonylag alacsony, azonban a cserefolyamat jelentős munkaerőköltséggel jár. Ennek oka, hogy a hengerfej eltávolítása és cseréje időigényes feladat, tekintve hogy a hengerfej és a forgattyúsház egymástól való eltávolítása a hengerfej és a blokk síkolásával jár, valamint a legtöbb esetben a hengerfejcsavarok sem használhatók fel újra.