Kiedy się patrzy na głowicę zamontowaną na nowoczesnym silniku, sprawia ona wrażenie ogromnie ciężkiej i zwartej, choć w rzeczywistości nawet najbardziej dziurawy ser szwajcarski jest masywniej zbudowany od tego niewiarygodnie zrytego wszelakiej maści kanałami i otworami podzespołu.A przecież kiedyś było wszystko takie łatwe i proste: głowica cylindrowa była niczym więcej niż po prostu "czapką" z nagwintowanymi otworami dokładnie pośrodku każdego cylindra - na świecę zapłonową.
Zarówno zawory, jak i układ rozrządu znajdowały się jeszcze z boku, w bloku silnika, z dala od najważniejszych "wydarzeń" w życiu jednostki napędowej. Mniej więcej po zakończeniu I wojny światowej wiedziano jednak już na pewno, że taka konfiguracja uniemożliwia konstruowanie komór spalania o optymalnym kształcie. Niemniej w co tańszych spalinowych, czterosuwowych kosiarkach do trawy wciąż jeszcze stosuje się tę budowę - wbrew wszelkiej wiedzy inżynieryjnej i rozsądkowi.
Przemieszczenie zaworów w położenie górne (patrz rozdział "Wałek rozrządu"), do głowicy, dało od razu wielką poprawę sprawności silnika. Do dziś (uogólniając, oczywiście) zawory wiszą sobie właśnie tam, czyli wbudowane są grzybkiem zaworowym w dół. Oczywiście, przeniesienie zaworów w to miejsce wymusiło zmiany i komplikacje w budowie systemu napędu zaworowego, jak to opisaliśmy w rozdziale o dźwigienkach zaworowych, jedno- i dwustronnych.
W latach sześćdziesiątych w pobliże górnych zaworów "przeprowadził" się także wałek rozrządu (czasem nawet dwa), co z kolei pociągnęło za sobą konieczność zastosowania lepszych materiałów do wykonania łożysk ślizgowych podpierających wałek. Musiały być lepiej, precyzyjniej obrabiane, bo w końcu teraz miały do utrzymania w niezmiennej pozycji dźwignie, które po kilkaset (albo i kilka tysięcy) razy na minutę pokonują opór sprężyn zaworowych o sile około 20 kg.
A głowica silnika jako całość nie może przecież zużyć się szybciej od reszty jednostki napędowej. Wszystko to jest dodatkowo utrudnione przez dobór materiałów, z których konstruuje się same korpusy głowic - od mniej więcej 30 lat używa się do tego aluminium, przedtem w ogromnej większości przypadków żeliwa. Ale wbrew pozorom (i obiegowej opinii) to nie kwestia masy miała decydujące znaczenie dla zmiany żeliwa na aluminium w tej akurat części silnika.
O wiele istotniejsze są własności przewodnictwa cieplnego aluminium. Ze względu bowiem na umiejscowienie świec zapłonowych i komór spalania właśnie w głowicy dochodzi do powstawania ogromnych temperatur, które należy przecież jak najszybciej odprowadzić do płynu chłodzącego płynącego w kanalikach. Inaczej wszystko razem się rozgrzeje do białości i stopi.
A do tego najlepiej właśnie nadaje się aluminium.Ponadto znakomicie poddaje się formować podczas odlewania, co ma wielkie znaczenie, gdyż głowica jest przecież jednym wielkim zbiorem większych i mniejszych rurek, dziurek i kanałów, otoczonych odrobiną metalu.
Każdy z cylindrów ma co najmniej jeden kanał dolotowy i jeden wylotowy, dwa otwory na śruby mocujące kolektor, otwór na świecę zapłonową, dwie prowadnice zaworowe, dwie prowadnice popychaczy?
Jak już to powiedziano, szwajcarski ser sprawia wrażenie masywniejszego. Bo jeszcze na dokładkę wszystko to jest omywane wielką ilością kanałów odprowadzających wodę i olej.A ponieważ olej nie może się dostać do wody (ani odwrotnie!), a ciśnienie w cylindrach jest ogromne (do 150 barów, w dobrze napompowanej oponie jest tego około 2 barów), wszystko musi być fantastycznie szczelne.
Nie tylko zresztą szczelne - wytrzymałość całego tego układu musi być ogromna, żeby pierwszy wybuchowy cykl zapłonu w cylindrze po prostu nie wystrzelił głowicy przez maskę silnika do stratosfery. Stąd wymagania jakościowe stawiane śrubom mocującym głowicę do bloku silnika, ale i projektantom samej struktury głowicy.
Bo przecież mocna budowa i silne skręcanie ze sobą elementów nie mogą się "gryźć" z koniecznością dostosowania grubości ścianek do niezbędnej średnicy kanałów chłodzenia i smarowania.
Taaak, praca technika-odlewnika potrafi być trudna i ocierać się o sztukę? Jeśli jednak pojawiają się tu jakieś nieszczelności, w 99 przypadkach na 100 przyczyną jest defekt uszczelki pod głowicą. A ma ona wyjątkowo trudne zadanie do spełnienia, w końcu korpus silnika i jego głowica zawsze pracują pod strasznym obciążeniem, w dodatku działającym w przeciwstawnych kierunkach.
Tłok w czasie suwu pracy z jednakowo wielką siłą działa na wał korbowy, a więc i blok silnika, jak na głowicę, zamykającą od góry cylinder. Stąd truizm, że ktoś, kto przy zimnym silniku od razu usiłuje wycisnąć z silnika całą moc, bardzo szybko będzie musiał jechać do serwisu po nową uszczelkę pod głowicę.
A tak w ogóle, to wszelkie naprawy głowicy i uszczelki pod nią są zawsze niemile widziane, ponieważ aluminiowe głowice nie lubią być odkręcane i na powrót dokręcane. Relatywnie często zdarza się im w wyniku takich operacji "łapać" mikropęknięcia, którymi w wyniku działania ogromnych ciśnień zaczynają się przeciskać przedmuchy z cylindrów, woda albo nawet olej.
Musi to w końcu oznaczać ogromny wydatek związany z wymianą głowicy na nową i przezbrojeniem całego układu. Na tym tle można wręcz mówić o szczęściu, kiedy w wyniku nieprawidłowego montażu lub awarii części układu chłodzenia głowica się wypaczy, bo to można jeszcze zeszlifować. Tłum. Maciej Pertyński