Wielu mechaników, którzy zajmują się remontami silników, widziało choć raz w swojej karierze tuleje cylindrów, które na zewnętrznej powierzchni miały mniejsze lub większe wżery.

W niektórych sytuacjach towarzyszyła im utrata płynu chłodzącego, biały dym wydostający się z układu wydechowego samochodu lub płyn chłodniczy w oleju. Z reguły winna jest uszczelka pod głowicą, a „przeciekanie” tulei cylindrów nie przychodzi mechanikom zbyt często do głowy. Bo jak to jest możliwe, że kilka milimetrów solidnego metalu może przepuszczać wodę? Niestety, okazuje się, że może i to przy przebiegu będącym ułamkiem nominalnej żywotności silnika.
Chyba każdy z kierowców zastanawiał się, co by się stało, gdyby zastosował w swoim aucie płyn eksploatacyjny inny od rekomendowanego lub płyn zgodny z wymaganiami producenta auta, ale wyprodukowany przez mało znaną firmę i dostępny za ułamek ceny produktu renomowanego. Niejeden oszczędny klient pytał mechanika, czy nie można nalać płynu kupionego „od znajomego” z rozplombowanego pojemnika lub wybrać najtańszy dostępny produkt. Czasami taki manewr może nie mieć negatywnych konsekwencji, bo rzeczywiście płyn kupiony w 5-litrowej butelce ktoś wcześniej rozlał z beczki z logo dobrego producenta. Niestety, w wielu przypadkach taka oszczędność może okazać się bardziej kosztowna niż zakup najdroższego specyfiku.

Zacznijmy od elementów pozornie prostych
Dawno temu do chłodzenia silników używano zwykłej wody. Auto zalane kranówką jeździło, silnik chłodził się jako tako, a i ogrzewanie działało. Problemy pojawiały się wraz z nietypową sytuacją na drodze. Większy korek powodował grzanie się auta, a efektem były kłęby pary z okolic chłodnicy. Zimą trzeba było spuszczać wodę z silnika i ponownie ją nalewać przed kolejną podróżą. Gapiostwo groziło poważnymi konsekwencjami z „generalką” silnika włącznie, a normalna eksploatacja wymuszała częstsze i bardziej kompleksowe naprawy układu chłodzenia.
Wraz z rozwojem technologii i konstrukcji silników również płyny chłodzące ewoluowały do wersji stosowanych obecnie. Wystarczy tylko spojrzeć na temperaturę pracy obecnych układów chłodzenia. W nowoczesnym silniku prawidłowa temperatura pracy płynu chłodzącego waha się w przedziale 108-117oC. Sama woda zaczęłaby wrzeć już przy 100oC, ale ze względu na fakt, że układy chłodzenia pracują pod ciśnieniem około 1,5 MPa, podnosi to temperaturę wrzenia do 117oC, a dodanie do płynu chłodzącego glikolu etylenowego odsuwa tę granicę do 125oC. Dzięki temu płyn, który osiąga w pobliżu komór spalania 115oC, nie wrze, a silnik pracuje w optymalnych warunkach. Z drugiej strony ten sam glikol zapewnia nam bezpieczeństwo nawet przy silnych mrozach.
Niestety, mrozy to nie wszystko. Łączenie w jednej konstrukcji aluminium, miedzi, stali, żeliwa i innych stopów metali wymaga stosowania środków, które zapobiegną korozji, elektrolizie, utlenianiu metali czy kawitacji, a jednocześnie będą wydajnie odprowadzały nadmiar ciepła z silnika – niezależnie od warunków zewnętrznych. O ile odprowadzanie ciepła i jego odporność na mróz zapewni nam woda z glikolem etylenowym (lub jego pochodnymi), o tyle znacznie trudniejsze jest osiągnięcie odpowiedniej ochrony silnika i wydłużenie skuteczności działania płynu.

Rodzaje płynów
Najczęściej w płynie do układu chłodzenia znajdziemy oczywiście wodę i glikol w stężeniu 50/50% lub blisko tej wartości. Płyn powinien również zawierać około 5-10% dodatków takich jak inhibitory korozji, stabilizatory pH, czynniki maskujące jony i dodatki zapobiegające pienieniu.
Dodatki przeciwkorozyjne to najczęściej nieorganiczne krzemiany i azotyny w płynach IAT, organiczne dodatki kwasowe w płynach OAT (Radicool SF) i hybrydowe połączenie krzemianów i kwasów organicznych w płynach HOAT (np. Radicool Si-OAT łączący krzemiany ze związkami organicznymi).
Płyny krzemianowe IAT dość dobrze zapobiegają korozji, tworząc ochronną warstwę krzemianową na elementach układu, ale słabiej odprowadzają ciepło i mogą tworzyć niewielkie złogi utrudniające eksploatację auta. Płyny w technologii OAT wypłukują nawet niewielkie skupiska tlenków metali i zabezpieczają układy, tworząc cieńszą, ale równie skuteczną warstwę ochronną. Nie ograniczają w ten sposób wymiany ciepła i dłużej są skuteczne, ale mogą być stosowane tylko w nowszych konstrukcjach ze względu na destrukcyjne działanie na luty ołowiowe stosowane w starszych chłodnicach. Połączenie obu tych dodatków – HOAT – zapewnia zarówno zgodność z układami przystosowanymi do technologii IAT, jak i trwałością i skutecznością OAT.
Stabilizatory pH odpowiadają za utrzymanie prawidłowego odczynu kwasowego w układzie, a przez to ograniczają występowanie zjawiska elektrolizy, degradacji elektrochemicznej i kawitacji. Elektrolizie zapobiegają również czynniki maskujące jony, a dodatki przeciwpienne wspomagają prawidłowy przepływ płynu i ograniczają jego napowietrzanie.

Co potrafią płyny chłodzące?
Dobry płyn zadba o to, aby w silniku nie odkładał się kamień kotłowy, elementy instalacji nie korodowały i nie występowały niepożądane reakcje pomiędzy różnymi metalami.
Odpowiednie dobranie dodatków ograniczy też zjawisko kawitacji. Kawitacja, która występuje w silniku przy nagłej, chwilowej i punktowej zmianie stanu płynu chłodzącego z ciekłego na gazowy wywołuje gwałtowne i miejscowe pojawianie się wysokiego ciśnienia cieczy oddziałującej na elementy, takie jak na przykład tuleje cylindrów. Zatem chwilowe przegrzanie cieczy w najgorętszym miejscu silnika wywołuje powstawanie i szybkie zanikanie „bąbelków” pary, którym towarzyszy krótkie uderzenie ciśnienia. Kawitację wywołuje również gwałtowne powstawanie podciśnienia występujące najczęściej w pompie wody i na ściankach pracujących cylindrów. Tu zjawisko to powodują drgania lub gwałtowny przepływ płynu. Jeśli dodamy, że zbyt kwasowy odczyn chłodziwa potęguje te niepożądane procesy, to dojdziemy do wniosku, że nieodpowiednio dobrany płyn może zniszczyć cylindry, a nawet cały silnik. W szczególnych przypadkach na zewnętrznych ściankach cylindrów może pojawiać się ciśnienie nawet kilkadziesiąt razy przekraczające nominalne. Takie uderzenia powodują niszczenie materiału i wytrącanie cząstek metalu, z którego zbudowane są tuleje cylindrów.
Przestrogą może być tu przykład ze zdjęcia. Tuleje cylindrów pracowały w silniku, który został zalany najtańszym dostępnym środkiem, bez nazwy producenta na opakowaniu. Był on także dodatkowo eksploatowany dłużej niż zalecał producent auta. Nieodpowiednio dobrany odczyn pH i zabrudzenia płynu dodatkiem gliceryny powodowały, że w silniku ciągnika siodłowego powstawały bardzo silne oddziaływania kawitacyjne na ścianki cylindra. Po zaledwie 100.000 kilometrów kawitacja spowodowała tak duże wypłukanie metalu, że cylindry zaczęły przeciekać.

Kawitacji można zapobiec
Zdecydowanie najskuteczniejszym sposobem na prawidłową ochronę silnika są regularne, zgodne z zaleceniami producenta wymiany płynu – i dobieranie środków sprawdzonych, które nie budzą wątpliwości. Prawidłowe stężenie środków zabezpieczających silnik ochroni go przed korozją. Zawsze przy doborze płynu należy pamiętać o zaleceniach producenta samochodu. Również w przypadku dolewek pamiętajmy o odpowiednim doborze płynu, a najlepiej zostawić zapas płynu na dolewki.
Niestety, mieszanie niektórych płynów (szczególnie IAT z OAT) może powodować wytrącanie się różnych substancji lub niwelować działanie dodatków chroniących silnik. Lepiej zatem dokładnie sprawdzić rodzaj wcześniej stosowanego płynu lub po prostu wymienić go na nowy. Jeśli producent dopuszcza, warto stosować płyny o wydłużonej ochronie. Warto ponadto sprawdzać, czy środek, który planujemy wlać do silnika, zawiera dodatki oparte na fosforanach. Ich brak poprawia czystość układu chłodzenia.

Paweł Mastalerek, dział techniczny Castrol