Usura dei pistoni, delle fasce elastiche e dei cilindri causata da ingolfamento
Descrizione
- Il pistone presenta evidenti tracce di usura sul bordo della superficie e sul mantello del pistone.
- Sul mantello del pistone si vedono punti di frizione, caratteristici di un ciclo a secco in seguito a un ingolfamento.
- Le fasce elastiche presentano una forte usura radiale (fig. 1). Entrambi gli elementi di raccordo (superfici portanti) dell’anello raschiaolio sono logorati (fig. 2). Per un confronto cfr. fig. 3: profilo di un anello raschiaolio nuovo e vecchio (anello raschiaolio con smussi opposti).
- Consumo di olio maggiore.
Valutazione
L’ingolfamento causato da disturbi di combustione porta sempre a un danneggiamento del velo di olio che, a sua volta, causa dapprima una quota di attrito misto maggiore e, quindi, l’usura delle fasce elastiche in breve tempo. Solo quando il velo di olio è talmente danneggiato dal carburante da determinare una lubrificazione insufficiente, si formano le caratteristiche zone usurate dal carburante (ved. capitolo «Segni di grippaggio dovuti al ciclo a secco causato da ingolfamento»). A causa della lubrificazione sempre meno efficace si forma una notevole usura sulle fasce elastiche, sulle relative scanalature e sulle superfici di scorrimento cilindro.
Nello stadio iniziale il mantello del pistone è meno danneggiato, poiché esso viene alimentato con olio sempre nuovo e lubrificante dagli organi del manovellismo. Solo quando i pezzi di materiale asportato per attrito dall’area della corsa dei pistoni si mischiano sempre di più con l’olio lubrificante e l’olio lubrificante perde portanza a causa della crescente diluizione olio, l’usura si estende a tutti i partner di scorrimento del motore. Sono interessati in particolare i perni dell’albero motore e anche i perni del pistone.ular.
Possibili cause
- Frequente esercizio su brevi tratti e, quindi, diluizione olio con carburante.
- Miscela del refrigerante nell’olio motore.
- Scarsa qualità dell’olio motore.
- Ingolfamento causato da combustione non completa dovuta a errori nella preparazione della miscela.
- Problemi nell’impianto di accensione (mancata accensione).
- Pressione di compressione insufficiente o cattivo riempimento a causa di fasce elastiche usurate o rotte.
- Misura della sporgenza pistone errata: il pistone sbatte contro la testata. Nei motori diesel a iniezione diretta, le vibrazioni e le conseguenti oscillazioni causano l’iniezione incontrollata degli iniettori e, quindi, un ingolfamento nel cilindro (vedere capitolo «Tracce di urti sulla testa del pistone»).
- Cattivo riempimento a causa del filtro aria ostruito.
- Iniettori difettosi e non a tenuta.
- Pompa di iniezione difettosa o non regolata correttamente.
- Tubazioni di iniezione posate in modo errato (oscillazioni).
- Cattivo riempimento a causa di un turbocompressore difettoso o usurato.
- Cattiva qualità del carburante (cattiva accensione spontanea e combustione incompleta).
Usura delle fasce elastiche poco dopo la revisione del motore
Descrizione
- I pistoni non presentano tracce di usura.
- Dal punto di vista della superficie, le fasce elastiche non presentano usura visibile. Osservando con più attenzione: si nota che i bordi che raschiano l’olio sono usurati in modo inconsueto, specialmente sui bordi inferiori (ved. ingrandimento).
- Bavatura rilevante sul bordo inferiore della superficie di scorrimento pistone.
Valutazione
A causa del bordo inferiore usurato delle fasce elastiche, tra le superfici di scorrimento delle fasce elastiche e la superficie di scorrimento cilindro si formano elevate forze idrodinamiche (fig. 2). Questo fenomeno si verifica per effetto della cosiddetta formazione di cunei di olio.
Le fasce elastiche galleggiano sul velo di olio durante il movimento verso l’alto e il basso del pistone e vengonoleggermente sollevate dalla superficie di scorrimento cilindro. Una quantità maggiore di olio lubrificante raggiunge quindi la camera di combustione e viene bruciata.
Possibili cause
La bavatura si forma se le fasce elastiche non trovano rapporti ottimali dopo la revisione del motore. I motivi risiedono soprattutto in un trattamento finale del cilindro insufficiente o non adatto. Se alla levigatura finale si utilizzano pietre abrasive smussate o se si lavora esercitando una pressione eccessiva, sulla parete del cilindro si formano bavature e rilievi che piegano nella direzione della lavorazione. (fig. 3). Queste punte metalliche piegate (in questo caso si parla di formazione dell’involucro di lamiera) causano un maggiore attrito nella fase di rodaggio e impediscono che l’olio motore possa accumularsi nei sottili fili in grafite.
Se queste bavature non vengono eliminate con un trattamento conclusivo (il cosiddetto plateau honing), durante la fase di rodaggio si verifica un’usura precoce sui bordi delle fasce elastiche. Le fasce elastiche contribuiscono involontariamente all’erosione dell’involucro di lamiera e alla pulizia dei fili in grafite. Tuttavia, questo porta all’usura dei bordi delle fasce elastiche e alla citata bavatura. Stando alla nostra esperienza, una bavatura così formata sul bordo delle fasce elastiche si consuma con molta fatica. Le fasce elastiche danneggiate devono essere sostituite.
Un secondo set di fasce elastiche montato come ricambio garantisce rapporti di scorrimento molto più vantaggiosi, se non normali. Il primo set di fasce elastiche ha infatti consumato lo svantaggioso strato marginale della superficie di scorrimento cilindro e l’involucro di lamiera causando l’usura. Dopo la sostituzione delle fasce elastiche il consumo di olio si normalizza. Così, nella maggior parte dei casi si ritiene erroneamente che la causa di tutto sia una cattiva qualità dei materiali delle prime fasce elastiche montate.
La fig. 4 mostra un ingrandimento al microscopio attraverso il taglio della superficie del cilindro dopo una levigatura inadatta della superficie di scorrimento del cilindro (involucro di lamiera). La fig. 5 mostra la superficie dopo il plateau honing. Le bavature e le punte sono state completamente eliminate e i fili in grafite sono stati messi allo scoperto. Qui le fasce elastiche trovano subito buone condizioni per un rodaggio e hanno una lunga durata. Risultati particolarmente positivi si ottengono creando il plateau con lo spazzolamento di levigatura.
Portanza asimmetrica del pistone
Descrizione
Fig. 1:
- La portanza del pistone è asimmetrica per tutta l’altezza del pistone.
- Il bordo della superficie è lucidato a fondo sul lato sinistro del pistone oltre l’alesaggio dei perni, mentre sul lato opposto si vedono tracce di urto sul bordo inferiore del pistone.
- L’anello di tenuta superiore mostra una portanza non uniforme.
Fig. 2:
Disallineamento con centro dell’usura sul bordo inferiore destro del pistone, in prossimità della cavità per l’iniettore di olio refrigerante e sotto l’alesaggio del perno del pistone.
Valutazione
Queste portanze asimmetriche indicano un disallineamento del pistone nel cilindro e una mancanza di parallelismo tra l’asse del perno del pistone e l’asse albero motore. Le fasce elastiche non sono in grado di svolgere la loro funzione di ermetizzazione a causa del posizionamento errato sul cilindro. I gas di combustione caldi fluiscono e riscaldano eccessivamente le fasce elastiche e la parete del cilindro. In questo modo il velo di olio si riduce. Questo può portare ai segni di grippaggio dovuti al ciclo a secco. A causa del disallineamento del pistone nel cilindro e dei relativi movimenti verso l’alto e il basso, sulle fasce elastiche si sviluppa un effetto pompante che convoglia l’olio nella camera di combustione e provoca un maggiore consumo di olio. In determinate circostanze il perno del pistone subisce una spinta assiale. Questo può causare l’usura o la rottura del fermo perno (ved. capitolo «Danni ai pistoni dovuti a fermi perno rotti»).
Possibili cause
- Fusti della biella piegati o torti.
- Occhi della biella con alesaggi inclinati.
- Alesaggio del cilindro non ortogonale rispetto all‘asse dell‘albero motore.
- Cilindro singolo montato in modo errato (deformazioni al montaggio).
- Perni di biella non paralleli rispetto all‘asse dell‘albero motore.
- Occhi della biella con alesaggio inclinato (mancato parallelismo degli assi).
- Gioco del cuscinetto di biella eccessivo, in particolare in combinazione con fusti della biella asimmetrici (spostamento centrale tra occhio della biella e cuscinetto di biella grande).