Falhas de combustão 1/3

O material do pistão aquece bastante localmente – em motores com antecâmara, nos pontos de incidência dos jatos da antecâmara (Fig. 3 e Fig. 4), em motores de injeção direta, na borda da câmara (Fig. 1). Nestes pontos o material dilata com maior intensidade. Uma vez que os pontos sobreaquecidos são rodeados de material mais frio, o material aqui se deforma plasticamente além do limite de elasticidade. No esfriamento ocorre o contrário: Nos pontos nos quais o material anteriormente foi recalcado e deslocado, agora há material insuficiente.

Com isto, ocorrem tensões de tração, que resultam em fissuras de tensão. Se as tensões térmicas condicionais são sobrepostas por tensões de uma torção de pino, forma-se uma fissura principal fortemente expandida a partir das fissuras de tensão. Isto resulta em quebra e falha do pistão. A força de inércia e erosão dos gases de combustão de passagem rápida arrancam partículas da superfície (Fig. 2) ou desgastam totalmente o cabeçote do pistão (Fig. 1).

• Falhas na preparação de misturas devido a bicos injetores incorretos, falhas na bomba injetora e danos na antecâmara.
• Altas temperaturas causadas por defeitos no sistema de refrigeração.
• Falhas no freio motor ou uso excessivo do mesmo. Consequência: Sobreaquecimento.
• Resfriamento deficiente de pistões em pistões com canal de refrigeração, p. ex., devido a bicos de óleo de refrigeração obstruídos ou deformados.
• Oscilações de temperatura em motores com constante alteração de carga, p. ex., em ônibus urbanos ou máquinas de terraplenagem.
• Pistões com especificação incorreta, p. ex., sem canal de refrigeração, apesar de ser necessário usar um pistão com canal de refrigeração
• Pistões de fabricantes terceiros sem reforço de fibra na borda da câmara.
• Pistões com uma formação de câmara inadequada para o motor (ver o capítulo "Corrosão no cabeçote do pistão devido a pistões incorretos").

A causa para quebras de ressalto não são falhas de material, mas sobrecargas de material. Elas se diferenciam por três causas:

1. Combustão detonante:
A octanagem do combustível não era suficiente para os estados de funcionamento e de carga do motor (ver o capítulo "Generalidades sobre danos nos pistões por falhas de combustão em motores a gasolina"). As quebras de ressaltos de anel devido a combustão detonante normalmente ocorrem no lado da pressão. A causa de uma combustão detonante no motor diesel é o atraso da ignição.

2. Golpes de líquido:
Com o motor parado ou em funcionamento, líquido (água, líquido de refrigeração, óleo ou combustível) entra acidentalmente na câmara de combustão. Uma vez que não é possível comprimir líquidos, os pistões e o acionamento por manivela são submetidos a uma enorme sobrecarga no ciclo de compressão. Consequência: Quebras do ressalto de anel, fratura do cubo ou danos em bielas e virabrequim. A Fig. 3 mostra um decurso de quebra na combustão detonante e em golpes de líquido: A força que causa a quebra e age de cima sobre o ressalto de anel, aumenta as superfícies de fratura para baixo.

Combustão detonante em motores a gasolina:

• Combustível insuficientemente resistente à detonação. A qualidade do combustível deve corresponder à taxa de compressão do motor, isto é, a octanagem do combustível deve cobrir a necessidade de octanos do motor em todos os estados de funcionamento.
• Gasóleo na gasolina e, como resultado disso, uma redução da octanagem do combustível.
• Taxa de compressão muito alta devido à retificação excessiva do bloco do motor e da superfície plana do cabeçote, p. ex., na revisão do motor/tuning.
• Ponto de ignição precoce.
• Mistura muito pobre, resultando em temperaturas de combustão muito elevadas.
• Temperaturas de ar de admissão muito altas, por exemplo, devido a ventilação insuficiente do compartimento do motor ou comutação incorreta da aleta de ar de admissão para funcionamento no verão (especialmente em motores mais antigos com carburador).

Combustão detonante em motores diesel:

• Bicos injetores de pulverização ineficientes ou não estanques.
• Pressão de injeção muito baixa dos bicos injetores.
• Pressão de compressão insuficiente devido a vedações do cabeçote incorretas, protusõess do pistão insuficientes, válvulas não estanques ou pistões danificados ou gastos.
• Vedações do cabeçote não estanques.
• Danos na antecâmara.
• Uso incorreto ou excessivo de assistências de arranque (spray de auxílio de arranque) na partida a frio.
• Turbocompressor defeituoso.

Em golpes de líquido:

• Aspiração involuntária de água na travessia por águas ou espirros de grandes quantidades gerados no cruzamento ou ultrapassagem de outros veículos.
• Enchimento do cilindro com o motor parado com:
  • Água, devido a vedação do cabeçote não estanque ou fissuras em componentes.
  • Combustível, devido a bicos injetores não estanques (somente motor a gasolina com sistema de injeção). A pressão residual no sistema de injeção se esvazia através do bico injetor não estanque no cilindro.

Em ambos os casos, o dano ocorre na partida do motor.

Durante o funcionamento os pistões bateram no cabeçote ou na câmara de turbulência e uma válvula. Ainda não ocorreram quebras decorrentes desta aplicação de força excessiva. Na imagem de desgaste dos segmentos do pistão e do corpo do pistão, contudo, é visível que em virtude destas batidas ocorrem falhas de combustão devido a afogamento por combustível.

Devido à batida do pistão ocorrem trepidações no cabeçote. Em consequência disto, o bico injetor é submetido a oscilações, não pode mais manter a pressão em estado fechado e injeta o combustível descontroladamente no cilindro. O resultado é um afogamento por combustível, que danifica a película de óleo. Este dano resulta em uma maior parcela de atrito misto e, com isto, ao desgaste nos segmentos do pistão, bem como a um maior consumo de óleo. Somente quando a película de óleo for prejudicada pelo combustível a ponto de ocorrer uma lubrificação deficiente é que se formam as fricções características de combustível (ver o capítulo "Atrito por funcionamento a seco devido a afogamento por combustível").

Inicialmente o corpo do pistão é menos danificado, porque ele é alimentado continuamente com óleo novo, ainda com capacidade lubrificante, a partir do acionamento por manivela. Se as partículas de atrito da área de curso dos pistões se misturarem com o óleo lubrificante e o óleo lubrificante diluído perder a capacidade de carga, o desgaste se expandirá mais.

• Protusão do pistão incorreta. A protusão do pistão não foi controlada ou não foi corrigida em uma revisão do motor.
• Na renovação de bucha de biela furada excentricamente.
• Pós-retífica excêntrica (fora do centro) do virabrequim.
• Retificação excêntrica do furo base das bronzinas (no rebaixamento da tampa do mancal do virabrequim).
• Montagem das vedações do cabeçote com espessura insuficiente.
• Deposição de óleo carbonizado no cabeçote do pistão, com consequente estreitamento ou contato da medida da folga.
• Tempos de distribuição incorretos devido ao ajuste incorreto; alongamento de corrente, correia dentada saltada.
• Desvio de comprimento da biela.
• Pós-processamento excessivo da superfície plana do cabeçote e, consequentemente, um deslocamento do tempo de distribuição. (A distância entre a roda acionadora e acionada se altera; dependendo do caso isto nãoé corrigível devido ao ajuste da correia ou da corrente, condicionado pelo tipo de estrutura).
• Na renovação dos anéis de assento da válvula não foi observada a posição correta dos assentos de válvula. Se a superfície dos assentos de válvula não for posicionada suficientemente funda no cabeçote, as válvulas não têm o rebaixo suficiente no cabeçote e ficam muito salientes.
• Sobrerrotação do motor. Devido à maior força de inércia, as válvulas não fecham no tempo certo e batem no pistão.
• Folga excessiva na bronzina de biela ou uma bronzina de biela gasta, em especial, em ligação com sobrevelocidades fortes em descidas.