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Identificar e eliminar –
danos nos pistões
Identificar e eliminar – danos nos pistões | 1
Trago
a força da
Kolbenschmidt, Pierburg e
TRW Engine Components!
Grupo Motor Service.
Qualidade e assistência técnica de uma assentada.
O grupo Motor Service é a empresa distribuidora para todas as actividades de
pósvenda em todo o mundo da Kolbenschmidt Pierburg. É um dos maiores
fornecedores de componentes para motores para o mercado de pós-vendas
independente com as prestigiadas marcas KOLBENSCHMIDT, PIERBURG e
TRW Engine Components. Um vasto e diversificado sortido permite que o cliente
adquira as peças do motor no mesmo local. Além de resolver os problemas no
comércio e na oficina, oferece ainda um vasto leque de serviços e a competência
técnica que se espera da filial de um grande fornecedor do ramo automóvel.
Kolbenschmidt Pierburg. Fornecedor de renome
da indústria automóvel internacional.
Como parceiro de longa data de fabricantes de automóveis, a empresa do
Grupo Kolbenschmidt Pierburg desenvolve componentes e soluções de sistema
inovadores com competência reconhecida, na área de alimentação de ar, redução
das substâncias poluentes, bombas de óleo, água e vácuo, pistões, blocos de motor
e bronzinas. Os produtos cumprem os altos requisitos e padrões de qualidade da
indústria automóvel. Baixas emissões de substâncias poluentes, consumo de
combustível baixo, fiabilidade, qualidade e segurança são os factores decisivos
que motivam a Kolbenschmidt Pierburg.
2. Edição 04.2010
N.º de artigo 50 003 973-19
ISBN 978-3-86522-636-5
Redacção:
Motor Service Technical Market Support
Motor Service Product Management
Grafismo e produção:
Motor Service Marketing
DIE NECKARPRINZEN GmbH, Heilbronn
A reprodução, cópia e tradução,
ainda que parcial, apenas é permitida com a nossa
autorização por escrito e indicando a fonte.
Reservadas alterações e divergências de imagens.
Exclui-se qualquer responsabilidade.
Editor:
© MS Motor Service International GmbH
Responsabilidade
Todas as informações constantes desta brochura foram criteriosamente
pesquisadas e elaboradas. No entanto, podem ocorrer gralhas, algumas
indicações podem estar mal traduzidas, podem faltar informações ou
as informações disponibilizadas podem ter sido alteradas.
Por esse motivo, não podemos assumir uma garantia ou qualquer
responsabilidade jurídicas por as informações disponibilizadas
estarem exactas, completas, actuais ou serem de qualidade.
Excluise qualquer responsabilidade da nossa parte por danos, em
particular os danos directos ou indirectos e materiais ou imateriais
resultantes da utilização devida ou indevida de informações ou de
informações incompletas ou erróneas constantes nesta brochura,
desde que estes não decorram de dolo ou negligência da nossa parte.
Da mesma forma, não nos responsabilizamos por danos resultantes
de o reparador de motores ou mecânico não dispor dos conhecimentos
técnicos ou de reparação necessários ou da experiência necessária.
Não é possível prever até que ponto os processos técnicos e as notas
sobre a reparação são aplicáveis às futuras gerações de motores e tal
terá de ser analisado caso a caso pelo reparador de motores ou pela
oficina.
Conteúdo
Conteúdo
Página
1
| Introdução 4
2
| Diagnóstico rápido 5
3.1 | Marcas de desgaste de folga 10
3.2 | Marcas de desgaste de funcionamento a seco 16
3.3 | Marcas de desgaste de sobreaquecimento 24
3.4 | Falhas de combustão 27
3.5 | Rupturas do pistão e do anel de segmento 46
3.6 | Rupturas do pino do pistão 52
3.7 | Danos nos anéis de retenção do pino 54
3.8 | Marcas de desgaste nos furos do pino do pistão 58
3.9 | Ruídos no pistão 62
3.10 | Cilindros e camisas do cilindro 64
3.11 | Consumo excessivo de óleo 76
4
86
| Glossário Identificar e eliminar – danos nos pistões | 3
1 | Introdução
O tema
O objectivo desta brochura consiste em
informar o leitor interessado sobre as
diferentes possibilidades de danos no
interior de um motor de combustão e em
servir como ajuda de diagnóstico e
determinação de causas para os técnicos.
Como acontece na área da medicina, na
avaliação de danos no motor também é
necessária uma abordagem global para
poder identificar a(s) causa(s) nem sempre
óbvias. É frequente ocorrerem novos
danos ou falhas após a reparação do
motor, porque, apesar de os componentes
danificados serem substituídos, não são
eliminadas as causas dos dano. Por essa
razão, é sempre necessário um certo
trabalho de detective para descobrir
a avaria.
Frequentemente, é apresentado ao técnico
uma peça individual avariada para ele
descobrir a origem do dano, sem
especificar adicionalmente o tempo de
funcionamento ou nível do dano. Contudo,
nestes casos um diagnóstico apenas pode
ser geral e não específico ao dano em
causa.
Todos os danos abordados nesta nova
edição completa e revista foram reunidos
com o maior cuidado e actualizados. Desse
modo, dispõem de uma obra de referência
que poderá utilizar no trabalho ou também
para estudar.
4 | Identificar e eliminar – danos nos pistões
Notas sobre a utilização
da brochura
Em alguns casos existem vários
pictogramas diferentes para o mesmo
dano. Por exemplo, se um dano deixou
marcas características tanto no pistão
como no trajecto do cilindro, sob
determinadas circunstâncias, poderão
haver dois pictogramas com os
respectivos componentes e as
características correspondentes do dano.
Fig. 1
A identificação de danos é um assunto
nem sempre fácil. Muitas vezes, os danos
são difíceis de reconhecer nas fotografias
e nem sempre identificáveis como tais. Por
essa razão, acrescentámos pictogramas
de danos às respectivas fotos de danos
(fig. 1). O objectivo é ajudar a detectar e
identificar melhor os danos nas
fotografias. Não se trata de representações
na escala 1:1 do respectivo dano. Os
pictogramas são apenas exemplos.
Uma ajuda adicional são as páginas de
diagnóstico rápido, as quais permitem
encontrar e atribuir um dano de forma
rápida. Aqui também poderá encontrar os
pictogramas de danos que permitem
efectuar uma correspondência ou, no
mínimo, uma selecção prévia dos danos
que poderão estar na origem.
No anexo desta brochura foi adicionado
um glossário onde são novamente
explicados os termos técnicos mais
importantes utilizados nesta brochura.
Diagnóstico rápido – vista geral | 2
Marcas de desgaste de folga Marcas de desgaste de folga no corpo do pistão
Marcas de desgaste de folga ao lado dos respectivos furos do pino
(marcas de desgaste de 45°)
Marcas de desgaste de folga na extremidade inferior
Marcas de desgaste de funcionamento a seco
Marcas de desgaste de funcionamento a seco no corpo do pistão
Marcas de desgaste unilaterais no corpo do pistão sem pontos
de contrapressão
Factores de atrito ao nível do funcionamento a seco devido
a afogamento por combustível
Marcas de desgaste da cabeça do pistão em pistões diesel
Marcas de desgaste de funcionamento a seco devido a anéis
de segmento queimados
10
11
12
14
16
17
18
20
21
22
Marcas de desgaste de sobreaquecimento
Marcas de desgaste de sobreaquecimento com foco na cabeça do pistão
Marcas de desgaste de sobreaquecimento com foco no corpo do pistão
24
25
26
Falhas de combustão
Desgastes por derretimento da cabeça e do corpo do pistão
(motor a gasolina)
Colagens e desgastes por derretimento na cabeça do pistão (motor diesel)
Fissuras no topo e nas suas cavidades (motor diesel)
Rupturas na nervura circular
Sinais de colisão na cabeça do pistão (motor diesel)
Furo na superfície do pistão (motor a gasolina)
Marcas de desgaste da cabeça do pistão devido à utilização
de pistões errados (motor diesel)
Erosão na barra de fogo e na superfície do pistão (motor a gasolina)
27
31
32
34
36
38
40
42
44
Rupturas do pistão e do anel de segmento
Ruptura do pistão no cubo do pino do pistão
Ruptura do pistão devido a encosto da superfície do pistão contra
a cabeça do cilindro
Desgaste do material na área do anel (ruptura do anel)
48
50
Rupturas do pino do pistão
Pino do pistão quebrado
52
53
Danos nos anéis de retenção do pino
Danos nos pistões devido a anéis de retenção do pino quebrados
Marcas de desgaste nos furos do pino do pistão
Marcas de desgaste nos furos do pino do pistão
(pino do pistão com apoio flutuante)
Marcas de desgaste nos furos do pino do pistão (biela encolhida)
Marcas de desgaste nos furos do pino do pistão
(com marcas de desgaste no corpo do pistão)
54
55
58
46
47
59
60
61
Ruídos no pistão Pontos de encosto radiais na barra de fogo
62
63
Cilindros e camisas do cilindro
Fissuras longitudinais da camisa
Ruptura da borda na camisa do cilindro
Cavitação nas camisas de cilindro
Desgaste irregular da superfície de deslizamento
Pontos de brilho na área superior da superfície de deslizamento
Fissura da camisa devido a golpe de líquido
64
65
66
68
70
72
74
Consumo excessivo de óleo
Erro de montagem do anel de segmento de óleo (após a reparação do motor)
Desgaste devido a sujidade
Desgaste devido a afogamento por combustível
Desgaste do anel de segmento logo após a revisão do motor
Aparência do pistão assimétrica
76
77
78
80
82
84
Identificar e eliminar – danos nos pistões | 5
2 | Diagnóstico rápido – características do dano
Danos no corpo do pistão
Marcas de desgaste de folga no corpo do pistão
11
Marcas de desgaste de folga ao lado dos respectivos furos
do pino (marcas de desgaste de 45°)
12
Marcas de desgaste unilaterais no corpo do pistão sem pontos
de contrapressão
18
Marcas de desgaste de sobreaquecimento
com foco no corpo do pistão
26
Marcas de desgaste de funcionamento a seco no corpo
do pistão
17
Marcas de desgaste de folga na extremidade inferior
14
Factores de atrito ao nível do funcionamento a seco devido
a afogamento por combustível
20
Desgaste dos pistões,
anéis de segmento e cilindros devido
a afogamento por combustível
(consumo de óleo elevado)
80
Marcas de desgaste da cabeça do pistão
Marcas de desgaste da cabeça do pistão em pistões diesel
21
Marcas de desgaste da cabeça do pistão devido à utilização
de pistões errados (motor diesel)
42
Marcas de desgaste de sobreaquecimento com foco
na cabeça do pistão
25
Marcas de desgaste de funcionamento a seco devido a
anéis de segmento queimados
22
6 | Identificar e eliminar – danos nos pistões
Diagnóstico rápido – características do dano | 2
Danos nos anéis de segmento
Marcas de desgaste de funcionamento a seco devido a néis
ade segmento queimados
22
Desgaste dos pistões, anéis de segmento e do trajecto
do cilindro devido a sujidade
(consumo de óleo elevado)
78
Erro de montagem do anel de segmento do óleo
(consumo de óleo elevado
após a reparação do motor)
77
Desgaste dos pistões, anéis de segmento e cilindros devido
a afogamento por combustível
(consumo de óleo elevado)
80
Desgaste do anel de segmento logo após a revisão do motor
(consumo de óleo elevado)
82
Outros danos na área do anel e do corpo
Rupturas na nervura circular
36
Desgaste de material na área do anel (ruptura do anel)
50
Danos nos pistões devido a
anéis de retenção do pino quebrados
55
Pontos de encosto radiais na barra de fogo
63
Aparência do pistão assimétrica (consumo de óleo elevado)
84
Dano relevante para o consumo de óleo
Identificar e eliminar – danos nos pistões | 7
2 | Diagnóstico rápido – características do dano
Danos na cabeça do pistão
Desgaste por derretimento na cabeça e no corpo do pistão
(motor a gasolina)
31
Colagem e desgaste por derretimento na cabeça do pistão
(motor diesel)
Furo na superfície do pistão (motor a gasolina)
40
Erosão na barra de fogo e na
44
superfície do pistão (motor a gasolina)
Ruptura do pistão devido a encosto
da superfície do pistão contra
a cabeça do cilindro
48
Sinais de colisão na cabeça do pistão 38
(motor diesel)
Fissuras na cavidade do pistão
e do topo (motor diesel)
34
Ruptura do pistão no
cubo do pino do pistão
47
Marcas de desgaste nos furos do pino do pistão
(com marcas de desgaste
no corpo do pistão)
61
Marcas de desgaste nos furos do pino do pistão (pino do pistão
com apoio flutuante)
59
Marcas de desgaste nos furos do pino do pistão (biela encolhida)
60
Pino do pistão quebrado
53
32
Marcas de desgaste e rupturas do pino
8 | Identificar e eliminar – danos nos pistões
Diagnóstico rápido – características do dano | 2
Danos nas camisas e nos furos do cilindro
Ruptura da borda na
camisa do cilindro
66
Ruptura da borda na camisa do cilindro (precursor)
66
Fissuras longitudinais da camisa
65
Fissura da camisa devido a golpe de líquido
74
Cavitação nas camisas de cilindro
68
Marcas de desgaste de folga na extremidade inferior
14
Desgaste irregular da superfície
de deslizamento
70
Pontos de brilho na área superior da superfície
de deslizamento
72
Dano relevante para o consumo de óleo
Identificar e eliminar – danos nos pistões | 9
3.1 | Marcas de desgaste de folga
3.1.1
Generalidades sobre
marcas de desgaste de
folga
A folga entre o pistão e o cilindro pode
reduzir-se de uma forma inadmissível ou
até desaparecer por completo em caso de
um dimensionamento incorrecto dos
componentes, de um empeno do cilindro
ou também devido a sobrecargas
térmicas. Para além disso, o pistão
alcança em funcionamento temperaturas
muito mais elevadas do que o cilindro,
o que nesse estado provoca um
comportamento de dilatação térmica
diferente destes dois componentes.
10 | Identificar e eliminar – danos nos pistões
O pistão apresenta uma dilatação térmica
superior à do cilindro que o envolve.
E os materiais de alumínio apresentam
uma dilatação térmica em duas vezes
superior à fundição cinzenta, o que tem de
ser tido em consideração na construção.
Em caso de uma redução da folga entre
o pistão e o cilindro, ocorre primeiro uma
fricção mista, porque a película de óleo na
parede do cilindro é suprimida através do
avanço do pistão. Assim, as superfícies
portantes no corpo do pistão ficam
primeiro sujeitas a uma fricção até ficarem
polidas a alto brilho. Devido à fricção
mista e ao calor de fricção daí resultante,
a temperatura dos componentes aumenta
adicionalmente. Neste processo, o pistão
é comprimido cada vez com mais força
contra a parede do cilindro. A função da
película de óleo acaba por desaparecer
por completo. Ocorre um funcionamento a
seco do pistão no cilindro. A consequência
são primeiros pontos de atrito com uma
superfície lisa e escura.
Resumindo, as características de marcas
de desgaste de folga daí resultantes são:
pontos de pressão de alto brilho, que
transitam para pontos de atrito lisos e
escuros. Nas marcas de desgaste de folga,
o desgaste verifica-se tanto do lado da
pressão como do lado da contrapressão.
Marcas de desgaste de folga | 3.1
3.1.2
Marcas de desgaste de
folga no corpo do pistão
Descrição
À volta do corpo do pistão existem várias
marcas de desgaste do mesmo tipo.
As marcas de desgaste ocorreram do lado
da pressão e da contrapressão, ou seja, de
um lado do pistão existem marcas de
desgaste correspondentes ao lado oposto,
isto é, marcas de desgaste opostas.
A superfície das marcas de desgaste
transita de pontos de pressão de alto
brilho para pontos de atrito escuros
e relativamente lisos.
A área do anel não está danificada.
Fig. 1
Avaliação
A folga entre o corpo do pistão e o trajecto
do cilindro tinha estava dimensionada de
uma forma demasiado estreita ou foi
reduzida para além do admissível através
de empenos que podem ter ocorrido
apenas durante o funcionamento do
motor.
Nota importante:
Ao contrário das marcas de desgaste de
funcionamento a seco, as marcas de
desgaste de folga ocorrem sempre após
um breve tempo de funcionamento a
seguir a uma revisão do motor.
Causas possíveis
•Roscas sujas ou empenadas nos furos
roscados ou nos parafusos da cabeça
do cilindro.
•Superfícies de apoio das cabeças de
parafuso desgastadas ou mal oleadas.
•Utilização de juntas da cabeça do
cilindro erradas ou impróprias.
•Furo do cilindro demasiado pequeno.
• Aperto demasiado apertado ou irregular da cabeça do cilindro (empeno do
cilindro).
•Superfícies rugosas no cilindro ou na
cabeça do cilindro.
•Empenos do cilindro devido a um
aquecimento irregular, causado por
incrustações, sujidade ou outras falhas
no sistema de refrigeração.
Identificar e eliminar – danos nos pistões | 11
3.1 | Marcas de desgaste de folga
3.1.3 Marcas de desgaste
de folga ao lado dos
respectivos furos do pino
(marcas de desgaste
de 45°)
Descrição
Fig. 1
O mais característico neste dano são as
marcas de desgaste, que ocorrem
deslocadas em respectivamente aprox.
45° em relação ao eixo do pino, e que
podem ser encontradas tanto do lado da
pressão como da contrapressão.
A superfície das marcas de desgaste
transita de pontos de pressão de alto
brilho para pontos de atrito escuros e
relativamente lisos. O pino do pistão
apresenta cores de têmpera azuis; um
indício que neste caso, o apoio do pino do
pistão aqueceu por causa de uma falta de
folga ou de óleo.
Fig. 2
Fig. 3
12 | Identificar e eliminar – danos nos pistões
Marcas de desgaste de folga | 3.1
Avaliação
O dano é causado quando a área à volta do
alojamento do pino do pistão aquece
excessivamente. Uma vez que o pistão é
muito rijo nesta área, ocorre uma dilatação
térmica mais elevada nesta zona e também
Causas possíveis
•Carga demasiado elevada sem que
o motor esteja à temperatura de
funcionamento. O pistão alcança a plena
temperatura de funcionamento dentro
de 20 segundos, enquanto o cilindro frio
necessita de muito mais tempo.
A dilatação térmica diferente dos dois
componentes faz com que o pistão dilate
muito mais rápido do que o cilindro.
A folga do pistão é muito reduzida nos
pontos descritos acima. A consequência
é o dano mencionado.
•Ajustamento demasiado estreito do
pino do pistão na cabeça da biela (biela
encolhida). Num ajustamento
demasiado apertado do pino do pistão
no pé da biela, ambos podem
deformar-se. A causa para isso são as
diferentes espessuras da parede no pé
da biela. Enquanto que no sentido da
biela existe mais material e as
espessuras da parede são superiores,
a espessura da parede é bastante mais
inferior na extremidade da biela.
A deformação do pino do pistão resulta
na redução da folga no apoio do pino.
A falta de folga no apoio daí resultante
causa um calor de fricção mais elevado
e, assim, uma dilatação térmica maior
na área em causa.
um estreitamento da folga entre o pistão
e a superfície de deslizamento do cilindro.
O corpo do pistão tem uma parede
relativamente fina e, por isso, elástica.
Isso permite que o corpo ceda para
compensar a dilatação térmica. Contudo,
na transição para os furos rijos do pino,
o material exerce uma forte pressão sobre
a parede do cilindro, o que acaba por
provocar a passagem forçada da película
de óleo e a fricção do pistão.
•Erro de montagem no encolhimento
do pino do pistão (biela encolhida).
No encolhimento do pino do pistão no
pé da biela, além da lubrificação do pino
mencionada acima, deve certificar-se de
que não é verificada a mobilidade do
apoio do pino imediatamente após a
instalação do pino, efectuando um
movimento basculante do pistão.
Imediatamente após a instalação do
pino frio na biela quente ocorre uma
compensação de temperatura entre os
dois componentes. Desse modo, o pino
do pistão pode ficar muito quente. Vai
expandir-se e pode ficar preso no apoio
frio do pino. Se o apoio for movimentado
neste estado, isso pode provocar um
primeiro ponto de fricção ou de
desgaste, que durante o funcionamento
causa uma mobilidade reduzida do
apoio e, desse modo, a uma fricção e
formação de calor mais elevadas. Por
essa razão, os componentes montados
devem arrefecer primeiro e só então
deve ser verificada a mobilidade do
apoio.
•Marcas de desgaste no pé da biela
devido uma lubrificação insuficiente na
primeira colocação em funcionamento
do motor.
O pino do pistão não foi lubrificado
durante a montagem ou a lubrificação
foi insuficiente. Antes de o óleo chegar
até à bronzina na primeira colocação
em funcionamento, ocorrem uma
lubrificação insuficiente, marcas de
desgaste do apoio do pino e, desse
modo, também uma formação elevada
de valor.
Identificar e eliminar – danos nos pistões | 13
3.1 | Marcas de desgaste de folga
3.1.4
Marcas de desgaste de
folga na extremidade
inferior
Descrição
O pistão apresenta marcas típicas de
desgaste de folga nas extremidades
inferiores, com pontos de pressão e
contrapressão. As marcas transitam de
pontos de pressão de alto brilho para
pontos de atrito lisos e escuros (fig. 1).
Todas as restantes partes do pistão não
apresentam quaisquer características
especiais. A camisa do cilindro húmida
correspondente (fig. 2) apresenta
exactamente o mesmo tipo de marcas de
desgaste na área inferior, onde está vedada
na superfície externa com vários anéis de
vedação contra água e óleo no bloco do
motor.
Fig. 1
Fig. 2
14 | Identificar e eliminar – danos nos pistões
Marcas de desgaste de folga | 3.1
Avaliação
Uma vez que as marcas de desgaste
apresentam as mesmas características
de marcas de desgaste de folga no pistão
e na camisa do cilindro, a folga entre
Causas possíveis
•O-rings com a medida errada ou
inadequados podem deformar uma
camisa do cilindro, até ao ponto da
redução total da folga do pistão. De
modo a assegurar um espaço de
empolamento suficientemente grande,
os anéis de vedação devem preencher
apenas aprox. 70% do volume da
ranhura.
• Utilização de produtos de vedação
adicionais em O-rings.
Os anéis de vedação utilizados para
esta finalidade, possuem a propriedade
de empolarem em funcionamento
através do efeito do óleo. Esta
propriedade é intencional para
assegurar a estanqueidade durante
longos períodos de tempo. Por esse
motivo, não pode ser utilizado qualquer
produto de vedação adicional. Nesse
caso, o espaço livre na ranhura seria
preenchido por completo e os O-rings
não poderiam expandir-se em
funcionamento.
o pistão e o cilindro deve ter sido de tal
forma reduzida na área inferior como
resultado da deformação do cilindro, que
a película de óleo foi forçada a passar por
causa da falta de folga.
•É possível que nas ranhuras dos anéis
de vedação no chanfro ainda estivessem
restos dos anéis de vedação antigos
(ver acima).
•Os anéis de vedação não asseguram
uma vedação sem falhas, quando ficam
torcidos ao serem inseridos na camisa.
Por esse motivo, deve ser sempre
aplicado um lubrificante antes de
montar a camisa.
Identificar e eliminar – danos nos pistões | 15
3.2 | Marcas de desgaste de funcionamento a seco
3.2.1
Generalidades sobre
marcas de desgaste de
funcionamento a seco
As marcas de desgaste de funcionamento
a seco podem ocorrer em qualquer
situação, ou seja, mesmo com uma folga
suficiente entre o cilindro e o pistão. Neste
caso, a película de óleo falha,
frequentemente em apenas um ponto,
devido à temperatura elevada ou a um
afogamento por combustível. Nestes
pontos, as superfícies não lubrificadas
dos pistões, anéis de segmento e trajectos
Resumindo, as características
de marcas de desgaste de
funcionamento a seco daí
resultantes são:
a) Com uma película de óleo
completamente destruída:
Ocorrem marcas de desgaste muito
localizadas sem transições,
principalmente no corpo do pistão, que
apresentam uma superfície com muito
atrito e escuras. Frequentemente, na fase
inicial não é possível encontrar quaisquer
marcas de desgaste no lado oposto do
pistão.
b) Em caso de falta de óleo:
Excepto no que diz respeito à cor, estas
marcas são idênticas às marcas de
desgaste de funcionamento a seco
descritas acima. A superfície das marcas
de desgaste está quase limpa até ao metal
e não está escura. Como a falta de óleo
afecta a superfície completa do cilindro,
mesmo na fase inicial podem ser
observadas com muita frequência marcas
de desgaste tanto do lado da pressão
como do lado da contrapressão.
16 | Identificar e eliminar – danos nos pistões
do cilindro passam a friccionar. Em muito
pouco tempo, isso causa marcas de
desgaste com superfícies muito rugosas.
É possível verificar sinais semelhantes
quando existe uma falta de óleo, ou seja,
quando deixa de existir uma película
lubrificante entre o pistão e o cilindro.
Factores de atrito ao nível do funcionamento a seco | 3.2
3.2.2
Marcas de desgaste de
funcionamento a seco
no corpo do pistão
Descrição
Na área da superfície de deslizamento,
onde o corpo do pistão apresenta
normalmente as marcas de apoio,
existem marcas de desgaste, que se
estendem em parte até à área do anel.
Do outro lado do corpo surgiram ligeiras
marcas de desgaste opostas. A superfície
das marcas de desgaste não está escura
e está quase limpa até ao metal.
Avaliação
Entre o pistão e o trajecto do cilindro
ocorreu uma falta grave de lubrificação.
A superfície quase limpa até ao metal das
marcas de desgaste indica que
no momento do desgaste ainda existia
uma película de óleo, mas enfraquecida
de forma crítica.
Causas possíveis
•Lubrificação insuficiente devido a uma
quantidade reduzida de óleo do motor.
•Pressão de óleo demasiado reduzida no
motor (bomba de óleo, válvula de
sobrepressão, etc.). Desse modo, existe
muito pouco óleo para a lubrificação.
Fig. 1
Devido ao dano reduzido, pode tratar-se
de uma falta de óleo temporária ou de
um dano na fase inicial. Se o motor
continuasse a funcionar com falta de óleo
lubrificante, o dano seria seguramente
muito mais grave.
Nota importante:
Neste tipo de marcas de desgaste de
funcionamento a seco o local de dano no
pistão é sempre no ponto onde o corpo do
pistão suporta o cilindro, portanto onde
seria possível ver as marcas normais de
apoio num pistão já usado mas não
danificado.
Nas bronzinas da cambota sai muito
pouco óleo. Por este motivo, o trajecto
do cilindro regista uma alimentação
insuficiente com óleo lubrificante,
uma vez que é lubrificado por óleo
pulverizado ou centrifugado da
cambota.
Identificar e eliminar – danos nos pistões | 17
3.2 | Marcas de desgaste de funcionamento a seco
3.2.3
Marcas de desgaste
unilaterais no corpo do
pistão sem pontos de
contrapressão
Descrição
Em um dos lados do corpo do pistão
existem marcas de desgaste graves e
escuras com superfícies muito rasgadas.
Como resultado das temperaturas elevadas
no pistão (fig. 1), o material do pistão foi
arrancado da superfície do corpo, na área
das marcas de desgaste. Isso está bem
visível no rebordo da ruptura, ao nível do
pino do pistão. É típico que o lado do
corpo do pistão oposto às marcas de
desgaste não apresenta qualquer dano.
Na fase inicial do dano, isto aplica-se na
maior parte dos casos também à área
do anel.
Fig. 1
Fig. 2
18 | Identificar e eliminar – danos nos pistões
Factores de atrito ao nível do funcionamento a seco | 3.2
Avaliação
Trata-se de marcas típicas de desgaste de
funcionamento a seco. Este dano ocorre
quando a película lubrificante falha
apenas de um lado do cilindro. Este dano
ocorre com maior frequência do lado da
pressão e menos do lado da
contrapressão. Isto ocorre devido a uma
Causas possíveis
•Falha parcial da refrigeração devido a
uma falta de líquido de arrefecimento,
bolhas de ar, depósitos de sujidade ou
outras falhas no circuito de
refrigeração.
•Nos cilindros com aletas, os depósitos
de sujidade do lado exterior do cilindro
podem provocar um sobreaquecimento
local do mesmo e causar assim a falha
da película lubrificante.
falha de lubrificação limitada localmente
ou a um sobreaquecimento do respectivo
lado do cilindro. Uma falta de folga não é
a causa do dano, uma vez que apesar das
graves marcas de desgaste do lado
oposto, não existem quaisquer pontos de
contrapressão.
•Deflectores de ar avariados, em falta ou
mal montados em motores refrigerados
a ar.
•Nos motores em que, por motivos
construtivos, o lado da pressão do
cilindro, mais exposto a cargas
superio­res, é aspergido
adicionalmente com óleo através de
bicos pulveriza­dores na biela, o dano
também pode ser causado por um bico
pulveri­zador entupido ou devido a uma
pressão de óleo insuficiente.
•A diluição do óleo ou uma qualidade
do óleo imprópria para esta utilização
podem provocar primeiro uma
lubrificação insuficiente do lado da
pressão do cilindro, mais exposto
a cargas superiores.
Identificar e eliminar – danos nos pistões | 19
3.2 | Marcas de desgaste de funcionamento a seco
3.2.4
Factores de atrito ao nível
do funcionamento a seco
devido a afogamento por
combustível
Descrição
Na superfície de deslizamento do corpo do
pistão, onde normalmente se encontram
as marcas de apoio do pistão, existem
pontos de fricção estreitos, com limites
bem delineados e oblongos.
Avaliação
Combustível não queimado, que condensa
no trajecto do cilindro, diluiu ou lavou a
película de óleo portante. Isto provoca um
funcionamento a seco entre os parceiros
de deslize pistão e cilindro. A consequência são pontos de fricção oblongos e
Causas possíveis
•Funcionamento do motor com mistura
demasiado rica e falhas de combustão
devido a avarias no sistema de
aspiração, filtros de ar entupidos, falha
na carburação ou avaria no sistema de
ignição.
•Compressão insuficiente, causando
assim uma combustão incompleta.
20 | Identificar e eliminar – danos nos pistões
Fig. 1
estreitos. Nestes casos, a área do anel.
Não sofre quaisquer danos, uma vez que
são principalmente os anéis de segmento
que estão em contacto com o trajecto do
cilindro.
•Dispositivo de arranque a frio avariado
ou choke accionado demasiado tempo
(motores de carburador).
•Diluição do óleo devido a condução
frequente de trajectos curtos ou a
mistura demasiado rica.
Nota importante:
No caso de factores de atrito ao nível do
combustível, o local de dano no pistão
situa-se sempre nos pontos na área do
corpo onde o cilindro se apoia no corpo do
pistão. Num pistão já usado mas não
danificado, é aqui que se apresentam as
marcas de apoio normais.
Factores de atrito ao nível do funcionamento a seco | 3.2
3.2.5
Marcas de desgaste
da cabeça do pistão
em pistões diesel
Descrição
A cabeça do pistão apresenta desgaste
local, principalmente na barra de fogo.
A superfície das marcas de desgaste é
áspera e está rugosa, em parte, até já
foram arrancadas bocados grandes de
material.
Avaliação
Devido a uma avaria no bico injector, foi
injectado combustível não pulverizado até
à parede do cilindro e enfraqueceu aí
a película de óleo até ao funcionamento
Fig. 2
a seco total. O material do pistão
desgastou-se nesta área da barra de fogo
devido ao funcionamento a seco de tal
forma, que o material do pistão ficou
praticamente soldado à parede do cilindro,
o que fez com que fossem arrancados
bocados mais ou menos grandes da cabeça
do pistão.
Causas possíveis
•Bicos injectores com fugas, a pingar,
sujos ou errados.
• Agulha de injecção prende devido ao
corpo do bico injector estar empenado
(binário de aperto errado).
•Ponto de injecção errado
(início da alimentação).
Identificar e eliminar – danos nos pistões | 21
3.2 | Marcas de desgaste de funcionamento a seco
3.2.6
Marcas de desgaste de
funcionamento a seco
devido a anéis de
segmento queimados
Fig. 1
Descrição
Nas superfícies de deslizamento do anel
existem estrias de desgaste e manchas
de queimado. Os furos do cilindro (não
mostrados na figura) têm estrias
longitu-dinais. No pistão esquerdo (fig. 3)
são visíveis os primeiros pontos de fricção
em cima à esquerda na barra de fogo. Num
estado mais avançado (fig. 4), os pontos
de atrito espelharam-se por todo o pistão.
Fig. 3
22 | Identificar e eliminar – danos nos pistões
Fig. 2
Fig. 4
Factores de atrito ao nível do funcionamento a seco | 3.2
Avaliação
Estes danos ocorrem com mais frequência
na fase de rodagem sob carga forte,
quando os anéis de segmento ainda não
alcançaram todo o seu efeito de vedação
devido à falta de rodagem
(predominante-mente em pistões diesel).
Os gases de combustão que passam pelos
anéis aquecem excessivamente tanto os
Causas possíveis
• Carga excessiva do motor
durante a fase de rodagem.
•A estrutura da superfície brunida do
cilindro não foi ideal para uma boa
aderência do óleo do motor
(esmagamento dos veios de grafite,
formação de revestimento de chapa,
rugosidade insuficiente e/ou ângulo de
brunimento errado).
anéis como a parede do cilindro e causam
a falha da lubrificação entre os anéis de
segmento e a parede do cilindro. Mas a
película lubrificante também pode ser
afectada ou destruída através de falhas de
combustão e temperaturas elevadas ou de
uma refrigeração insuficiente do pistão e
da parede do cilindro. Em primeiro lugar,
isso significa um funcionamento a seco
dos anéis de segmento, o que faz surgirem
as manchas de queimado. Através das
partes não lubrificadas do cilindro
também tem de deslizar o pistão, o que
começa por provocar pontos de fricção na
barra de fogo e, com o progresso do dano,
marcas de desgaste em todo o corpo do
pistão (fig. 4).
•Óleo lubrificante impróprio (qualidade
do óleo e viscosidade erradas).
•A temperatura nos trajectos do cilindro
foi demasiado elevada (falhas de
funcionamento no sistema de
refrigeração ou depósitos nos canais de
refrigeração que envolvem o cilindro).
•Falhas de combustão, provocando
temperaturas elevadas durante a
combustão (mistura pobre,
autoignições, bicos injectores a
pingar ou com fugas).
•Alimentação de óleo insuficiente dos
trajectos do cilindro devido a muito pouco
óleo pulverizado e centrifugado na biela
e nos apoios da cambota.
Identificar e eliminar – danos nos pistões | 23
3.3 | Marcas de desgaste de sobreaquecimento
3.3.1
Generalidades sobre
marcas de desgaste
de sobreaquecimento
Numa marca de desgaste de
sobreaquecimento, a película de óleo
falha devido a temperaturas demasiado
elevadas. Primeiro ocorre uma fricção
mista e alguns pontos de fricção.
Posteriormente, o aquecimento adicional
nos pontos de fricção provoca um
funcionamento completamente a seco do
pistão no cilindro. As marcas de desgaste
são escuras e muito rasgadas.
Dependendo da causa do dano, as marcas
de desgaste de sobreaquecimento
começam no corpo ou na cabeça do pistão.
Fig. 1
24 | Identificar e eliminar – danos nos pistões
Marcas de desgaste de sobreaquecimento | 3.3
3.3.2
Marcas de desgaste de
sobreaquecimento com
foco na cabeça do pistão
Descrição
Partindo da cabeça do pistão, ocorreram
marcas de desgaste fortes, que se
expandem até à extremidade e mais além.
A superfície das marcas de desgaste
apresenta uma cor escura, estrias fundas
e está, em parte, rasgada. As marcas
de desgaste espalham-se por toda a
circunferência do pistão.
Os anéis de segmento também apresentam
marcas de desgaste em toda a
circunferência, tornando-se menos
acentuadas no sentido do anel de
segmento de óleo.
Avaliação
A cabeça do pistão aqueceu de tal forma
devido à sobrecarga térmica vinda da
câmara de combustão, que excedeu por
um lado a folga das bronzinas e, por outro
lado, destruiu aos poucos a película de
Causas possíveis
•Carga prolongada e excessiva do motor
sem ter sido concluída a rodagem.
•Sobreaquecimento devido a falhas no
processo de combustão.
•Falhas no sistema de refrigeração do
motor.
Fig. 2
óleo. Em último caso, isso resultou numa
combinação de marcas de desgaste de
folga e de funcionamento a seco à volta de
toda a cabeça do pistão. A falta geral de
folga devido a uma folga insuficiente na
montagem do pistão não é a causa do
dano, uma vez que nesse caso o ponto de
partida do dano teria de se encontrar
na área do corpo (ver 3.1.2 Marcas de
desgaste de folga no corpo do pistão).
•Falhas na alimentação de óleo (pistões
com refrigeração por óleo ou canal de
refrigeração).
•Bicos injectores de óleo deformados ou
entupidos, que não refrigeram o pistão
por baixo com óleo ou apenas de forma
insuficiente.
•Utilização de anéis de vedação errados
na borda da camisa (camisas húmidas).
Ver também 3.10.3 Cavitação nas
camisas de cilindro.
Identificar e eliminar – danos nos pistões | 25
3.3 | Marcas de desgaste de sobreaquecimento
3.3.3
Marcas de desgaste de
sobreaquecimento com
foco na corpo do pistão
Descrição
O corpo do pistão apresenta marcas de
desgaste em quase toda a circunferência.
A superfície das marcas de desgaste é
escura, áspera e muito rugosa. A área do
anel está apenas ligeiramente danificada
devido a material do pistão que se
desprendeu com a fricção.
Avaliação
Um forte sobreaquecimento de todo o
motor provocou a falha da lubrificação em
todo o cilindro. Isso causou as marcas
características de desgaste de
funcionamento a seco com uma superfície
Causas possíveis
•Sobreaquecimento do motor devido a
falhas no sistema de refrigeração (falha
de líquido de arrefecimento, sujidade,
bomba de água avariada, termóstato
avariado, correia trapezoidal partida ou
solta, sistemas de refrigeração com
ventilação insuficiente ou incorrecta).
26 | Identificar e eliminar – danos nos pistões
Fig. 1
muito rugosa. Como faltam marcas de
desgaste da cabeça do pistão e o foco do
dano situa-se na área do corpo, é possível
excluir uma sobrecarga do motor
resultante de falhas de combustão.
• Em motores refrigerados a ar:
Sobreaquecimentos devido a depósitos
de sujidade nos lados exteriores do
cilindro, aletas para a refrigeração
partidas ou falha ou obstrução da
ventilação do ar de refrigeração.
Falhas de combustão | 3.4
3.4.1
Generalidades sobre
danos nos pistões devido
a falhas de combustão
Falhas de combustão em
motores a gasolina
A combustão normal da mistura de
combustível e ar no cilindro segue uma
sequência exactamente predefinida.
É induzida pela faísca da vela de ignição,
mesmo antes do ponto morto superior.
A chama alastra em círculos a partir da
vela de ignição e atravessa a câmara de
Combustão normal
combustão com uma velocidade de
combustão constante de 5–30 m/s. Isso
faz com que a pressão na câmara de
combustão aumente exponencialmente
e alcance o seu valor máximo pouco tempo
depois do ponto morto superior. Nesse
processo, a subida de pressão por grau
de ângulo da cambota não pode exceder
3–5 bar, de modo a poupar as peças do
motor. No entanto, este processo de
combustão normal pode ser perturbado
por vários efeitos, de onde podem ser
deduzidos essencialmente três casos
completamente distintos de falhas de
combustão que são descritos em seguida:
Combustão detonante
1. Auto-ignição (pré-inflamação):
resulta numa sobrecarga térmica do
pistão
2. Combustão detonante:
resulta em desgastes de material tipo
erosão e numa sobrecarga mecânica nos
pistões e no curso de compressão
3. Afogamento por combustível:
resulta em desgaste com consumo de
óleo e também a corrosão nos pistões
Auto-ignição
Na figura são representadas as diferenças de como decorre um processo de combustão normal, uma combustão detonante e uma
auto-ignição.
Identificar e eliminar – danos nos pistões | 27
3.4 | Falhas de combustão
Referente a 1. Auto-ignição
(pré-inflamação):
No caso de uma auto-ignição, a combustão
é induzida por uma peça incandescente na
câmara de combustão, antes do momento
de ignição propriamente dito. A causa
pode dever-se à válvula de escape quente,
às velas de ignição, peças de vedação e
depósitos sobres estas peças e as
superfícies que envolvem a câmara de
combustão. Na auto-ignição, a chama
tem um efeito descontrolado sobre os
componentes, o que faz a temperatura
subir muito na superfície do pistão e, em
caso de uma auto-ignição contínua, o
28 | Identificar e eliminar – danos nos pistões
ponto de fusão do material do pistão
é alcançado em poucos segundos. Nos
motores com uma câmara de combustão
quase hemisférica, tal provoca orifícios na
superfície do pistão, que ocorrem, na
maior parte das vezes, no prolongamento
do eixo das velas de ignição.
Nas câmaras de combustão com superfícies
de expulsão maiores entre a superfície do
pistão e a cabeça do cilindro, a barra de
fogo fica ligeiramente derretida no ponto
sujeito à carga superior, na zona das
superfícies de expulsão, o que se prolonga
frequentemente até ao anel lubrificador
e ao interior do pistão.
Explicação:
Na construção de motores, é designada
como superfície de expulsão a superfície
do pistão que se aproxima bastante, no
ponto morto superior do pistão, à cabeça
do cilindro. No movimento ascendente do
pistão, no sentido do ponto morto
superior, os gases frescos são expulsos
desta fenda estreita no sentido do centro
da câmara de combustão, o que permite
obter um redemoinho dos gases e, desse
modo, também uma combustão melhor.
Uma combustão detonante, causadora de
uma temperatura de superfície demasiado
elevada de determinadas peças da câmara
de combustão, também pode provocar
auto-ignições.
Falhas de combustão | 3.4
Referente a 2. Combustão detonante:
No caso de uma combustão detonante, a
ignição é induzida normalmente através
da faísca da vela de ignição. A frente de
ignição que se espalha a partir da vela de
ignição causa ondas de pressão, que
provocam reacções críticas no gás por
queimar. Isto provoca em vários pontos
da mistura de gás residual uma autoinflamação simultânea. Desse modo,
a velocidade de combustão aumentar para
um valor em 10–15 vezes superior.
A subida de pressão por grau de ângulo da
cambota e o pico de pressão aumentam
consideravelmente. Adicionalmente, no
curso de expansão formam-se oscilações
da pressão de alta frequência. Para além
disso, as superfícies que envolvem a
câmara de combustão aquecem muito.
Uma câmara de com­bustão em que a
combustão se efectua de modo a não se
verificarem resíduos, é um sinal infalível
para uma combustão detonante. A maior
parte dos motores aguenta durante um
longo período uma ligeira detonação com
interrupções.
As detonações mais fortes e prolongadas
provocam na barra de fogo e na superfície
do pistão uma eliminação em forma de
erosão do material do pistão. A cabeça do
cilindro e a junta da cabeça do cilindro
também podem sofrer danos semelhantes.
Nesse processo, algumas peças na câmara
de combustão (p. ex. a vela de ignição)
pode aquecer de tal forma, que dão origem
a auto-ignições (pré-inflamações) com
uma solicitação excessiva do pistão
(cola­gens e desgastes por derretimento).
Fortes detonações permanentes causam
após pouco tempo rupturas na nervura
circular e no corpo, que ocorrem, na
maior parte das vezes, sem colagens e
desgas­tes por derretimento e sem marcas
de desgaste. Na fig. 1 é representado
graficamente o decurso da pressão na
câmara de combustão.
A curva característica azul apresenta um
decurso da pressão com uma combustão
normal. A curva característica vermelha
apresenta um decurso da pressão com
uma combustão detonante sobreposta
com picos de pressão.
Referente a 3. Afogamento por
combustível:
Uma mistura demasiado rica, a perda da
pressão de compressão e falhas de
ignição provocam uma combustão
imperfeita com afogamento por
combustível. A lubrificação dos pistões,
anéis de segmento e trajectos de cilindro
vai perdendo progressivamente a sua
eficácia. A consequência é fricção mista
com desgaste e consumo de óleo, bem
como marcas de desgaste (para mais
informações, consulte também consumo
de óleo e corrosão nos pistões).
p
OT
°KW
Fig. 1
Identificar e eliminar – danos nos pistões | 29
3.4 | Falhas de combustão
Falhas de combustão em motores diesel
Essencial para um processo de combustão
ideal num motor diesel é, para além de o
motor dever estar num estado mecânico
impecável, também que o bico injector
pulverize de uma forma muito fina e injecte
com precisão, bem como que o início da
injecção seja correcto. Só assim o
combustível injectado pode inflamar-se
com um atraso de ignição reduzido e ser
queimado por completo num curso de
pressão normal. No entanto, este processo
de combustão normal pode ser perturbado
por vários efeitos. Essencialmente existem
três tipos graves de falhas de combustão:
1. Atraso na ignição
2. Combustão incompleta
3. Bicos injectores a pingar
Referente a 1. Atraso na ignição:
O combustível injectado no início da
injecção inflama-se, caso não seja
pulverizado de forma suficientemente fina
e entre no momento certo no cilindro ou,
se a temperatura de compressão não for
suficientemente elevada no início da
injecção, a inflamação ocorre com um
determinado atraso (atraso na ignição).
O nível de pulverização depende
unicamente do estado do bico injector.
Contudo, um bico que injecte
correctamente durante a verificação com
um aparelho de teste de bicos pode ficar
de tal forma preso durante a montagem na
cabeça do cilindro ou devido a tensões
térmicas, que deixa de pulverizar
correctamente em funcionamento.
A temperatura de compressão depende da
pressão de compressão e, desse modo,
do estado mecânico do motor. Um motor
frio apresenta sempre um certo atraso de
ignição. Durante a compressão, as paredes
frias do cilindro subtraem uma quantidade
tão grande de calor ao ar admitido por si
mais frio, que a temperatura de
compressão verificada no início da
injecção não é suficiente para inflamar
imediatamente o combustível injectado.
A temperatura de ignição apenas é
30 | Identificar e eliminar – danos nos pistões
alcançada com o progredir da compressão,
inflamando repentinamente o combustível
injectado até ao momento. Isso provoca
uma subida exponencial e explosiva de
pressão com ruído e um elevado
aquecimento da superfície do pistão.
A consequência são rupturas no motor,
por exemplo das nervuras circulares, do
pistão e fissuras de tensão térmica na
superfície do pistão.
Referente a 2. Combustão incompleta:
O combustível pode queimar por completo
durante o pouco tempo disponível, caso
não entre no momento certo ou sem ser
pulverizado na câmara de combustão.
O mesmo acontece se não entrar oxigénio
suficiente, ou seja, ar admitido, no
cilindro. As causas podem ser um filtro de
ar entupido, válvulas de admissão que não
abrem correctamente, a falta de um
turbocompressor ou desgaste nos pistões
e nas válvulas. Uma parte do combustível
não inflamado ou que não queimou por
completo deposita-se nas paredes do
cilindro e prejudica ou destrói a película
lubrificante. Desse modo, as superfícies
de deslizamento e os flancos dos anéis de
segmento, as superfícies das ranhuras,
o trajecto do cilindro e, por sua vez,
também as superfícies do corpo do pistão
desgastam-se em muito pouco tempo.
Consequência disso são o consumo de
óleo e a perda de potência (exemplos de
características do dano encontram-se nos
capítulos 3.2 Marcas de desgaste de
funcionamento a seco e 3.11 Consumo
excessivo de óleo).
Referente a 3. Bicos injectores a pingar:
Para que os bicos injectores não voltem
a abrir e injectar após o fim da injecção
devido às oscilações de pressão da
válvula de pressão da bomba de injecção,
passando pelos tubos de injecção, até aos
bicos, o sistema é despressurizado, após
o fim da injecção, num determinado valor
através da válvula de pressão da bomba
de injecção. Se a pressão de injecção dos
bicos injectores for regulada num valor
demasiado baixo ou se o bico não
conseguir manter a pressão com
segurança (bicos mecânicos), as
oscilações da pressão nos tubos de
injecção podem fazer com que os
bicos abram várias vezes, repetida e
consecutivamente, mesmo após o fim da
injecção, apesar da despressurização.
Os bicos injectores com fugas ou a
pingar também causam uma entrada
descontrolada de combustível
na câmara de combustão. Devido à
falta de oxigénio, em ambos os casos
o combustível injectado de forma
descontrolada deposita-se sem queimar
na superfície do pistão. Aí o combustível
arde sem chama a temperaturas elevadas e
aquece o material do pistão localmente de
tal forma que a força de inércia e a erosão
dos gases de combustão podem expulsar
partículas da superfície. A consequência
são consideráveis eliminações de material
ou lavagens erosivas na superfície do
pistão.
Falhas de combustão | 3.4
3.4.2
Desgastes por
derretimento da cabeça
e do corpo do pistão
(motor a gasolina)
Descrição
O material do pistão desgastou-se por
derretimento na cabeça do pistão,
passando pelos anéis. O corpo do pistão
não sofreu desgastes primários; no local
do dano apenas houve desgaste de algum
material do pistão, que se depositou no
corpo do pistão.
Avaliação
Nos motores a gasolina, os desgastes por
derretimento da cabeça do pistão são um
efeito de auto-ignições em pistões com
uma superfície predominantemente plana
e com superfícies de expulsão superiores.
As auto-ignições são causadas por peças
incandescentes na câmara de combustão,
Causas possíveis
•Velas de ignição com um valor térmico
demasiado baixo.
•Mistura demasiado pobre, provocando
temperaturas de combustão demasiado
elevadas.
•Válvulas danificadas e com fugas ou
uma folga das válvulas demasiado
pequena. Isso faz com que as válvulas
não fechem correctamente. As válvulas
aquecem muito devido aos gases de
combustão que passam e começam a
incandescer. Isso afecta em primeiro
lugar as válvulas de escape, uma vez
Fig. 1
caso estas excedam a temperatura de
auto-combustão da mistura de gás.
Essencialmente, estas peças são a vela de
ignição, a válvula de escape e os resíduos
que aderem às paredes da câmara de
combustão.
A auto-ignição faz com que a cabeça do
pistão seja sujeita a um aquecimento
muito elevado na área da superfície de
expulsão. As temperaturas alcançam
valores, que fazem com que o material do
pistão se torne pastoso. Devido à força de
inércia e aos gases de combustão que
penetram no local do dano, o material é
gasto até ao anel lubrificador.
que as válvulas de admissão são
refrigeradas por gases frescos.
•Resíduos de combustão incandescentes
sobre as superfícies dos pistões, a
cabeça do cilindro, as válvulas e as
velas de ignição.
•Combustível impróprio com um índice
de octano demasiado baixo. A qualidade
do combustível tem de corresponder
à relação de compressão do motor, ou
seja, o índice de octano do combustível
tem de satisfazer a necessidade de
octano do motor em todos os estados de
funcionamento.
•Diesel na gasolina, resultando numa
redução do índice de octano do
combustível.
•Elevadas quantidades de óleo na
câmara de combustão devido a um
consumo de óleo elevado nos anéis de
segmento ou na guia de válvula.
•Temperatura elevada do motor ou do ar
admitido devido a uma ventilação
insuficiente do compartimento do motor.
•Sobreaquecimento geral.
Identificar e eliminar – danos nos pistões | 31
3.4 | Falhas de combustão
3.4.3
Colagens e desgastes por
derretimento na cabeça
do pistão (motor diesel)
Descrição
A área do topo e da barra de fogo está
completamente destruída (fig. 1). A barra
de fogo está derretida até ao suporte do
anel. Material derretido do pistão foi
friccionado do corpo do pistão e causou,
também aí, danos e marcas de desgaste.
O suporte do primeiro anel de vedação
já só está parcialmente intacto do lado
esquerdo do pistão. O resto do suporte do
anel soltou-se durante o funcionamento do
pistão e causou destruições adicionais na
câmara de combustão. A força das peças
projectadas transportou-as através da
válvula de admissão para tubo de
aspiração e, desse modo, também para os
cilindros adjacentes, causando também aí
danos (marcas de impacto).
Fig. 1
Referente à fig. 2:
No sentido de pulverização de um ou
mais jactos do bico injector ocorreram
desgastes por derretimento na superfície
do pistão ou no rebordo da barra de fogo.
O corpo do pistão e a zona do anel de
segmento não apresentam quaisquer
marcas de desgaste.
Fig. 2
32 | Identificar e eliminar – danos nos pistões
Falhas de combustão | 3.4
Avaliação
Os danos deste tipo ocorrem
especialmente em motores de injecção
directa diesel. Os motores com câmara de
précombustão apenas são afectados se
uma câmara de pré-combustão estiver
danificada, fazendo com que o respectivo
motor fique na prática com uma injecção
directa. Se o bico injector do respectivo
cilindro não mantiver a pressão de
injecção após o fim do processo de
Causas possíveis
•Bicos injectores com fugas ou agulhas
de injecção com falta de mobilidade ou
encravadas.
•Molas dos bicos quebradas ou com
prisões.
•Válvulas de despressurização avariadas
na bomba de injecção.
•O caudal e o ponto de injecção não
estão regulados conforme as indicações
do fabricante do motor.
•Nos motores com câmara de précombustão:
Avaria na câmara de pré-combustão,
embora apenas em conjunto com uma
das causas referidas anteriormente.
injecção e a pressão descer, podem
ocorrer oscilações no tubo de injecção que
fazem com que a agulha de injecção suba
novamente, de modo a ser injectado outra
vez combustível na câmara de combustão,
já após a conclusão do processo de
injecção (bicos mecânicos).
Depois de estar consumido o oxigénio
na câmara de combustão, cada gota de
combustível atravessa a câmara de
combustão completa e colidem um pouco
mais do lado de fora contra a superfície do
pistão com o seu movimento descendente.
Aí ardem sem chama devido à falta de
oxigénio e gerando muito calor. O material
torna-se pastoso nestes pontos. A força de
inércia e a erosão dos gases de combustão
que passam muito depressa expulsam
algumas partículas da superfície (fig. 2)
ou desgastam por completo a cabeça do
pistão, o que acaba por provocar danos
conforme apresentados na fig. 1.
•Atraso de ignição resultante de uma
compressão insuficiente devido a uma
folga demasiado grande, tempos de
comando incorrectos ou válvulas com
fugas.
•Atraso de ignição demasiado grande
devido a diesel pouco inflamável
(índice de cetano demasiado baixo).
Identificar e eliminar – danos nos pistões | 33
3.4 | Falhas de combustão
3.4.4
Fissuras no topo
e nas suas cavidades
(motor diesel)
Descrição
A cabeça do pistão apresenta uma fissura
de tensão, que se estende da superfície do
pistão até ao furo do pino do pistão (fig. 1
e 2). Os gases de combustão quentes, que
passaram pela fissura, queimaram um
canal no material do pistão, que vai para
fora, desde a cavidade até à reentrância
fundida abaixo do anel de segmento
colector de óleo.
Fig. 1
Fig. 2
34 | Identificar e eliminar – danos nos pistões
Falhas de combustão | 3.4
Avaliação
A elevada sobrecarga térmica provoca um
forte aquecimento local do material do
pistão, que num motor com câmara de
précombustão ocorre nos pontos de
embate dos jactos da câmara de
précombustão e num motor de injecção
directa no rebordo da cavidade. Nos locais
aquecidos, o material dilata mais do que
nos outros locais. Uma vez que à volta dos
locais aquecidos está material circundante
frio, o material no local de sobrecarga
quente deforma-se permanentemente
para além do limite de elasticidade. No
arrefecimento ocorre exactamente
o contrário. Nos locais onde o material
encolheu previamente e foi pressionado
para fora existe de repente menos
material. Isso faz com que surjam
nesta área as tensões de tracção
correspondentes, que acabam por
provocar as fissuras de tensão (fig. 3 e 4).
Se às tensões da carga térmica se
sobrepuserem adicionalmente as tensões
de uma flexão do pino, as fissuras de
tensão podem causar uma fissura
principal muito grande, que pode resultar
na ruptura total e na falha do pistão.
Fig. 3
Fig. 4
Causas possíveis
•Falha na carburação devido a bicos
injectores defeituosos ou errados na
bomba de injecção, danos na câmara de
pré-combustão.
•Temperaturas elevadas devido a avarias
no sistema de refrigeração.
• Erro no freio motor ou uso E xcessivo
do mesmo. A consequência é um
sobreaquecimento.
•Aumento da potência do motor através
de intervenções no software da
centralina.
•Refrigeração insuficiente dos pistões
em caso de pistões no canal de
refrigeração, p. ex. devido a bicos
injectores de óleo entupidos ou
deformados.
•Variações de temperatura em motores
sujeitos a uma alteração frequente da
solicitação, como em autocarros
urbanos, máquinas de terraplanagem,
etc. podem tornar os factores referidos
especialmente críticos.
•Utilização de pistões com as
especificações erradas, p. ex. a
montagem de pistões sem canal de
refrigeração apesar de ter de ser
utilizado um pistão com canal de
refrigeração, montagem de pistões
de outros fabricantes que não estão
equipados com um reforço com fibra
no rebordo da cavidade.
•Montagem de pistões com uma forma
de cavidade errada para o motor. Ver
também 3.4.8 Marcas de desgaste da
cabeça do pistão devido à utilização de
pistões errados.
Identificar e eliminar – danos nos pistões | 35
3.4 | Falhas de combustão
3.4.5
Rupturas na nervura
circular
Descrição
De um lado do pistão existe uma ruptura
na nervura circular, entre o primeiro e o
segundo anel de vedação (fig. 1).
Fig. 1
A ruptura começa na base da ranhura, no
rebordo superior da barra, e passa na
forma oblíqua na direcção do material do
pistão. Perto do rebordo da barra, a
ruptura inverte-se novamente para fora e
sai na base da ranhura, no rebordo inferior
da barra ou mesmo por baixo deste. As
fissuras longitudinais nas nervuras
circulares, que limitam lateralmente a
ruptura da barra, prolongam-se para
baixo. Não existe corrosão nos pistões ou
sinais de sobreaquecimento.
Fig. 2 Secção transversal de uma nervura
circular
Avaliação
Apesar de em todos os danos se suspeitar
de um defeito de material, tal não é a
causa das rupturas da barra. Estas
rupturas são sempre uma consequência de
uma sobrecarga do material. Estes sinais
de sobrecarga podem ser diferenciados
segundo 3 causas:
36 | Identificar e eliminar – danos nos pistões
Combustão detonante:
Isso significa que o índice de octano do
combustível não conseguiu satisfazer as
necessidades do motor em todos os
estados de funcionamento. (Ver também
3.4.1 Generalidades sobre danos nos
pistões devido a falhas de combustão em
motores a gasolina.) As rupturas na
nervura circular devido a uma combustão
detonante ocorrem quase sempre do lado
da pressão. Nos motores diesel, uma
combustão detonante só pode ser
provocada por um atraso de ignição.
Falhas de combustão | 3.4
Golpes de líquido:
Com o motor parado ou em funcionamento,
há uma entrada inadvertida de líquido
(água, líquido de arrefecimento, óleo ou
combustível) na câmara de combustão.
Como os líquidos não podem ser
comprimidos, ocorrem cargas excessivas
sobre os pistões e o accionamento da
cambota no curso de compressão. A
consequência inevitável são rupturas
na nervura circular, no cubo ou danos na
biela e na cambota.
Na fig. 3 é representado um progresso de
ruptura como ocorre no caso de uma
combustão detonante e em golpes de
líquido.
Neste caso, as superfícies de ruptura
expandem-se para baixo, uma vez que a
força causadora da ruptura exerce o seu
efeito por cima sobre a nervura circular.
Erro de montagem:
Na montagem, o pistão não foi introduzido
mas cravado, por os anéis de segmento
não terem sido correctamente armados ou
por terem sido utilizadas ferramentas
inadequadas. Neste caso, as nervuras
circulares quebram-se no sentido oposto,
por a pressão ser exercida por baixo e não,
como nos casos anteriores, por cima
(fig. 4).
Fig. 3
Fig. 4
Causas possíveis
Combustão detonante em motores a
gasolina
•Utilização de um combustível que não
é suficientemente resistente às
detona­ções. A qualidade do combustível
tem de corresponder à relação de
compressão do motor, ou seja, o índice
de octano do combustível tem de
satisfazer a necessidade de octano
do motor em todos os estados de
funcionamento.
•Diesel na gasolina, resultando numa
redução do índice de octano do
combustível.
•Óleo na câmara de combustão devido a
um consumo de óleo elevado nos anéis
de segmento ou nas guias de válvula
reduz a resistência à detonação do
combustível.
•Uma relação de compressão demasiado
elevada provocada por resíduos de
combustão nas superfícies dos pistões
e na cabeça do cilindro ou resultante de
uma abrasão excessiva da superfície do
bloco e do cilindro, na sequência da
revisão do motor ou de medidas de
tuning.
• Momento de ignição demasiado cedo.
•Mistura demasiado pobre, provocando
temperaturas de combustão demasiado
elevadas.
•Temperaturas demasiado elevadas do ar
admitido, resultantes de uma ventilação
insuficiente do compartimento do motor
ou de um refluxo no escape. Mas também
a comutação não atempada da válvula
do ar admitido para o funcionamento de
Verão ou um automatismo de comutação
avariado causam um aumento
considerável da temperatura do ar
admitido (em especial em motores de
carburador mais antigos).
Combustão detonante em motores diesel
•Bicos injectores que pulverizam mal ou
pingam.
•Pressão de injecção demasiado baixa
dos bicos injectores.
•Pressão de compressão demasiado
baixa devido a juntas da cabeça do
cilindro erradas, saliências do pistão
demasiado pequenas, válvulas com
fugas ou anéis de segmento quebrados
ou desgastados.
• Juntas da cabeça do cilindro avariadas.
• Danos na câmara de pré-combustão.
•Utilização imprópria ou excessiva de
produtos de auxílio de arranque (spray
de arranque do motor) no arranque a
frio.
Em caso de golpes de líquido
•Aspiração inadvertida de água ao
atravessar uma inundação, poças de
água ou extensões de água pouco
profundas ou devido à projecção de
grandes massas de água de veículos
que vão à frente ou estão a passar.
•Inundação do cilindro com água com o
motor parado, devido a fugas na junta
da cabeça do cilindro ou de fissuras em
componentes.
•Inundação do cilindro com combustível
com o motor parado, devido a bicos
injectores com fugas (apenas em
motores a gasolina com sistema de
injecção). A pressão residual no sistema
de injecção esvazia-se através do bico
com fuga para dentro do cilindro. Nestes
dois últimos casos referidos, o dano
descrito ocorre no arranque do motor.
Identificar e eliminar – danos nos pistões | 37
3.4 | Falhas de combustão
3.4.6
Sinais de colisão na
cabeça do pistão
(motor diesel)
Descrição
Na cabeça do pistão (fig. 1) podem ser
observados sinais de colisão fortes.
O óleo carbonizado foi quase removido
nesta área devido ao contacto metálico do
pistão com a cabeça do cilindro. Como
resultado dos batimentos, os depósitos de
óleo carbonizado foram comprimidos
contra a superfície do pistão e deixaram
marcas. Os anéis de segmento apresentam
um desgaste muito elevado. Em especial
no anel de segmento do óleo os sinais de
desgaste são visíveis a olho nu.
Fig. 1
No pistão na fig. 2 pode ser observada
uma impressão da câmara de turbulência
no rebordo de topo superior e do lado
direito do topo uma impressão forte da
válvula. Isso significa que durante o
funcionamento, para além da câmara de
turbulência, também uma válvula entrou
em contacto com a superfície do pistão,
penetrando com o tempo nesta superfície.
No corpo do pistão podem ser observados
primeiros sinais do início de factores de
atrito ao nível do funcionamento a seco
(fig. 4).
Fig. 2
Fig. 3
38 | Identificar e eliminar – danos nos pistões
Fig. 4
Falhas de combustão | 3.4
Avaliação
Os pistões bateram em funcionamento
contra a cabeça do cilindro ou a câmara de
turbulência e uma válvula. Ainda não
ocorreram rupturas devido aos efeitos
violentos. No entanto, o tipo do desgaste
nos anéis de segmento e também no corpo
do pistão fornecem um indício que
ocorreram falhas de combustão devido a
afogamento por combustível como
consequência destes batimentos.
O batimento do pistão provoca vibrações
mais ou menos fortes na cabeça do
cilindro. E o bico injector também oscila
devido a estas oscilações. Desse modo,
o bico deixa de conseguir reter a pressão
no estado fechado e injecta de forma
descontrolada. O aumento de injecção de
Causas possíveis
•Medida de saliência errada do pistão.
A saliência do pistão não foi verificada
ou corrigida no âmbito de uma revisão
do motor.
•Camisa da biela com furo assimétrico na
sequência de uma substituição da
mesma.
• Rectificação assimétrica da cambota.
•Rectificação assimétrica do furo cego do
apoio (na colocação posterior da tampa
das bronzinas da cambota).
•Montagem de juntas da cabeça do motor
com uma espessura insuficiente.
•Depósito de óleo carbonizado na cabeça
do pistão, resultando no estreitamento
ou neutralização da folga.
•Tempos de comando incorrectos
devido a uma regulação errada, um
alongamento da corrente, correias
dentadas que saltaram.
combustível para dentro do cilindro
provoca um afogamento por combustível.
Isso danifica a película de óleo, causando
primeiro um aumento da fricção mista e,
desse modo, um desgaste na área do anel
de segmento. Daí resulta também um
consumo de óleo elevado. Apenas quando
a película de óleo é de tal forma afectada
pelo combustível ao ponto de causar uma
lubrificação insuficiente, é que se formam
factores de atrito característicos ao nível
do combustível (ver também 3.2.4 Factores
de atrito ao nível do funcionamento a seco
devido a afogamento por combustível).
Na fase inicial, o corpo do pistão é menos
danificado, uma vez que o curso de
compressão o alimenta constantemente
com óleo novo com capacidade de
lubrificação. Apenas quando as partículas
de desgaste da área de elevação dos
pistões se misturam cada vez mais com o
óleo lubrificante e este perde capacidade
de suporte devido ao aumento da diluição
do óleo, é que o desgaste alastra a todos
os parceiros de deslize do motor.
•Rectificação excessiva da superfície
plana da cabeça do pistão, resultando
no desfasamento do tempo de comando.
(Altera-se a distância entre a roda que
acciona e a roda accionada, o que
poderá não ser possível corrigir através
da regulação da correia ou corrente por
motivos que se prendem com a construção.)
•Na substituição dos anéis de assento
para válvulas não foi observada a
posição correcta dos assentos da
válvula. Se a superfície do assento da
válvula não for efectuada na rectificação
a uma profundidade suficiente na
cabeça do cilindro, as válvulas deixam
de dispor do atraso correcto na cabeça
do cilindro e ficam demasiado salientes.
•Rotação excessiva do motor.
A força de inércia excessiva faz com
que as válvulas deixem de fechar
atempadamente e batam contra
o pistão.
•Uma folga demasiado grande da
bronzina ou uma bronzina desgastada,
em particular juntamente com rotações
elevadas em descidas de montanha.
Identificar e eliminar – danos nos pistões | 39
3.4 | Falhas de combustão
3.4.7
Furo na superfície do
pistão (motor a gasolina)
Descrição
A superfície do pistão apresenta um furo
contínuo. A superfície do pistão está
coberta com material expulso por
derretimento. Como resultado da forte
formação de calor e do material do pistão
friccionado, a área do corpo também já foi
afectada e apresenta marcas de desgaste.
Fig. 1
Avaliação
Os danos deste tipo são provocados por
auto-ignições. Nesse caso, a temperatura
de auto-combustão da mistura de
gás é excedida por causa das peças
incandescentes na câmara de combustão.
Essencialmente, trata-se da vela de
ignição, da válvula de escape e de
resíduos de combustão existentes na
câmara de combustão. Neste caso, a
mistura inflama-se ainda antes da própria
ignição pela vela de ignição. A combustão
inicia-se muito antes do momento de
ignição em si, de modo que a chama
exerce um efeito muito mais prolongado
sobre a superfície do pistão do que no
40 | Identificar e eliminar – danos nos pistões
caso de um processo de combustão
normal. No espaço de pouco tempo, a
superfície do pistão aquece de tal forma
devido às auto-ignições, que o material na
superfície fica pastoso. O material
amolecido é expulso devido à força de
inércia nos movimentos de elevação do
pistão e também ao forte fluxo dos gases
de combustão. Na sequência da redução
da consistência neste local, a pressão de
combustão exerce uma força para dentro
sobre a espessura remanescente do topo.
Em muitos casos nem chegam a ocorrer
marcas de desgaste.
Nota importante:
Um aquecimento local tão rápido da
superfície do pistão, até a um estado
pastoso, só é possível devido a
autoignições.
Falhas de combustão | 3.4
Causas possíveis
• Velas de ignição com um valor térmico
demasiado baixo.
•Mistura demasiado pobre, provocando
temperaturas de combustão demasiado
elevadas.
•Válvulas danificadas e com fugas ou
uma folga das válvulas demasiado
pequena. Isso faz com que as válvulas
não fechem correctamente. As válvulas
aquecem muito devido aos gases de
combustão que passam e começam a
incandescer. Isso afecta em primeiro
lugar as válvulas de escape, uma vez
que as válvulas de admissão são
refrigeradas por gases frescos.
•Resíduos de combustão incandescentes
sobre as superfícies dos pistões, a
cabeça do cilindro, as válvulas e as
velas de ignição.
•Combustível impróprio com um índice
de octano demasiado baixo. A qualidade
do combustível tem de corresponder à
relação de compressão do motor, ou
seja, o índice de octano do combustível
tem de satisfazer a necessidade de
octano do motor em todos os estados de
funcionamento.
•Diesel na gasolina, resultando numa
redução do índice de octano do
combustível.
•Elevadas quantidades de óleo na
câmara de combustão devido a um
consumo de óleo elevado nos anéis de
segmento ou na guia de válvula.
•Temperatura elevada do motor ou do
ar admitido devido a uma ventilação
insuficiente do compartimento do motor.
•Sobreaquecimento geral.
Identificar e eliminar – danos nos pistões | 41
3.4 | Falhas de combustão
3.4.8
Marcas de desgaste da
cabeça do pistão devido
à utilização de pistões
errados (motor diesel)
Descrição
Na cabeça do pistão podem ser
observadas nítidas estrias de desgaste
limitadas localmente que se espalham por
toda a circunferência. O foco destas
estrias de desgaste encontra-se na barra
de fogo. Começam na superfície do pistão
e terminam no 2.º anel de vedação.
Avaliação
Mediante o tipo de dano é possível provar
claramente que a origem do mesmo se
deve a falhas de combustão. No entanto, a
avaria não se deve ao sistema de injecção,
como seria de esperar inicialmente, mas
antes à utilização de um pistão errado.
No âmbito da legislação sobre a redução
de poluentes nos gases de escape, os
motores são construídos em conformidade
com as normas prescritas em matéria de
emissões poluentes. Frequentemente é
difícil de distinguir visualmente os pistões
correspondentes à respectiva norma em
matéria de emissões poluentes.
No dano presente, são utilizados para
a mesma série de motores pistões
destinados às várias normas em matéria
42 | Identificar e eliminar – danos nos pistões
Fig. 1
de emissões poluentes com diâmetros de
cavidade diferentes.
O pistão segundo a norma em matéria de
emissões poluentes Euro 1, com um
diâmetro de cavidade de 77 mm, foi
substituído no âmbito de uma reparação
do motor por um pistão segundo a norma
em matéria de emissões poluentes Euro 2,
com um diâmetro de cavidade de 75 mm.
Isso provocou um aquecimento superior
do rebordo da cavidade, uma vez que o
bico injector devido ao diâmetro inferior
da cavidade deixou de embater na
cavidade, passando a embater no rebordo.
Por esse motivo, verificou-se um
sobreaquecimento local do material do
pistão nos pontos de embate dos jactos de
injecção e uma dilatação térmica mais
elevada, o que causou posteriormente as
marcas de desgaste limitadas localmente.
Se não forem utilizados os pistões
prescritos para o respectivo tipo de motor
e para a norma em matéria de emissões
poluentes correspondente, podem ocorrer
em funcionamento falhas de combustão
graves com consequências imprevisíveis.
Para além dos danos apresentados aqui,
o incumprimento dos valores de gases de
escape representam um problema menor.
Pois as perdas de potência, o consumo de
combustível mais elevado e a montagem
posterior dos pistões correctos acarretam
custos subsequentes consideráveis.
Falhas de combustão | 3.4
Causas possíveis
•Utilização de pistões com uma forma,
uma profundidade ou um diâmetro da
cavidade errada.
•Utilização de pistões com uma dimensão
divergente (altura de compressão).
•Utilização de um modelo diferente de
pistões. Não pode ser utilizado, por
exemplo, um pistão que não possua um
canal de refrigeração se o fabricante do
motor estipular que para a respectiva
utilização (p. ex. alcance de uma
determinada potência) é necessário ter
um canal de refrigeração.
•Apesar da montagem de um pistão
correcto, estão montados componentes
errados para a utilização (bicos
injectores, juntas da cabeça do
cilindro, bombas de injecção ou outros
componentes que influenciam a mistura
ou a combustão).
Identificar e eliminar – danos nos pistões | 43
3.4 | Falhas de combustão
3.4.9
Erosão na barra de fogo
e na superfície do pistão
(motor a gasolina)
Descrição
A barra de fogo apresenta eliminações em
forma de erosão (fig. 2) que se prolongam
frequentemente até à superfície do pistão
(fig. 3). Neste caso, não têm de ocorrer
necessariamente marcas de desgaste ou
outros danos.
Fig. 1
Fig. 2
44 | Identificar e eliminar – danos nos pistões
Fig. 3
Falhas de combustão | 3.4
Avaliação
As eliminações de material em forma de
erosão na barra de fogo e na superfície do
pistão são sempre uma consequência de
uma combustão detonante prolongada de
média intensidade. Nesse processo são
provocadas ondas de pressão que se
Causas possíveis
•Utilização de um combustível que
não é suficientemente resistente às
detonações. A qualidade do combustível
tem de corresponder à relação de
compressão do motor, ou seja, o índice
de octano do combustível tem de
satisfazer a necessidade de octano do
motor em todos os estados de
funcionamento.
•A gasolina foi contaminada com diesel.
Este tipo de contaminação pode
ser causado pelo abastecimento
inadvertido com o combustível errado
ou através da utilização alternada de
depósitos ou jerrycans para os dois
tipos de combustível. Para provocar
uma redução tão acentuada·do índice de
octano da gasolina, é suficiente a adição
de quantidades muito reduzidas de
diesel.
difundem no cilindro e que também passam
entre a barra de fogo e a parede do cilindro
até ao primeiro anel de vedação. No ponto
de inversão da onda de pressão, a energia
cinética arranca partículas muito pequenas
da superfície do pistão. Com o tempo, as
eliminações de material espalham-se, em
particular quando a combustão detonante
começa a causar auto-ignições.
Frequentemente o material gasta-se na
zona do dano para além dos anéis, até à
ranhura do anel lubrificador.
•Elevadas quantidades de óleo na
câmara de combustão, p. ex. devido a
anéis de segmento ou guias de válvula
desgastadas e ao turbocompressor ou
semelhantes, reduzem a resistência à
detonação do combustível.
•Uma relação de compressão demasiado
elevada provocada por resíduos de
combustão nas superfícies dos pistões
e na cabeça do cilindro. Ou devido a
uma abrasão excessiva da superfície da
cabeça do bloco e do cilindro, na
sequência da revisão do motor ou de
medidas de tuning.
• Momento de ignição demasiado cedo.
•Mistura demasiado pobre, provocando
temperaturas de combustão demasiado
elevadas.
•Temperaturas demasiado elevadas do ar
admitido, resultantes de uma ventilação
insuficiente do compartimento do motor
ou de um refluxo no escape. Mas também
a comutação não atempada da válvula
do ar admitido para o funcionamento de
Verão ou um automatismo de comutação
avariado causam um aumento
considerável da temperatura do ar
admitido (em especial em motores de
carburador mais antigos).
Identificar e eliminar – danos nos pistões | 45
3.5 | Rupturas do pistão e do anel de segmento
3.5.1
Generalidades sobre
Rupturas do pistão
No funcionamento do motor podem
ocorrer rupturas do pistão devido
a uma ruptura repentina ou
uma ruptura devida à fadiga.
Uma ruptura repentina (fig. 1) é sempre
provocada por uma partícula estranha,
que colide com o pistão durante o
funciona­mento do motor. Pode tratar-se
de peças arrancadas da biela, cambota,
válvulas ou semelhante. A entrada de água
ou combustível no cilindro também pode
provocar uma ruptura repentina do pistão.
As superfícies de ruptura são cinzentas,
sem marcas de atrito e também sem
trama. O pistão quebra-se repentinamente
sem desenvolver uma ruptura.
No caso de uma ruptura devida à fadiga
(fig. 2) forma-se uma trama na superfície
de ruptura, que permite identificar o início
e o progresso por etapas da ruptura.
As superfícies de ruptura apresentam
frequentemente marcas de atrito
brilhan­tes. A causa de uma ruptura devida
à fadiga é uma sobrecarga do material do
pistão. As sobrecargas ocorrem como
resultado de uma combustão detonante,
vibrações fortes do pistão, p. ex. por a
cabeça do pistão bater contra a cabeça do
cilindro, defeitos de material ou uma folga
demasiado grande do corpo.
As deformações demasiado grandes do
pino do pistão devido a uma sobrecarga
(flexão ou deformação oval) provocam
fissuras no cubo ou no apoio.
Adicionalmente, as rupturas devido à
fadiga podem ser originadas por fissuras
de tensão térmica nas superfícies dos
pistões.
Fig. 1
Fig. 2
46 | Identificar e eliminar – danos nos pistões
Rupturas do pistão e do anel de segmento | 3.5
3.5.2
Ruptura do pistão no
cubo do pino do pistão
Descrição
O eixo do furo do pino do pistão apresenta
a fase inicial de uma fissura devida à
fadiga típica do cubo (fig. 4). A fissura
espalhou-se de forma semicircular à volta
do ponto de partida. Uma fissura inicial
forma dentro de muito pouco tempo o que
é designado por fenda, que divide o pistão
em duas partes até à superfície do pistão,
conforme apresentado na fig. 3.
(O pistão foi serrado por baixo para
análise; a fissura original estendia-se do
furo do pino até à superfície do pistão.)
Fig. 3
Avaliação
As rupturas no cubo ocorrem devido a
sobrecarga. Isso pode ser favorecido por
uma alimentação de óleo insuficiente.
Nesse caso, uma fissura no cubo do pino,
Causas possíveis
•Falhas de combustão, em particular
combustão repentina devido a atraso
de ignição.
•Utilização excessiva ou imprópria
de produtos de auxílio de arranque no
arranque a frio.
Fig. 4 Secção transversal de um cubo
do pino do pistão
provocado por sobrecarga, continua a
progredir mesmo com uma carga normal e
acaba por provocar uma fenda ou a ruptura
de todo o pistão.
•O cilindro encheu-se com o motor
parado com água, combustível ou óleo
(golpe de líquido).
•Aumentos da potência (p. ex. chip
tuning) utilizando o pistão de série.
•Utilização de pinos do pistão errados ou
mais leves. A deformação oval do pino
resulta na sobrecarga do apoio do pino.
Identificar e eliminar – danos nos pistões | 47
3.5 | Rupturas do pistão e do anel de segmento
3.5.3
Ruptura do pistão devido
a encosto da superfície
do pistão contra a cabeça
do cilindro
Descrição
No pistão na fig. 1 podem ser observados
sinais de colisão na superfície do pistão.
O pistão bateu tanto na superfície do
pistão como nas duas válvulas.
Como consequência das vibrações e dos
efeitos violentos, desenvolveu-se em
funcionamento uma ruptura no sentido
do pino.
Fig. 1
No pistão na fig. 2 o corpo do pistão
quebrou-se na ranhura inferior do anel
lubrificador. As superfícies de ruptura
apresentam sinais de fadiga.
Fig. 2
48 | Identificar e eliminar – danos nos pistões
Rupturas do pistão e do anel de segmento | 3.5
Avaliação
Devido à sequência excepcionalmente
rápida de pancadas fortes quando a
superfície do pistão bate contra a cabeça
do cilindro, o pistão vibra de tal modo que
surgem fissuras. Nos pistões com um anel
de segmento colector de óleo inferior
(fig. 2) tal resulta quase sempre na ruptura
do corpo na área da ranhura superior do
Causas possíveis
•Uma folga demasiado grande da
bronzina ou uma bronzina desgastada,
em particular juntamente com rotações
elevadas em descidas de montanha.
•A folga, isto é, a distância mínima entre
a superfície do pistão e a cabeça do
cilindro – na posição superior de ponto
morto, era demasiado pequena.
Tal pode ser causado pelas seguintes
situações:
a) Montagem de pistões com uma altura
de compressão errada. Em muitos
casos, a superfície do bloco do cilindro
é rectificada durante a revisão do motor. Se após a rectificação forem utilizados
pistões com a altura de compressão
original, a saliência do pistão pode
tornar-se demasiado grande. Por isso,
são disponibilizados para uma eventual
reparação pistões com uma altura de
compressão reduzida, de modo a que a
saliência do pistão permaneça dentro
da margem de tolerância definida pelo
fabricante do motor.*
anel lubrificador. As pancadas na cabeça
do cilindro resultam no emperrar dos
pistões no cilindro que batem
posteriormente com o corpo contra a
parede do cilindro. Como a espessura do
material é inferior na ranhura inferior do
anel, p. ex. na barra de fogo, o pistão
quebra nesta área.
b) Espessura insuficiente da junta da
cabeça do cilindro. Muitos fabricantes
utilizam juntas da cabeça do cilindro
com espessuras diferentes para o
mesmo motor. Por um lado, isso é
necessário para compensar na produção
as adições de tolerâncias de
componentes e, por outro lado, para ser
possível efectuar uma adaptação da
saliência do pistão nas reparações. Por
isso, nas reparações deve ser sempre
assegurada a utilização de juntas da
cabeça do cilindro com a espessura
prescrita do material. Esta é a única
forma de garantir que seja alcançada a
folga prescrita após a reparação. Se o
bloco do cilindro for rectificado ou
substituído na sequência de uma
reparação, a espessura da vedação tem
se der determinada novamente com
base na saliência do pistão e de acordo
com as especificações do fabricante do
motor.
Atenção:
Uma verificação de mobilidade, efectuada
à mão a seguir a uma revisão do motor,
durante a qual o motor é rodado várias
vezes em estado frio, não constitui
qualquer garantia para que o pistão não
bata contra a cabeça do cilindro com o
motor à temperatura de funcionamento.
O aquecimento do pistão e da biela fazem
com que também se verifique uma
dilatação longitudinal destes
componentes, que reduz a distância entre
a superfície do pistão e a cabeça do
cilindro. Neste processo, em particular os
motores grandes de veículos comerciais
com alturas de compressão elevadas
registam alterações significativas das
medidas, o que reduz a mobilidade do
pistão no ponto morto superior em poucos
décimos de milímetro.
* A Motor Service fornece para muitos motores diesel pistões com uma altura de compressão reduzida (KH-).
Para mais detalhes, consulte o catálogo de pistões da Motor Service.
Para mais detalhes, consulte o catálogo da Motor Service “Pistões, cilindros, conjuntos”.
Identificar e eliminar – danos nos pistões | 49
3.5 | Rupturas do pistão e do anel de segmento
3.5.4
Desgaste do material
na área do anel
(ruptura do anel)
Descrição
Na área da primeira ranhura do anel existe
um forte desgaste do material, que chega
à superfície do pistão. A ranhura do anel
apresenta um forte desgaste axial.
A superfície do pistão apresenta fortes
amolgadelas de fragmentos do 1.º anel.
O corpo do pistão apresenta em alguns
locais marcas de funcionamento lixadas.
Fig. 1
Fig. 2
50 | Identificar e eliminar – danos nos pistões
Rupturas do pistão e do anel de segmento | 3.5
Avaliação
Devido ao forte desgaste axial da ranhura,
em particular na primeira ranhura do anel,
neste caso o dano apenas pode ter sido
provocado pela entrada de impurezas na
câmara de combustão. Assim, as
impurezas também se depositaram na
ranhura do anel e causaram um desgaste
abrasivo no anel e na ranhura do anel.
Causas possíveis
•No caso de um forte desgaste axial
da ranhura do anel e dos anéis de
segmento, a única causa possível é a
entrada de partículas estranhas na
câmara de combustão. Ver também
3.11.3 Desgaste de pistões, anéis de
segmento e cilindros devido a sujidade.
•No caso de um forte desgaste radial
dos anéis sem um desgaste axial, uma
causa provável é um afogamento por
combustível. Ver também 3.11.4 Desgaste
dos pistões, anéis de segmento e cilindros
devido a afogamento por combustível.
•No caso de ranhuras do anel e anéis de
segmento sem desgaste e pouco tempo
de funcionamento após uma revisão do
motor, este tipo de dano pode ser
provocado por um erro de montagem do
pistão. Os anéis de segmento podem
quebrar na instalação do pistão no
cilindro, se não forem comprimidos a
uma profundidade suficiente na ranhura
do anel. Isso acontece normalmente
quando a cinta de aperto de anéis é
tensionada sem ter sido colocada
correctamente à volta do pistão ou
quando é utilizada uma ferramenta de
inserção errada ou danificada na
montagem do pistão.
Isso fez com que a folga na altura do anel
fosse aumentanda. A secção transversal
do anel foi consideravelmente
enfraquecida, acabando por não aguentar
a pressão de combustão e quebrando. Isso
fez com que o bocado quebrado do anel se
movimentasse de forma ainda mais solta
na ranhura que estava a aumentar
rapidamente e causou a lavagem
•Trepidação do anel devido a uma folga na
altura demasiado grande do anel. Este
estado pode verificar-se, quando na
revisão do motor é utilizado apenas um
novo conjunto de anéis, apesar das
ranhuras do anel no pistão já estarem
desgastadas. A folga demasiado grande
causa a trepidação dos anéis, podendo
quebrar-se. Uma outra causa para uma
folga na altura demasiado elevada do
anel pode ser a utilização de um jogo de
anéis errado. A altura do anel pode ser
demasiado baixa, fazendo com que a
folga na ranhura seja demasiado grande
logo na montagem.
•Este dano também pode ser provocado
por um pistão impróprio para a finalidade
de utilização. Devido à carga e ao tempo
de funcionamento necessários, os pistões
para motores diesel estão equipados com
um suporte do anel de ferro fundido com
teor de níquel. Por causa dos custos, nos
motores diesel apenas costumam ser
instalados pistões sem suporte do anel
quando é esperado um tempo de
funcionamento reduzido. Isso pode ser
o caso, por exemplo, em máquinas
agrícolas. Se um pistão sem suporte do
anel tiver de resistir a um tempo de
funcionamento prolongado ou a uma
representada devido à colisão contínua.
Depois de a lavagem ter chegado
finalmente à superfície do pistão, os
fragmentos do anel de segmento
penetraram entre a superfície do pistão
e a cabeça do cilindro, onde provocaram
danos adicionais nestes dois
componentes.
quilometragem elevada, a resistência ao
desgaste das ranhuras do anel pode não
ser suficiente para a vida útil esperada do
motor. Devido ao desgaste natural, a
dimensão da ranhura irá dilatar de tal
forma, que podem ocorrer uma trepidação
e também uma ruptura do anel.
Identificar e eliminar – danos nos pistões | 51
3.6 | Rupturas do pino do pistão
3.6.1
Generalidades sobre
rupturas do pino do pistão
As rupturas do pino podem ser provocadas
devido a uma sobrecarga em falhas de
combustão, ao efeito de partículas
estranhas ou a um defeito de material. No
caso de um defeito de material, a fissura
começa, na maior parte dos casos, com
uma inclusão de escórias alinhadas.
Contudo, esta situação pode ser
comprovada em laboratório com uma
análise do material.
52 | Identificar e eliminar – danos nos pistões
Uma utilização excessiva ou imprópria de
produtos de auxílio de arranque (spray de
arranque do motor) equivale aos efeitos de
falhas de combustão graves.
Em funcionamento, a pressão dos gases
de combustão sobre o pistão faz com que
o pino do pistão seja flectido por completo
e deformado de forma oval. Devido à
deformação oval, no caso de uma
sobrecarga nas extremidades do pino pode
formar-se inicialmente uma fissura
longitudinal, que pode começar no diâmetro
externo ou interno do pino. Nesse caso, a
fissura continua como ruptura devido à
fadiga no sentido do centro do pino.
Na área de maior esforço de cisalhamento
e flexão, entre o furo do pino do pistão
e o pé da biela, o sentido altera-se numa
fissura transversal, o que acaba por
provocar a ruptura de todo o pino.
Contudo, para além dos danos aqui
mencionados também podem ocorrer
rupturas com origem em quaisquer outros
danos do pino ou devido a um erro de
têmpera.
Rupturas do pino do pistão | 3.6
3.6.2
Pino do pistão
quebrado
Fig. 1
Descrição
Devido a uma fissura transversal, o pino
do pistão (fig. 1) está completamente
quebrado na transição entre a biela e o
furo do pino do pistão. O fragmento
mais curto tem uma fenda a todo o
compri­mento. As superfícies de ruptura
apresentam sinais de fadiga.
Avaliação
Pressupondo que não se trata de um
defeito do material, as rupturas do pino
são sempre uma consequência de
sobrecargas. Contudo, os defeitos do
material podem ser sempre detectados
através de uma análise do material do pino
quebrado.
Devido à deformação oval do pino do
pistão nos furos do pino do pistão, no
caso de uma sobrecarga forma-se nas
extremidades do pino primeiro uma fissura
longitudinal, que pode começar tanto na
superfície externa como no furo interior.
Nesse caso, a fissura continua como
ruptura devido à fadiga no sentido do
centro do pino. Na área de maior esforço
de cisalhamento e flexão, entre o furo do
Causas possíveis
•Falhas de combustão em motores a
gasolina ou diesel, em especial devido
a uma combustão detonante.
• Golpes de líquido.
pino do pistão e o pé da biela, o sentido
altera-se numa fissura transversal, o que
acaba por provocar a ruptura de todo o
pino.
A fig. 2 mostra que uma primeira fissura
superficial pode ser provocada não apenas
por uma sobrecarga, mas também por um
manuseamento impróprio do pino do
pistão durante a montagem. Na parte da
frente do pino quebrado é nitidamente
visível que a fissura superficial teve
origem numa pancada (golpe de martelo).
Esta situação comprova que uma fissura
superficial existente – mesmo em caso de
uma solicitação normal – pode progredir
para uma ruptura devido à fadiga e, em
último caso, para uma ruptura total.
Fig. 2
•Manuseamento impróprio dos pinos do
pistão durante a montagem.
•Sobrecarga do pino devido ao aumento
da potência do motor.
•Enfraquecimento do pino devido a
medidas de tuning (redução do peso).
• Utilização do pino errado
(p. ex. pino perfilado).
Identificar e eliminar – danos nos pistões | 53
3.7 | Danos nos anéis de retenção do pino
3.7.1
Generalidades sobre
danos nas retenções do
pino do pistão
Como retenção do pino do pistão são
utilizados anéis elásticos ou anéis Seeger.
Ambos os tipos podem quebrar em
funcionamento ou saltar ou serem
expulsos da ranhura no pistão.
A ruptura dos anéis de retenção ou a
quebra das extremidades do anel deve-se
sempre a uma sobrecarga ou a um
manuseamento impróprio na montagem
dos anéis de retenção.
54 | Identificar e eliminar – danos nos pistões
Os anéis de retenção apenas são
submetidos a cargas no sentido axial,
quando é forçado um movimento axial
sobre o pino do pistão. Um desvio da biela
ou uma biela oscilante, na maior parte das
vezes assimétrica, faz o eixo do pino do
pistão e o eixo do veio do pistão saírem do
paralelismo e causa exactamente este
movimento axial do pino.
Neste caso, o pino do pistão bate
numa sequência alternada e
extraordinaria­mente rápida contra os
anéis de retenção do pino do pistão e
expulsa-os gradualmente da ranhura.
Em seguida, os anéis são expulsos
adicionalmente até ao trajecto do cilindro,
onde são friccionados devido ao desgaste.
Os anéis de retenção acabam por quebrar.
Algumas peças ficam entaladas entre o
pistão e o cilindro e outras são
projectadas de um lado para o outro
através da força de inércia na reentrância
dos furos do pino do pistão e causam nesse
local desgastes consideráveis do material.
Não é raro alguns fragmentos passarem
através do furo interior do pino do pistão
para o outro lado do pistão e causarem
também aí danos graves.
Danos nos anéis de retenção do pino | 3.7
3.7.2
Danos nos pistões
devido a anéis de retenção
do pino quebrados
Descrição I
A extremidade dos furos do pino está
muito desgastada de ambos os lados do
pistão. Os danos prolongam-se em parte
para cima, até à área do anel (fig. 1).
Um anel de retenção já não se encontrava
na ranhura de retenção quando o pistão
foi desmontado. Saltou para fora em
funcionamento e quebrou-se. O segundo
anel de retenção está danificado, mas
ainda se encontrava montado na
respectiva ranhura quando o pistão foi
desmontado. Por faltar o anel de retenção
do pino, o pino do pistão saiu para fora em
funcionamento, até ao trajecto do cilindro.
Aparentemente, a parte da frente do pino
esteve durante muito tempo em contacto
com o trajecto do cilindro.
Desse modo, a parte da frente apresenta
um desgaste abaulado (fig. 3). As marcas
de funcionamento do pistão apresentam
uma forma muito assimétrica.
Fig. 1
Fig. 2
Fig. 3
Identificar e eliminar – danos nos pistões | 55
3.7 | Danos nos anéis de retenção do pino
Descrição II
Neste caso, um funcionamento oblíquo
também causou a expulsão do anel
de retenção do pino. Devido ao
funcionamento oblíquo do pistão no
cilindro e à carga unilateral exercida no
pino do pistão, este quebrou-se (fig. 3),
provocando assim uma ruptura do pistão
(fig. 2). Na figura 1 são nitidamente
visíveis as marcas de funcionamento
assimétricas como consequência do
funcionamento oblíquo do pistão no
cilindro.
Fig. 1
Fig. 2
Fig. 3
56 | Identificar e eliminar – danos nos pistões
Danos nos anéis de retenção do pino | 3.7
Avaliação
Em funcionamento, os anéis de retenção
do pino, em forma de anéis elásticos ou
anéis Seeger, apenas são comprimidos
para fora ou expulsos através de um
impulso axial do pino do pistão.
O requisito é estarem correctamente
instalados e não serem danificados. Um
impulso axial ocorre sempre que o eixo
do pino do pistão não esteja em
funcionamento paralelo face ao eixo da
Causas possíveis
Impulso axial do pino do pistão com
o motor em funcionamento devido a:
• Deformação ou torção da
biela.
•Pés de biela com furo oblíquo
(falta de paralelismo do eixo).
• Cilindros com furo oblíquo.
cambota. Isso ocorre predominantemente
quando uma biela deformada causa uma
posição muito oblíqua do pistão. Desse
modo, nos movimentos de elevação ocorre
um impulso axial alternado, fazendo com
que o anel de retenção que se encontra
no sentido da pressão principal seja
praticamente expulso. O anel de retenção
que saltou para fora fica então entalado
entre os pinos do pistão que saem para
fora, o pistão e o trajecto do cilindro.
Nesse local, o anel de retenção fica sujeito
a desgaste e acaba por quebrar-se em
várias partes. Conforme apresentado
na fig. 2, devido à força de inércia no
movimento ascendente e descendente do
pistão, as partes expulsam após muito
pouco tempo o material do pistão. Nesse
processo, determinados fragmentos
também passam pelo pino oco do pistão e
provocam danos correspondentes também
do lado oposto do pistão.
•Folga excessiva do apoio da biela,
em especial junto com bielas
assimétricas.
•Utilização de anéis de retenção antigos
ou danificados.
•Anéis de retenção montados
incorrectamente.
Identificar e eliminar – danos nos pistões | 57
3.8 | Marcas de desgaste nos furos do pino do pistão
3.8.1 Generalidades sobre
marcas de desgaste nos
furos do pino do pistão
As marcas de desgaste nos furos do pino
do pistão podem ocorrer como causa
primária ou secundária de marcas de
desgaste no corpo do pistão.
Uma vez que o apoio do pino nos furos
do pino do pistão não é necessariamente
alimentado com óleo e apenas está
disponível óleo pulverizado ou
centrifugado, as marcas de desgaste nas
bronzinas do pino do pistão são quase
sempre marcas de desgaste típicas de
funcionamento a seco com superfícies
muito rasgadas e soldaduras do material.
As marcas primárias de desgaste nos
furos do pino do pistão nos pinos com
apoio flutuante são causados devido
a uma folga insuficiente ou a um
encravamento do desvio.
Isto reduz a mobilidade do pino do pistão
na camisa da biela. Neste caso, o pino é
obrigado a rodar nos furos do pino. No
entanto, a folga do pino com apoio
flutuante é demasiado pequeno nos furos
do pino do pistão.
58 | Identificar e eliminar – danos nos pistões
A consequência inevitável é um forte
aquecimento e, assim, a falha das
condições de lubrificação em
funcionamento a seco.
Devido ao elevado aquecimento, o pistão
também se dilata muito mais na área dos
furos do pino do pistão no corpo. Isso
pode causar posteriormente também aqui
uma falta de folga, um funcionamento a
seco e marcas de desgaste (ver também
3.1.3 Marcas de desgaste ao lado dos
respectivos furos do pino).
Para os pinos do pistão que são
encolhidos na biela, a folga no furo do
pino do pistão é dimensionado para que
ali se possa formar sempre uma película
de óleo com uma espessura suficiente. No
caso de uma reutilização de bielas
encolhidas, deve prestar atenção a que
o furo na biela não esteja empenado ou
apresente outro tipo de dano. Caso
contrário, o pino do pistão pode
deformar-se de tal forma no estado
encolhido que a folga nos furos do pino do
pistão não seja suficiente, o que poderá
favorecer a formação de ligeiras marcas
de desgaste.
Na montagem do pistão no motor, o pino
do pistão deve ser sempre oleado
generosamente, de modo a existir
lubrificante suficiente para as primeiras
rotações.
Nota importante:
No encolhimento do pino do pistão na
biela, além da lubrificação do pino
mencionada acima, deve certificar-se de
que não deve verificar a mobilidade do
apoio do pino imediatamente após a
instalação do pino, efectuando um
movimento basculante do pistão.
Imediatamente após a instalação do
pino frio na biela quente ocorre uma
compensação de temperatura entre os
dois componentes. Desse modo, o pino do
pistão pode ficar muito quente e
expandir-se ao ponto de ficar preso no furo
frio do pino. Se o apoio for movimentado
neste estado, isso pode provocar um
primeiro ponto de fricção ou de desgaste,
que durante o funcionamento causa uma
mobilidade reduzida do apoio e, desse
modo, a uma fricção e formação de calor
mais elevadas. Por essa razão, os
componentes montados devem primeiro
arrefecer suficientemente antes de
proceder a uma verificação da mobilidade.
As marcas secundárias de desgaste nos
furos do pino do pistão são inicialmente
causadas por marcas de desgaste graves
no corpo do pistão. Neste processo, todo
o pistão pode aquecer ao ponto de a
lubrificação também falhar nos furos do
pino do pistão. Por parte, os resíduos das
marcas de desgaste no corpo também são
transportados pelo fluxo para o apoio do
pino.
Marcas de desgaste nos furos do pino do pistão | 3.8
3.8.2
Marcas de desgaste nos
furos do pino do pistão
(pino do pistão com apoio
flutuante)
Descrição
O pino do pistão causou um forte desgaste
nos furos do pino do pistão. O material do
pistão ficou praticamente soldado na
superfície do pistão (fig. 1). O pino do
pistão ficou azul na área da camisa da
biela. O corpo do pistão não apresenta
marcas de desgaste.
Fig. 1
Avaliação
A cor azul do pino do pistão na área da
camisa da biela indica que existia aqui
uma falta de folga, pelo que o pino do
pistão não conseguia rodar na camisa da
biela ou rodava com dificuldade. Por isso,
a rotação do pino do pistão ocorreu
apenas no furo do pino do pistão.
Contudo, a folga de um pino do pistão com
apoio flutuante é demasiado pequena para
esta situação. A fricção mais elevada
provocou um aquecimento excessivo no
apoio, tornando a película de óleo ineficaz
e causando as marcas de desgaste do
pino.
Causas possíveis
•A folga entre a camisa da biela e o pino
do pistão estava dimensionada de uma
forma demasiado estreita.
•A folga na camisa da biela pode ter sido
neutralizada devido a um desvio da
biela, fixando o pino.
•O apoio do pino não foi lubrificado na
montagem do pistão.
Nota importante:
Para que exista uma lubrificação suficiente
para as primeiras rotações do motor e não
ocorrer um ponto de fricção logo no
arranque do motor, é essencial olear
generosamente o apoio do pino durante a
montagem do pistão.
Identificar e eliminar – danos nos pistões | 59
3.8 | Marcas de desgaste nos furos do pino do pistão
3.8.3 Marcas de desgaste nos
furos do pino do pistão
(biela encolhida)
Descrição
Aparentemente, o pistão funcionou
apenas muito pouco tempo. Não existem
resíduos no topo e marcas de
funciona­mento. O pino do pistão
apresenta desgaste nos dois furos
superiores do pino do pistão, isto é, do
lado sujeito à pressão (fig. 1). A superfície
das marcas de desgaste está limpa até ao
metal. Não existem sinais de óleo
queimado.
Avaliação
O pistão não apresenta praticamente
quaisquer marcas de funcionamento e só
pode ter funcionado por muito pouco
tempo. Por esse motivo, é possível
Causas possíveis
•O apoio do pino poderá não ter sido
lubrificado antes de o pistão ser
montado no motor.
•No encolhimento do pino do pistão na
biela, procedeu-se imediatamente após
a instalação do pino no respectivo apoio
60 | Identificar e eliminar – danos nos pistões
Fig. 1
assumir que o pino do pistão desgastou-se
durante as primeiras rotações do motor.
As marcas de desgaste limpas até ao
metal são (um) indício para uma falta de
óleo no apoio do pino.
à verificação da mobilidade, efectuando
um movimento basculante do pistão.
Neste momento, o apoio pode ser
afectado devido às diferenças de
temperatura invulgares dos
compo­nentes, que não se verificam
em funcionamento.
Marcas de desgaste nos furos do pino do pistão | 3.8
3.8.4
Marcas de desgaste nos
furos do pino do pistão
(com marcas de desgaste
no corpo do pistão)
Descrição
O pistão desgastou-se em toda a
circunferência, com foco na cabeça do
pistão (fig. 2). Os anéis de vedação
prenderam nas ranhuras do anel. Existem
marcas de desgaste nos dois furos do pino
do pistão.
Fig. 2
Avaliação
Uma vez que o foco das marcas de
desgaste se situa na cabeça do pistão,
o dano deve ter começado neste local na
sequência de falhas de combustão.
Posteriormente, os anéis de segmento
prenderam e as marcas de desgaste
passaram a incidir com uma força cada vez
maior sobre o corpo. A seguir, os gases de
combustão que passaram pelos anéis de
vedação presos aqueceram de tal forma
o pistão, que a película de óleo tornou-se
ineficaz no apoio do pino, ocorrendo
também aqui marcas de desgaste.
Causas possíveis
•Falhas de combustão que provocam uma
combinação de marcas de desgaste de
folga e de funcionamento a seco na
cabeça e no corpo do pistão e,
posteriormente, também as marcas
de desgaste no apoio do pino.
Identificar e eliminar – danos nos pistões | 61
3.9 | Ruídos no pistão
3.9.1
Generalidades sobre
ruídos no pistão
Os ruídos de funcionamento dos pistões
podem ser provocados por diversos
factores de influência com o motor em
funcionamento.
•Basculamento do pistão devido a folga
demasiado grande:
O pistão bascula devido a um furo do
cilindro efectuado demasiado grande ou
a desgaste/abatimento do material, o
que é impulsionado pelo movimento de
oscilação da biela e da inversão de
movimento do pistão no cilindro e bate
em especial com a cabeça do pistão
contra o trajecto do cilindro.
•Não foi respeitado o sentido de
montagem do pistão:
De modo a efectuar a inversão de
movimento do pistão antes do ponto
morto superior e antes do início do
curso de explosão, o eixo do pino do
pistão está desalinhado do eixo em
poucos milímetros, no sentido do lado
de pressão do pistão. Se o pistão for
instalado no cilindro rodado em 180°,
ficando o pino do pistão desalinhado do
eixo para o lado errado, a inversão de
movimento do pistão ocorre no momento
errado. Desse modo, o basculamento do
pistão efectua-se com uma força muito
maior e também de forma mais ruidosa.
62 | Identificar e eliminar – danos nos pistões
•Basculamento do pistão devido a muito
pouca folga no apoio do pino:
A folga entre o pino do pistão e a camisa
da biela pode ser efectuada demasiado
pequena ou também pode ser excedida
devido a um encravamento ou torção em funcionamento. Isto ocorre
principalmente devido a um desvio da
biela (deformação e torção).
•Colisão do pistão no sentido do pino:
Uma colisão lateral do pistão contra o
furo do cilindro é quase sempre
provocada pela biela. Devido a um
desvio da biela (deformação e
principalmente devido a torção) o pistão
executa no movimento de elevação um
trajecto oscilante no eixo longitudinal
do motor, provocando que o pistão bata
alternadamente contra o cilindro.
O mesmo efeito é causado por bielas
assimétricas ou por um apoio
descentrado do pistão causado pela
biela.
•Colisão alternada do pino do pistão
contra os anéis de retenção do pino do
pistão:
Um impulso axial no pino do pistão é
sempre uma consequência de um desvio
entre o eixo do pino do pistão e o eixo
da cambota. Conforme descrito no
ponto anterior, as causas mais
frequentes para estas avarias são uma
deformação ou torção, bem como uma
assimetria na biela. No entanto, um
desvio demasiado grande (moentes da
biela na cambota) pode provocar uma
oscilação lateral do apoio da biela, em
especial com rotações baixas. Desse
modo, o pino do pistão emperra no pé
da biela e o movimento de oscilação no
furo do pino do pistão faz com que seja
empurrado de um lado para o outro.
A consequência é o bater do pino do
pistão contra os anéis de retenção do
pino.
Ruídos no pistão | 3.9
3.9.2
Pontos de encosto radiais
na barra de fogo
Descrição
A barra de fogo apresenta pontos de
pancadas no sentido de basculamento
(fig. 1). No corpo do pistão existes marcas
de funcionamento mais acentuadas para
cima e para baixo do que no centro do
corpo.
Fig. 1
Avaliação
Um ruído no pistão perceptível para o
exterior como muito perturbante, é
causado em especial devido ao batimento
da cabeça do pistão contra os trajectos do
Causas possíveis de pontos de
encosto no sentido de basculamento
•Folga de montagem demasiado grande
e, desse modo, uma má guia do pistão
causada por cilindros mandrilados ou
brunidos excessivamente.
•Não foi respeitado o sentido de
montagem no caso de pistões
desalinhados no eixo.
•Apoio do pino com mobilidade reduzida:
devido à mobilidade reduzida, a cabeça
do pistão bate no plano de basculamento contra o trajecto do cilindro.
As causas são:
• folga demasiado pequena no pé da
biela ou no furo do pino.
cilindro. Dependendo da causa, a barra de
fogo bate no sentido de basculamento ou
no plano de ovalidade (sentido do pino)
contra a parede do cilindro.
• Ajustamento demasiado estreito do
pino do pistão na camisa da biela
(biela encolhida). No encolhimento do
pino do pistão e num ajustamento
demasiado estreito do pino no pé da
biela, este último deforma-se no
sentido das espessuras mais
pequenas da parede. Neste processo,
o pé da biela e o pino do pistão
assumem uma forma oval.
• no caso de bielas encolhidas:
estreitamento da folga entre os pinos
do pistão e os pistões devido ao
empeno do pino do pistão resultante
de os furos nos pés da biela já não
serem exactamente redondos do
ponto de vista geométrico.
•pino do pistão desgastado.
Causas possíveis de pontos de
encosto no sentido do pino
•No caso de um desvio da biela, em
especial se a biela estiver torcida ou se
o apoio da biela apresentar uma folga
excessiva, a cabeça do pistão oscila no
sentido do pino e bate contra o cilindro.
•Desvio da biela (deformação/torção): é
causado um impulso axial alternado no
pino do pistão, fazendo com que este
bata alternadamente contra os anéis de
retenção.
Identificar e eliminar – danos nos pistões | 63
3.10 | Cilindros e camisas do cilindro
64 | Identificar e eliminar – danos nos pistões
Cilindros e camisas do cilindro | 3.10
3.10.1
Fissuras longitudinais
da camisa
Fig. 1
Descrição
A fissura é normalmente vertical e o seu
início é na maior parte das na borda da
camisa, no sentido vertical. Em parte,
também são afectas camisas secas, por
terem uma espessura da parede do
cilindro relativamente fina.
Avaliação
As fissuras da camisa deste tipo são
frequentemente provocadas por um
manuseamento descuidado (pancadas).
Mesmo que a camisa não sofra
imediatamente um dano visível, uma
Causas possíveis
•Manuseamento impróprio ou
descui­dado das camisas durante o
transporte ou a reparação e danos daí
resultantes devido a fissuras e
ranhuras.
microfissura ou uma ranhura pode
provocar uma ruptura no funcionamento
posterior do motor e, dessa forma, uma
falha. Conforme descrito no caso anterior,
estes danos também podem ser causados
por um assentamento incorrecto da borda
ou devido a sujidade entre a camisa e o
bloco do cilindro. As fissuras longitudinais
provocadas por um assentamento
incorrecto da borda ocorrem
frequentemente em conjunto com
fissuras transversais.
• Golpes de líquido.
•Partículas estranhas por baixo de
superfícies de vedação ou de contacto.
• Assentamento incorrecto da borda
(ver também 3.10.2 Ruptura da borda na
camisa do cilindro).
•Eliminação de material no rebordo da
camisa devido a uma combustão
detonante e ao enfraquecimento daí
resultante da camisa do cilindro.
Identificar e eliminar – danos nos pistões | 65
3.10 | Cilindros e camisas do cilindro
3.10.2
Ruptura da borda na
camisa do cilindro
Descrição
A borda separou-se por completo da
camisa do cilindro (fig. 1). O início da
fissura é na base do rebordo inferior da
borda da camisa e passa de forma oblíqua
para cima, com um ângulo de aprox. 30°.
Avaliação
Responsáveis por este tipo de dano são
momentos de flexão, provocados em caso
de uma montagem incorrecta (sujidade e
defeitos de forma). São várias as causas
que resultam nestas rupturas. Na maioria
dos casos, a borda da camisa do cilindro é
expulsa logo ao apertar a cabeça do
cilindro. Nas gerações mais recentes de
motores para veículos comerciais com
sistema de injecção de bomba injectora ou
Common Rail, o bloco do motor está
sujeito a cargas mais elevadas por causa
das pressões de combustão superiores.
Nestes modelos, a utilização de aço muito
duro nas juntas da cabeça do cilindro, que
se prende com a construção, pode
provocar após uma quilometragem
elevada um empeno do bloco do motor na
área do apoio da borda da camisa. A
deformação da superfície de apoio não
pode ser detectada a olho nu, sem a
utili­zação de meios auxiliares adequados.
Um método simples para verificar este
empeno é a utilização de tinta-da-china.
É aplicada uma camada muito fina de
tinta-da-china sobre a superfície de apoio
da borda da camisa junto ao bloco do
motor. Em seguida, instala-se a camisa
nova sem vedações e comprime-se a
camisa no assentamento. Depois retira-se
66 | Identificar e eliminar – danos nos pistões
Fig. 1
­ ovamente a camisa. Agora toda a
n
circunfe­rência da superfície de apoio junto
à camisa deve estar uniformemente
coberta com tinta-da-china. Se algumas
partes da superfície não tiverem entrado
em contacto com a tinta, é necessário
rectificar o assentamento da camisa.
Fig. 2
A melhor forma de efectuar esta
rectificação é numa mandriladora
estacionária ou num torno plano móvel
para bordas da camisa. Esta é a única
forma de assegurar o paralelismo do plano
face à superfície do cárter (fig. 2).
Cilindros e camisas do cilindro | 3.10
Causas possíveis
•Não foram utilizadas as vedações
prescritas (as vedações que não são de
origem possuem parcialmente uma
forma e um diâmetro diferentes.).
•Não foram respeitados os binários de
aperto e ângulos de rotação prescritos
pelo fabricante do motor.
•O assentamento da camisa no bloco do
motor não foi limpo cuidadosamente.
•Não estavam asseguradas a esquadria
e/ou a superfície plana do
assentamento da borda (fig. 2 e 5).
•Na rectificação do assentamento da
camisa não foi respeitada a forma
correcta. A forma do assentamento da
camisa tem de corresponder à forma da
camisa do cilindro. A transição da
superfície da borda para o diâmetro do
ajuste fino tem de estar provida de um
rebordo com 0,5–1,0 milímetros X 45°
(C), para evitar um assentamento da
concavidade da borda da camisa no
rebordo. A não observância pode causar
uma expulsão ligeira da borda ao apertar
a cabeça do cilindro (fig. 3). Além disso,
é necessário ter cuidado para que o raio
do arredondamento no assentamento da
camisa (D) na fig. 4 não seja demasiado
grande, a fim de a camisa não assentar
no rebordo exterior ou interior da borda
da camisa.
•Se a borda da camisa não apresentar a
medida prescrita da saliência para além
da superfície de vedação do cilindro ou
se ficar um pouco recuada (fig. 6), a
camisa não é comprimida o suficiente
durante a montagem sobre o
assentamento da camisa.
Em funcionamento, o movimento
oscilante do pistão pode provocar o
mesmo movimento na camisa.
As forças exercidas permanentemente
por esse movimento podem causar a
ruptura da borda da camisa. Se for
necessário rectificar a área de apoio da
borda da camisa durante uma revisão do
motor, podem ser colocadas anilhas de
compensação de aço ou camisas com
uma borda com sobremedida, de modo a
assegurar a saliência necessária da
camisa em relação à superfície do
cilindro. Deve dar-se preferência a uma
camisa do cilindro com uma borda com
sobremedida* em detrimento da
colocação de anilhas de compensação,
por essa solução ser a mais estável do
ponto de vista técnico.
Adicionalmente nas camisas húmidas do
cilindro:
•Apoio da borda da camisa desgastada
no motor após um tempo de
funcionamento prolongado.
•Número incorrecto de vedações.
•Utilização de produtos de vedação na
montagem.
Fig. 3
Fig. 4
Fig. 5
Adicionalmente nas camisas secas do
cilindro:
•Erro de montagem devido a uma pressão
de compressão demasiado elevada
(Press-fit).
Fig. 6
* A Motor Service fornece para a maior parte dos motores camisas do cilindro com uma borda com sobremedida.
Para mais detalhes, consulte o catálogo actual “Pistões, cilindros, conjuntos”.
Identificar e eliminar – danos nos pistões | 67
3.10 | Cilindros e camisas do cilindro
3.10.3
Cavitação nas
camisas de cilindro
Descrição
A camisa húmida do cilindro apresenta na
área da camisa de água fortes marcas de
cavitação. Estas marcas são tão extensas,
que já se formou um furo no interior do
cilindro.
Avaliação
A cavitação ocorre com maior frequência
no plano de basculamento do pistão (do
lado da pressão ou da contrapressão) e é
provocada por vibrações da parede do
cilindro. As oscilações de alta frequência
são causadas pela pressão de combustão,
as forças laterais do pistão e a inversão de
movimento no ponto morto inferior e
superior. Quando a água de refrigeração
68 | Identificar e eliminar – danos nos pistões
Fig. 2
Fig. 1
Fig. 3 Secção transversal da camisa do
cilindro
deixa de conseguir acompanhar as
oscilações na parede do cilindro, essa
situação faz com que a película de água se
desprenda por momentos da camisa do
cilindro. Nesse processo forma-se uma
zona de vácuo onde se formam bolhas de
vapor, que implodem a uma velocidade
extraordinariamente elevada ao
ressaltarem da parede do cilindro. Quando
as bolhas implodem, a água expulsa pelas
bolhas embate repentinamente sobre a
superfície do cilindro. A energia resultante
do embate solta partículas muito finas da
superfície do cilindro. Com o tempo, é
expulso tanto material, que se formam
autênticos buracos (lavagem). Uma
particularidade na cavitação é que os
furos abrem-se para o interior (fig. 3),
formando cavidades no material, sendo
esta a origem do termo cavitação.
Cilindros e camisas do cilindro | 3.10
Causas possíveis
•Não foi respeitada a folga correcta do
pistão (remontagem de pistões já
usados ou cilindros demasiado grandes).
•Defeito de forma do apoio da borda da
camisa – assentamento incorrecto ou
impreciso da camisa no cárter (ver
também 3.10.2 Ruptura da borda na
camisa do cilindro).
•Falta o enchimento prescrito de
anticongelante com protecção contra a
corrosão ou a água de refrigeração com
os aditivos correspondentes. O agente
de protecção contra corrosão contém
inibidores que previnem a formação de
espuma. Contudo, estes inibidores
decompõem-se com o decorrer do
tempo. Por isso, é necessário substituir
o agente de protecção contra corrosão a
cada 2 anos e estabelecer a proporção
correcta da mistura.
•Utilização de líquidos de arrefecimento
impróprios, como água salgada (água
do mar), água agressiva ou ácida ou
outros líquidos.
•Pressão prévia insuficiente no sistema
de refrigeração: Não é assegurada a
pressão prévia do radiador devido a
uma tampa imprópria do radiador
(manutenção demasiado reduzida
da pressão devido a uma válvula de
sobrepressão avariada) ou a fugas no
sistema de refrigeração. Se for
respeitada a pressão prévia prescrita do
sistema de refrigeração, a temperatura
de ebulição do líquido de arrefecimento
é mais elevada do que a pressão
atmosférica. A pressão prévia no
sistema de refrigera-ção não permite
eliminar a causa da formação de bolhas
de vapor, no entanto permite evitar a
formação de bolhas.
•Utilização de anéis de vedação errados
ou a utilização propriamente dita de
massa vedante ou silicone na borda da
camisa.
•Temperatura de funcionamento
demasiado baixa do motor: Se um
motor não alcançar a temperatura de
funcionamento normal, como resultado
de determinadas condições de
utilização ou também de avarias do
termóstato, não é possível estabelecer
sobrepressão no sistema de
refrigeração, por a dilatação térmica do
líquido de arrefecimento ser inferior.
Devido a uma temperatura de
funcionamento demasiado baixa os
pistões também não apresentam a
dilatação térmica correcta. Desse modo,
funcionam com uma folga superior do
pistão. Ambas as situações favorecem
a formação de bolhas e, desse modo,
a cavitação.
•Montagem de anéis de vedação no
entalhe na borda da camisa (fig. 4).
Neste local só podem ser utilizados
anéis de vedação, se tal for
expressamente previsto pelo fabricante.
Borda saliente da camisa
Anel em tombac
Entalhe
O-ring
Fig. 4
Identificar e eliminar – danos nos pistões | 69
3.10 | Cilindros e camisas do cilindro
3.10.4
Desgaste irregular
da superfície de
deslizamento
Descrição
Os furos do cilindro apresentam sinais de
desgaste irregular com alguns pontos de
polimento de alto brilho (fig. 2). Os pistões
não apresentam qualquer desgaste ou
pontos de fricção. O motor perdeu óleo
nos pontos de vedação e, em particular,
nos anéis de vedação do veio radial. Na
fig. 1 é possível observar nitidamente a
corrosão na superfície externa da camisa,
que causou uma falta de circularidade do
cilindro no estado montado.
Fig. 1
Avaliação
Marcas de funcionamento irregulares
e de alto brilho nas superfícies de
deslizamento nos cilindros indicam
sempre um empeno do cilindro. Em
particular as camisas húmidas ou secas
do cilindro podem empenar imediatamente
após a montagem. Os anéis de segmento
70 | Identificar e eliminar – danos nos pistões
não conseguem vedar correctamente um
cilindro empenado contra óleo ou contra
gases de combustão. O óleo passa pelos
anéis de segmento para a câmara de
combustão e é queimado. Além disso,
a grande quantidade de gases de
combustão que passa pelo pistão faz
aumentar a pressão no bloco do motor.
Fig. 2
Esta sobrepressão resulta na perda de
óleo em vários pontos de vedação no
motor, em particular nos anéis de vedação
do veio radial. Além disso, o óleo é
comprimido através das guias de válvula
para os canais de aspiração e de gases de
escape e é, em seguida, aspirado pelo
motor e queimado ou expulso.
Cilindros e camisas do cilindro | 3.10
Causas possíveis
•Aperto irregular ou errado dos
parafusos da cabeça do cilindro.
•Superfícies rugosas do bloco e da
cabeça do cilindro.
•Roscas sujas ou empenadas dos
parafusos da cabeça do cilindro.
•Juntas da cabeça do cilindro impróprias
ou erradas.
•A causa para um empeno considerável
do cilindro pode ser um assentamento
incorrecto no cárter, uma borda saliente
errada da camisa e uma guia inferior da
camisa empenada e/ou desviada.
•Assentamento da camisa demasiado
solto ou apertado no cárter (nas
camisas secas do cilindro).
•Cilindros com aletas individuais têm de
assentar de forma exactamente paralela
no plano face ao bloco do motor e à
cabeça do cilindro. Se vários cilindros
possuírem uma cabeça do cilindro
conjunta, é necessário ter atenção para
que os cilindros com aletas tenham a
mesma altura. A existência e disposição
dos deflectores de ar são muito
importantes neste tipo de construção.
•Com camisas secas, nos furos cegos
dos cárteres ocorrem em funcionamento
frequentemente rugosidades
consideráveis devido a corrosão por
contacto (corrosão por atrito, fig. 1).
Neste caso, o furo cego do cilindro tem
de ser limpo com cuidado. Se não for
possível solucionar o problema apenas
com a limpeza, é necessário rectificar os
furos cegos do cilindro e montar, em
seguida, camisas do cilindro com uma
sobremedida exterior*. As camisas com
uma parede muito fina têm de encostar
em todo o comprimento e circunferência.
Se tal não acontecer, as camisas
deformam-se logo durante a montagem
nos furos cegos e seguramente ainda
mais em funcionamento.
No caso de camisas secas do cilindro
diferencia-se entre versões Press-fit e
Slip-fit. As camisas Press-fit são
montadas à pressão no bloco do motor e
têm de ser mandrilados e brunidas após
a instalação à pressão. As camisas
Slip-fit já apresentam a rectificação final
e são apenas inseridas no furo cego.
Devido à folga remanescente na camisa
Slip-fit entre a camisa e o furo cego do
cilindro, esta versão – ao contrário do
que acontece na camisa Press-fit – é
mais susceptível de causar problemas
de empeno e corrosão.
•Furos do cilindro empenados nos
blocos do cilindro sem camisas. Alguns
motores tendem a empenar na
montagem da cabeça do cilindro. Se
estes motores forem mandrilados e
brunidos de forma normal, poderão
resultar problemas de empeno durante
o funcionamento posterior.
Recomendação:
Nos blocos do cilindro sem camisas,
com cilindros mandrilados directamente
no bloco do cilindro, é recomendável
aparafusar uma placa de pressão
(denominada placa de brunimento) sobre
a superfície do cilindro antes rectificar o
mesmo. Excepto os canais de água, esta
placa de pressão apresenta exactamente
as mesmas aberturas que o bloco do
cilindro e tem uma espessura de vários
centímetros. O aparafusar e apertar com
o binário de aperto definido dos parafusos
da cabeça do cilindro permite criar,
durante a rectificação do cilindro,
condições de tensão iguais às registadas
com a cabeça do cilindro montada. Deste
modo, os empenos nos furos do cilindro,
que poderiam resultar ao apertar os
parafusos da cabeça, são criados de forma
definida e respeitados durante a
rectificação. Assim é assegurado que o
furo do cilindro seja praticamente redondo
e cilíndrico durante o funcionamento
posterior do motor (pressupondo uma
rectificação sem falhas).
* A Motor Service fornece camisas do cilindro com uma sobremedida exterior, para muitos motores.
Para mais detalhes, consulte o catálogo da Motor Service “Pistões, cilindros, conjuntos”.
Identificar e eliminar – danos nos pistões | 71
3.10 | Cilindros e camisas do cilindro
3.10.5
Pontos de brilho na área
superior da superfície de
deslizamento
Descrição
A superfície de deslizamento do cilindro
apresenta pontos polidos e de alto brilho
na área superior, em que já não é possível
identificar qualquer estrutura de
brunimento (fig. 1 e 2). O pistão em si não
apresenta quaisquer marcas de desgaste
significativas. Contudo, na barra de fogo
existem fortes depósitos de óleo
carbonizado.
O motor tem um consumo de óleo elevado.
Fig. 1
Fig. 3
72 | Identificar e eliminar – danos nos pistões
Fig. 2
Cilindros e camisas do cilindro | 3.10
Avaliação
Estes sinais de desgaste ocorrem quando
se forma em funcionamento uma camada
dura de óleo carbonizado na barra de fogo
do pistão devido a óleo carbonizado e
resíduos de combustão (fig. 3). Esta
camada possui propriedades abrasivas e
provoca em funcionamento um desgaste
mais elevado na área superior do cilindro
devido ao movimento ascendente e
descendente e à inversão de movimento
do pistão. O consumo excessivo de óleo
não é causado pelos pontos brilhantes em
si, uma vez que não se verifica uma forte
falta de circularidade do cilindro devido
aos pontos de polimento e os anéis de
Causas possíveis
•Entrada excessiva de óleo do motor na
câmara de combustão devido a um
turbocompressor avariado, uma
separação insuficiente do óleo na
ventilação do motor, vedações das
hastes de válvula, etc.
•Sobrepressão no bloco do motor devido
a um débito elevado de gases blow-by
ou a uma válvula de ventilação do bloco
do motor avariada.
segmento continuam a cumprir a sua
função de vedação.
Também não é afectada a lubrificação do
cilindro, uma vez que apesar da perda da
estrutura de brunimento nos veios de
grafite abertos, a superfície do cilindro
ainda consegue reter óleo suficiente. Na
avaliação deste tipo de dano, é importante
que no caso presente os pontos brilhantes
apenas ocorram em locais do cilindro que
entram durante o funcionamento em
contacto com a barra de fogo carbonizada.
Se os pontos brilhantes também existirem
em locais onde não passa a barra de fogo,
é mais provável que a causa do dano
se deva a um empeno do cilindro
(ver 3.10.4 Desgaste irregular da
superfície de deslizamento), a um
afogamento por combustível (ver 3.11.4
Desgaste de pistões, anéis de segmento
e cilindros devido a afogamento por
combustível) ou entrada de sujidade
(ver 3.11.3 Desgaste de pistões, anéis de
segmento e cilindros devido a sujidade).
•Rectificação final insuficiente do cilindro
e, desse modo, entrada elevada de óleo
na câmara de combustão (ver 3.11.5
Desgaste do anel de segmento logo
após a revisão do motor).
•Utilização de óleo do motor não
aprovados ou com uma qualidade
inferior.
Identificar e eliminar – danos nos pistões | 73
3.10 | Cilindros e camisas do cilindro
3.10.6
Fissura da camisa devido
a golpe de líquido
Descrição
A camisa apresenta na zona superior um
dano grave de fissura e marcas de
desgaste na superfície de deslizamento
(fig. 2 e 3). O pistão correspondente
também apresenta marcas de desgaste no
lado da pressão e da contrapressão. Na
superfície do pistão surgiu uma depressão
em forma de cavidade, na zona em que
existem as marcas de desgaste no corpo
(fig. 4).
Fig. 1
Fig. 2
Fig. 3
74 | Identificar e eliminar – danos nos pistões
Fig. 4
Cilindros e camisas do cilindro | 3.10
Avaliação
O cilindro sofreu um golpe de líquido em
funcionamento. A elevada pressão do
líquido rebentou a camisa e imprimiu uma
Causas possíveis
•Aspiração inadvertida de água ao
atravessar uma inundação, poças de
água ou extensões de água pouco
profundas ou devido à projecção de
grandes massas de água de veículos
que vão à frente ou estão a passar.
cavidade na superfície do pistão. Isto
expulsou material do pistão para fora, o
que causou um grande estreitamente da
folga nesta zona e resultou em marcas de
•Inundação do cilindro com água com o
motor parado, devido a fugas na junta
da cabeça do cilindro ou de fissuras em
componentes.
•Inundação do cilindro com combustível
com o motor parado, devido a bicos
injectores com fugas. A pressão residual
desgaste nos dois lados do pistão e na
camisa. Já não é possível apurar se o
golpe de líquido ocorreu durante o
funciona­mento ou no arranque do motor.
no sistema de injecção esvazia-se
através do bico com fuga para dentro do
cilindro. Nestes dois últimos casos
referidos, o dano mencionado ocorre no
arranque do motor.
Identificar e eliminar – danos nos pistões | 75
3.11 | Consumo excessivo de óleo
3.11.1
Generalidades sobre
consumo de óleo
O consumo de óleo total de um motor é
essencialmente composto pelo consumo
de óleo (óleo queimado na câmara de
combustão) e pela perda de óleo (fugas).
Ao contrário do que continua a ser aceite
por muitas pessoas, o consumo de óleo,
que entra na câmara de combustão
através dos pistões e dos anéis de
segmento, desempenha actualmente
um papel apenas secundário. O
desenvolvi­mento contínuo dos motores
permitiu melhorar e optimizar quase por
completo o desenho das peças, a
composição dos materiais e os processos
de fabrico. Por isso, o desgaste nos
cilindros, pistões e anéis de segmento
e o consumo de óleo daí resultante está
actualmente entre os aspectos menos
importantes.
Devido à complexidade da temática do
consumo de óleo, publicámos a brochura
específica “Consumo e perda de óleo”
na série de publicações “Assistência
técnica – Dicas & informações”. Os temas
abordados na brochura, são:
•Folga demasiado grande no
turbocompressor.
• Tubo de retorno de óleo entupido no
turbocompressor.
• Bombas de injecção desgastadas.
76 | Identificar e eliminar – danos nos pistões
Esta situação é comprovada pelas
elevadas quilometragens que são
alcançadas hoje em dia e pela redução do
número de danos no curso de combustão.
Contudo, o consumo de óleo, que passa
entre os anéis de segmento e a parede do
cilindro para a câmara de combustão, não
pode ser evitado com a tecnologia, mas
apenas minimizado. Os parceiros de
deslize, pistões, anéis de segmento
e trajectos do cilindro, requerem uma
lubrificação permanente para assegurar
um funcionamento sem fricção. Durante
a combustão, a película de óleo
remanescente sobre a parede do cilindro
está exposta a uma combustão muito
quente. Consoante a potência do motor,
a carga do motor e a temperatura, aqui
o óleo do motor evapora ou queima com
mais ou menos intensidade. Os valores de
referência para um consumo de óleo
normal situam-se entre 0,2 e, no máximo,
1,5 g/kWh.
O desgaste nos pistões, anéis de
segmento e cilindros, e o consumo de óleo
mais elevado e excessivo daí resultante,
não é, na maior parte dos casos de dano,
causado pelos componentes. O desgaste
dos componentes é quase sempre
provocado por uma ocorrência que exerce
o seu efeito do exterior. As principais
causas para um desgaste prematuro são
falhas de combustão devido a falhas na
carburação, sujidade que entra no motor
vinda do exterior, uma refrigeração
insuficiente do motor, falta de óleo, óleos
com a qualidade errada ou também erros
de montagem. Tudo isto provoca
posteriormente também um consumo de
óleo elevado. Nas seguintes páginas
encontram-se descrições detalhadas de
danos que afectam os pistões e os
cilindros.
•Saída de óleo para o sistema de
aspiração.
•Vedações das hastes de válvula e guias
de válvula desgastadas.
• Erro de montagem da cabeça do cilindro.
•Sobrepressão na carcaça do motor.
•Nível do óleo demasiado elevado.
•Falhas de combustão e afogamento por
combustível.
• Medida de saliência errada do pistão.
• Manutenção irregular.
• Utilização de óleos do motor
com uma qualidade inferior.
• Empeno do cilindro.
•Falha de rectificação ao mandrilar
e brunir.
•Taxa demasiado baixa de desobstrução
de veios de grafite.
• Bielas torcidas/deformadas.
•Anéis de segmento quebrados/
encravados/mal montados.
Consumo excessivo de óleo | 3.11
3.11.2
Erro de montagem do anel
de segmento do óleo
(consumo de óleo elevado
após a reparação do motor)
Fig. 1
Descrição
Os anéis não apresentam qualquer
desgaste visível ou mensurável. Os
pistões também não apresentam
características de desgaste (fig. 1).
Neste caso, o anel de segmento de óleo é
um anel de 3 peças, composto pela mola
expansora e as duas lâminas laterais. As
duas extremidades da mola expansora
encostam de forma romba entre si. Neste
caso, a mola expansora estava mal
montada e o último elemento sobreposto
no encosto (fig. 2).
Avaliação
Devido à montagem sobreposta da mola
expansora, é encurtado o perímetro e
Causas possíveis
•Já durante a montagem do pistão com os
anéis no furo do cilindro não foi
prestada atenção à montagem prescrita
da mola expansora.
traço de cor
verde
traço de cor
vermelha
recomendação
de montagem
lâmina
junta sobreposta
mola expansora
lâmina
Fig. 2
Fig. 3
elimina-se a tensão das lâminas. As
lâminas deixam de encostar rente à parede
do cilindro e já não conseguem recolher
o óleo. O óleo entra na câmara de
combustão, onde queima. O consumo
de óleo aumenta muito.
Normalmente as extremidades da mola
estão identificadas com cores diferentes,
p. ex.
• extremidade esquerda a verde.
• extremidade direita a vermelho.
Atenção:
Ambas as cores da mola expansora têm de
ficar visíveis após a montagem dos anéis
das lâminas. Por esse motivo, esta
identificação deve ser sempre verificada
antes da montagem dos pistões no furo do
cilindro – mesmo no caso de anéis de
segmento pré-montados (fig. 3).
Identificar e eliminar – danos nos pistões | 77
3.11 | Consumo excessivo de óleo
3.11.3
Desgaste dos pistões,
anéis de segmento
e trajecto do cilindro
devido a sujidade
(consumo de óleo
elevado)
Descrição
O pistão (fig. 1) apresenta marcas de apoio
do corpo de cor leitosa, e cinzenta
(lixadas) com pequenas estrias
longitudinais na barra de fogo e no corpo
do pistão. As estrias de torneamento que
surgem no processamento do pistão estão
completamente gastas no corpo.
A fig. 3 apresenta uma ampliação do
detalhe do corpo do pistão em que é
possível observar nitidamente o desgaste
abrasivo. A altura axial dos anéis de
segmento reduziu-se consideravelmente
através do desgaste e, desse modo,
também a tensão tangencial. Os flancos
dos anéis de vedação estão gastos, em
especial os do primeiro anel, bem como os
flancos das ranhuras do anel (fig. 2). Os
rebordos vivos e lubrificantes dos anéis de
segmento estão praticamente desfiados
e formou-se aí o que é designado por
rebarba (fig. 4). Na ampliação com
microscópio é possível identificar marcas
de arrasto nas superfícies dos flancos do
anel de segmento. Os cilindros estão
gastos de forma abaulada. O valor
superior do diâmetro situa-se aprox. no
centro do trajecto do anel.
Fig. 1
Fig. 2
Fig. 3
78 | Identificar e eliminar – danos nos pistões
Fig. 4
Consumo excessivo de óleo | 3.11
Avaliação
Estrias nos pistões e anéis de segmento,
marcas de apoio baças no corpo do pistão,
marcas de arrasto nos flancos do anel
(fig. 6 e 7), bem como um desgaste do
cilindro de forma abaulada (fig. 5) são
sempre uma consequência de partículas
estranhas abrasivas no circuito do óleo.
Os anéis de segmento com desgaste nas
superfícies de deslizamento e nos flancos
deixam de vedar os cilindros contra a
passagem de óleo para a câmara de
combustão. Ao mesmo tempo os gases de
combustão aumentam, que passam pelos
pistões, a pressão no bloco do motor.
Esta sobrepressão pode provocar
adicional­mente o aumento da saída de
óleo nos anéis de vedação do veio radial,
vedações das hastes de válvula e em
outros pontos de vedação. As marcas de
arrasto nos anéis ocorrem quando se
depositam partí­culas de sujidade na
Fig. 5
Fig. 6
ranhura do anel e o anel de segmento
passa durante a sua rotação na ranhura
repetidamente por cima dessas partículas
de sujidade, o que provoca as marcas
características.
Fig. 7
Causas possíveis
•Partículas abrasivas de sujidade que
penetram no motor devido à filtragem
insuficiente, p. ex. devido a:
• filtros de ar em falta, avariados,
deformados ou com uma manutenção
incorrecta.
•locais com fugas no sistema de
aspiração, p. ex. flanges empenados,
falta de vedações ou tubos avariados
ou porosos.
•Impurezas que não tenham sido
removidas totalmente aquando da
revisão do motor. As peças do motor são
frequentemente sujeitas a uma limpeza
por jacto de areia ou de vidro durante
a revisão, de modo a eliminar depósitos
resistentes ou resíduos de combustão
da superfície. Se os resíduos dessa
limpeza a jacto se depositarem no
material e não forem removidos
correctamente, os mesmos podem
soltar-se durante o funcionamento do
motor e causar um desgaste abrasivo.
Nas fig. 8 e 9 é apresentada a observação
em laboratório de um dano por sujidade
por baixo de um microscópio com luz
polarizada. São nitidamente visíveis
fragmentos de material de uma limpeza
por jacto de vidro ou ainda bolinhas de
vidro inteiras.
•Partículas de abrasão que surgem
durante a rodagem do motor e que,
posteriormente, em caso de a primeira
mudança de óleo ser efectuada
demasiado tarde passam novamente
através do circuito do óleo até aos
parceiros de deslize e causam aí
desgaste. Mas que danificam em
particular os rebordos vivos e
lubrificantes dos anéis de segmento.
Fig. 8
Fig. 9
Identificar e eliminar – danos nos pistões | 79
3.11 | Consumo excessivo de óleo
3.11.4
Desgaste dos pistões,
anéis de segmento
e cilindros devido a
afogamento por
combustível (consumo
de óleo elevado)
Descrição
O pistão apresenta sinais de desgaste na
barra de fogo e no corpo do pistão. No
corpo do pistão podem ser observados
pontos de fricção característicos de
um funcionamento a seco devido a
afogamento por combustível. Os anéis de
segmento apresentam um desgaste radial
muito elevado (fig. 1). As duas barras
(superfícies de apoio) do anel de segmento
colector de óleo estão completamente
gastas, o que aponta para um desgaste
elevado (fig. 2). Como referência, na fig. 3
é apresentado o perfil de um anel de
segmento colector de óleo (anel de
lubrificação de face estreita).
Fig. 1
Fig. 2
80 | Identificar e eliminar – danos nos pistões
Fig. 3
Consumo excessivo de óleo | 3.11
Avaliação
Um afogamento por combustível devido
a falhas de combustão provoca sempre
uma danificação da película de óleo, o que
acarreta primeiro um aumento da fricção
mista e, desse modo, um desgaste nos
anéis de segmento. O mais característico
é os anéis de segmento apresentarem
após um breve tempo de funcionamento
um forte desgaste radial. Apenas quando
a película de óleo é de tal forma afectada
pelo combustível que causa uma lubrifica-
Causas possíveis
•Trajectos curtos frequentes e
consequente diluição do óleo
com o combustível.
•Mistura de líquido de arrefecimento no
óleo do motor.
• Qualidade deficiente do óleo do motor.
•Afogamento por combustível devido
a falhas de na carburação (motores a
gasolina e diesel).
•Falhas no sistema de ignição (falhas de
ignição).
ção insuficiente, formam-se factores
de atrito característicos ao nível do
combustível (ver também 3.2.4 Factores de
atrito ao nível do funcionamento devido a
afogamento por combustível). Contudo, da
lubrificação cada vez mais ineficaz resulta
um desgaste considerável nos anéis de
segmento, nas ranhuras dos anéis e nas
superfícies de deslizamento do cilindro.
Na fase inicial, o corpo do pistão é menos
danificado, uma vez que o curso de
compressão o alimenta constantemente
com óleo novo com capacidade de
lubrificação.
Apenas quando as partículas de desgaste
da área de elevação dos pistões se
misturam cada vez mais com o óleo
lubrificante e este perde capacidade de
suporte devido ao aumento da diluição do
óleo, o desgaste alastra aos parceiros de
deslize do motor. Isso afecta em particular
os moentes da cambota e também os
pinos do pistão.
•Pressão de compressão insuficiente ou
mau enchimento devido a anéis de
segmento desgastados ou quebrados.
•Medida de saliência errada do pistão: O
pistão bate em funcionamento contra a
cabeça do cilindro. As vibrações e as
oscilações daí resultantes causam nos
motores diesel com injecção directa
uma injecção descontrolada dos bicos
injectores e, desse modo, um
afogamento por combustível no cilindro
(ver também 3.4.6 Sinais de colisão na
cabeça do pistão).
•Mau enchimento devido a filtros de ar
entupidos.
• Bicos injectores defeituosos e com fugas.
•Falha na bomba de injecção e na sua
regulação.
•Tubos de injecção colocados
incorrectamente (oscilações).
•Mau enchimento devido a
turbocompressor avariado ou
desgastado.
•Má qualidade do combustível
(autoignição deficiente e combustão
incompleta).
Identificar e eliminar – danos nos pistões | 81
3.11 | Consumo excessivo de óleo
3.11.5
Desgaste do anel de
segmento logo após
a revisão do motor
(consumo de óleo elevado)
Fig. 1
Descrição
Os pistões não apresentam quaisquer
características de desgaste. Os anéis
de segmento não apresentam qualquer
desgaste visível ou mensurável à superfície.
No entanto, após uma observação mais
cuidada, é visível que os rebordos
inferiores lubrificantes do anel
apresentam um desgaste fora do comum.
Na ampliação é visível que os rebordos
inferiores do anel estão praticamente
desfiados. Sem recorrer a uma ampliação,
isso apenas pode ser detectado devido à
formação de rebarbas que pode ser
sentida com a mão (rebordo vivo do anel)
(fig. 1).
Avaliação
Os rebordos gastos dos anéis de
segmento causam elevadas forças
hidrodinâmicas entre as superfícies de
deslizamento dos anéis de segmento e o
trajecto do cilindro, o que tem origem na
formação de uma bolsa de óleo (fig. 2).
No movimento ascendente de descendente
do pistão, os anéis de segmento flutuam
sobre a película de óleo e são ligeiramente
elevados do trajecto do cilindro. Desse
modo, aumenta a quantidade de óleo
lubrificante a entrar na câmara de
combustão, onde é queimado.
F
Fig. 2
82 | Identificar e eliminar – danos nos pistões
Consumo excessivo de óleo | 3.11
Causas possíveis
A formação de rebarbas ocorre quando as
condições à volta dos anéis de segmento
não são ideais após a revisão do motor. As
causas residem predominantemente numa
rectificação final insuficiente ou imprópria
dos cilindros. Se forem utilizadas pedras
de afiar rombas durante o brunimento final
ou se o trabalho for efectuado com uma
pressão demasiado elevada, formam-se
rebarbas e elevações na parede do cilindro
que estão reviradas no sentido da
rectificação. Estes bicos de metal
revirados, que se designa como formação
de revestimento de chapa, provocam uma
fricção mais elevada na fase de rodagem
e evitam que o óleo do motor se possa
depositar nos veios finos de grafite (fig. 4).
Se estas rebarbas não forem removidas
num processo final de rectificação,
designado por brunimento de plataforma,
verifica-se durante a fase de rodagem um
desgaste prematuro nos rebordos dos
anéis de segmento. Nesse caso, os anéis
assumem involuntariamente a função de
eliminação do revestimento de chapa e de
limpeza dos veios de grafite. Contudo, isso
causa um desgaste dos rebordos dos anéis
de segmento e a formação mencionada de
rebarbas. Por experiência, uma rebarba
causada desta forma no rebordo do anel
de segmento é difícil de se – desgastar
sozinha ou mesmo de sofrer qualquer
desgaste. A única solução prática consiste
na substituição dos anéis de segmento
danificados.
Uma vez que o primeiro jogo de anéis
desgastou quase por completo a camada
de rebordo desvantajosa no trajecto do
cilindro e no revestimento de chapa através
de desgaste, um segundo jogo de anéis,
montado como substituição, encontra
condições de funcionamento
consideravelmente mais favoráveis ou
mesmo normais. O consumo de óleo
normaliza-se após a substituição. Isso faz
com que esta situação seja normalmente
atribuída incorrectamente a uma má
qualidade do material dos primeiros anéis
de segmento montados, o que não é
verdade.
A fig. 4 apresenta uma ampliação com
microscópio através do corte transversal
da superfície do cilindro após o brunir
desvantajoso do trajecto do cilindro
(revestimento de chapa). São nitidamente
visíveis os bicos revirados. A fig. 5
apresenta a superfície após o brunimento
de plataforma. As rebarbas e os bicos
foram removidos quase por completo e os
veios de grafite foram desobstruídos.
Nestas circunstâncias, os anéis de
segmento encontram imediatamente boas
condições para a rodagem e para uma vida
útil longa. É possível obter resultados
particularmente bons se a plataforma for
trabalhada com escovas rectificadoras.
Fig. 3
Fig. 4
Fig. 5
Identificar e eliminar – danos nos pistões | 83
3.11 | Consumo excessivo de óleo
3.11.6
Aparência do pistão
assimétrica (consumo
de óleo elevado)
Descrição
Fig. 1. As marcas de apoio do pistão são
assimétricas dos dois lados de toda a
altura do pistão. A barra de fogo está
polida do lado esquerdo do pistão, por
cima do furo do pino (lado esquerdo da
imagem), enquanto do lado oposto podem
ser observados sinais de encosto, no
rebordo inferior do pistão. O anel de
vedação superior também apresenta
marcas de apoio irregulares. As
superfícies portantes e brilhantes
alternam com pontos mais escuros baços
e de cor azul (cores de têmpera).
Fig. 1
A fig. 2 também apresenta um
funcionamento oblíquo. Porém, neste
caso o foco do desgaste não está na barra
de fogo mas no rebordo inferior esquerdo
do pistão, perto da reentrância para o bico
injector de óleo de refrigeração e abaixo
do furo do pino do pistão.
Fig. 2
84 | Identificar e eliminar – danos nos pistões
Consumo excessivo de óleo | 3.11
Avaliação
Estas marcas de apoio assimétricas
apontam para um funcionamento oblíquo
do pistão no cilindro e para uma falta de
paralelismo entre o eixo do pino do pistão
e o eixo da cambota. O pistão assenta de
um lado e os anéis de segmento não
cumprem correctamente a sua função de
vedação devido ao mau encosto no
Causas possíveis
• Bielas deformadas ou torcidas.
•Pés de biela com furo oblíquo.
•Furos dos cilindros com furo oblíquo.
•Cilindros individuais montados
obliquamente (empenos durante a
montagem).
cilindro. Os gases de combustão quentes
passam e aquecem excessivamente os
anéis de segmento e a parede do cilindro.
Desse modo, é enfraquecida a película de
óleo, o que pode resultar em marcas de
desgaste de funcionamento a seco.
O funcionamento oblíquo do pistão no
cilindro e o seu movimento ascendente e
descendente causa um efeito de bomba
nos anéis de segmento, transportando o
óleo para a câmara de combustão e
provocando um consumo de óleo elevado.
Sob determinadas circunstâncias, o pino
do pistão fica sujeito a um impulso axial,
o que pode provocar um desgaste ou a
ruptura do anel de retenção do pino.
Ver 3.7.2 Danos nos pistões devido a anéis
de retenção do pino quebrados.
•Folga excessiva do apoio da biela, em
especial junto com bielas assimétricas.
Desfasamento ao centro entre o pé da
biela e o apoio grande da biela.
Identificar e eliminar – danos nos pistões | 85
4 | Glossário
Termos técnicos e designações no pistão
nervura circular
base da ranhura
nervura circular recuada
furo do pino do
pistão
flancos dos anéis
de segmentos
ranhura para anel
de segmento de óleo
furo de retorno
de óleo
cubo do pino do pistão
parte do corpo
distância da ranhura
de retenção
ranhuras para
o anel de retenção
distância entre
os furos
parte de adaptação
rebordo inferior
do corpo
Fig. 1
Explicação dos termos técnicos
diâmetro do pistão
90° no sentido inverso ao furo do pino
Abatimento do material
Alteração da estrutura e, por isso, também
da forma do corpo do pistão no caso de um
pistão já usado (ver Folga de montagem do
pistão).
Afogamento por combustível
Entrada excessiva de combustível na
câmara de combustão. Devido a uma má
pulverização ou a uma mistura demasiado
rica, o combustível deposita-se nos
componentes e pode diluir ou lavar a
película de óleo na superfície de
deslizamento do cilindro, o que pode
originar uma lubrificação insuficiente,
pontos de atrito ou marcas de desgaste.
Abaulamento
Ligeira forma tipo barrica do pistão na
área do corpo.
Aparência do pistão
Marcas de funcionamento no corpo do
pistão onde este fica encostado ao cilindro.
Abrasivo
Que rectifica/esmerila.
86 | Identificar e eliminar – danos nos pistões
comprimento do pistão
MT (KH-)
barra de fogo
(barra de topo)
ranhura para anel
de vedação
parte do anel
cavidade da câmara de combustão
rebordo de topo
altura de compressão do pistão
canal da refrigeração
por óleo
suporte do anel
superfície do pistão
Assimétrico
Sentido inverso, não simétrico.
Auto-ignição
Auto-inflamação da mistura de combustível
e ar, antes do próprio processo de ignição
através da vela de ignição. Neste caso, a
auto-ignição é induzida por componentes
que começam a incandescer (junta da
cabeça do cilindro, vela de ignição, válvula
de escape, depósitos de óleo carbonizado,
ou semelhante).
Glossário | 4
Basculamento do pistão
Inversão de movimento do pistão no
cilindro, do lado da pressão da pressão
para o lado da contrapressão e vice-versa.
A seguir ao ruído de combustão, o
bascu­lamento do pistão é o segundo
ruído mais elevado num motor de pistão
com movimento alternativo.
Biela encolhida
Biela em que o pino do pistão está ligado
à biela. O pé da biela é aquecido durante
a montagem do pistão à biela e o pino
do pistão é sujeito a um arrefecimento
considerável. Como resultado do
encolhimento do pino e da dilatação do
furo da biela forma-se uma folga de ar que
permite inserir o pino do pistão à mão. No
arrefecimento posterior ou ao aquecer o
componente, a folga é eliminada e o pino
fica fixado na biela. O pistão não tem de
ser aquecido durante o encolhimento do
pino no pé da biela.
Blow-by
Caudal de gás de fuga que passa durante a
combustão pelos anéis de segmento para
o bloco do motor. O caudal de gás blow-by
é tanto maior quanto pior for efectuada a
vedação do pistão no cilindro. O valor médio
da emissão de gás blow-by é de 1 % do
caudal de ar aspirado.
Bomba injectora
Construção especial no motor de injecção
directa diesel em que o bico injector e a
geração de pressão (bomba) constituem
uma unidade montada directamente na
cabeça do cilindro. A pressão de injecção é
gerada através de um êmbolo da bomba
que, ao contrário de uma bomba
distribuidora ou em linha, é accionada
directamente pela árvore de cames do
motor. Os bicos injectores são accionados
electricamente. O tempo e o caudal de
injecção são regulados electronicamente
por uma centralina.
Brunimento de plataforma
Rectificação final do cilindro, em que são
rectificados os bicos da superfície do
material, obtendo o que é designado
por plataforma. Isso permite alisar a
super­f ície, melhorar o comportamento
na rodagem e reduzir o desgaste.
Brunir
Rectificação final do cilindro através de
rectificação em cruz.
Câmara de pré-combustão
É uma parte da câmara de combustão de
motores diesel com injecção directa. O
combustível é injectado na câmara de
pré-combustão e a ignição ocorre aí. O
pistão é movimentado para baixo através
da sobrepressão que se forma na câmara
de pré-combustão.
Câmara de turbulência
É uma parte da câmara de combustão de
motores diesel com injecção directa. Ao
contrário da câmara de pré-combustão,
o furo de saída da câmara é maior e
desem­boca de forma tangencial na câmara
de turbulência. Devido à forma da câmara
de turbulência, o ar que entra na câmara
durante a compressão fica sujeito a uma
forte turbulência, o que favorece uma boa
combustão.
Cavitação
Abertura de cavidades em materiais
irrigados por água ou outros líquidos. Em
caso de formação de vácuo e temperatura
na superfície formam-se bolhas de vapor
(como ao cozinhar), mas que se dissolvem
imediatamente. Ao dissolverem-se, a
colu­na de água resvala com muita força
sobre o material e arranca partículas
muito pe­quenas de material da superfície.
A formação de bolhas pode ser provocada
por oscilações ou também por um forte
vácuo.
Chip tuning
Modificação do software de uma
centra­lina do motor para aumentar
a potência do motor.
Cilindro com aletas
Tipo de cilindro utilizado
predominan­temente em motores
refrigerados a ar, em que no lado exterior
existem aletas para a refrigeração do
motor.
Common Rail
Termo que designa os sistemas de
injecção directa de geração moderna.
Neste caso, os injectores com
accionamento eléctrico são alimentados
por uma régua de distribuição (rail)
conjunta com combustível que está sob
uma elevada pressão.
Conjunto
Conjunto de reparação composto por
camisa do cilindro e pistão.
Curso de expansão
Curso de explosão.
Desalinhamento no eixo
Deslocação construtiva do eixo do pino do
pistão em poucos 1/10 de milímetros no
sentido do lado de pressão do pistão.
Desse modo, a inversão de movimento do
pistão no ponto morto superior efectua-se
antes da própria combustão. Isso permite
que a inversão de movimento do pistão
ocorra de uma forma mais silenciosa e
suave do que se a inversão de movimento
ocorresse devido ao início da combustão
e com uma carga bastante superior. Por
motivos térmicos, nos motores diesel o
desalinhamento no eixo do pino do pistão
pode existir do lado da contrapressão.
Desvio da biela
Falta de paralelismo entre os eixos da
cambota e do pino do pistão.
Detonações permanentes
Combustão detonante que decorre
permanentemente com o motor em
funcionamento.
Diluição do óleo
Fala-se de diluição do óleo, quando o óleo
Identificar e eliminar – danos nos pistões | 87
4 | Glossário
é diluído com combustível. Este estado
pode ocorrer em trajectos curtos
frequentes ou em caso de falhas na
carburação, falhas no sistema de ignição
ou devido a uma compressão insuficiente
devido a problemas mecânicos do motor.
O combustível não queimado deposita-se
na parede do cilindro, mistura-se aí com
o óleo, acabando por chegar ao cárter
do óleo. São reduzidos a viscosidade
e o poder lubrificante, aumentando
o desgaste e o consumo de óleo.
Escova rectificadora
Último processo de rectificação no
brunimento. São removidas rebarbas e
bicos da superfície do cilindro e os veios
de grafite são desobstruídos e limpos.
Com uma escova rectificadora é possível
alcançar uma taxa de desobstrução de
veios de grafite de até 50%.
Erosão
Eliminação de material resultante da
energia cinética de substâncias sólidas,
líquidas ou gasosas que exercem efeito
sobre a superfície.
Estrutura de brunimento
Aspecto característico de rectificação
resultante da rectificação em cruz (brunir).
Folga
Espaço que fica entre a superfície do
pistão e a cabeça do cilindro no ponto
morto superior do pistão. Na revisão do
motor deve ser sempre respeitada a folga
de acordo com as indicações do fabricante
(ver também Saliência do pistão).
A folga também é designada por medida
de chumbo, uma vez que pode ser
determinada com o auxílio de um arame
de chumbo. O arame de chumbo é
colocado no cilindro durante a montagem
e o motor é rodado uma vez. Neste
processo, o arame de chumbo é achatado
e pode ser medido novamente a seguir.
A medida apurada com base no arame
achatado é a referida medida de chumbo.
88 | Identificar e eliminar – danos nos pistões
Folga do pistão
A folga do pistão surge durante o
funcionamento, após a dilatação térmica
dos componentes. Devido às suas
características construtivas e às
diferentes espessuras da parede, o pistão
fica sujeito a uma alteração da forma
quando é aque-cido. Assim, o pistão dilata
mais na área onde as espessuras do
material são superiores. Tal é tido em
consideração na construção.
Fricção mista
Quando é enfraquecida a película de óleo
que separa mecanicamente dois parceiros
de deslize. Devido a isso, determinadas
elevações do material de um parceiro de
deslize entram em contacto com as pontas
do material de outro parceiro de deslize e
roçam metalicamente entre si. A fricção
mista também é designada fricção
semilíquida.
Folga de montagem do pistão
Folga entre o pistão e o cilindro que
assegura a mobilidade do pistão novo no
cilindro, tanto na montagem como em
funcionamento.
Formação de revestimento de chapa
Esmagamento de material na superfície de
deslizamento do cilindro provocada por
pedras de afiar rombas ou de uma
abertura excessiva das pedras de afiar.
Funcionamento oblíquo
Pistão que funciona de forma emperrada
no cilindro, devido a uma biela torcida ou
deformada, e que apresenta quando
desmontado marcas de apoio com uma
assimetria característica.
Inclusão de escória
Resíduo de escória que se deposita na
moldagem a quente de peças do motor
durante o fabrico (válvulas, pino do pistão,
etc.) no material e que, sob determinadas
circunstâncias, enfraquece o material no
funcionamento posterior do motor,
podendo causar até uma ruptura.
Índice de cetano
Índice da qualidade de ignição de diesel.
A qualidade de ignição aumenta em
conformidade com o índice de cetano mais
elevado.
Índice de octano
O índice de octano de um combustível
(ROZ, também designado índice mínimo de
octano teórico identifica a resistência à
detonação da gasolina. Quanto maior for o
índice de octano, mais resistente à
detonação é o combustível.
Inversão de movimento
Inversão do pistão no cilindro do lado da
contrapressão para o lado da pressão e
vice-versa. O pistão encontra-se durante
o movimento ascendente do lado da
contra­pressão do cilindro e inverte na
área do ponto morto superior para o lado
da pressão.
Lado da contrapressão
Lado do pistão ou do cilindro oposto ao
lado da pressão.
Lado da pressão
O lado do pistão ou do cilindro em que o
pistão se apoia durante a combustão. O
lado da pressão encontra-se no sentido de
rotação oposto da cambota.
Lubrificação insuficiente
Uma lubrificação insuficiente ocorre
quando a película de óleo é enfraquecida,
deixando de cumprir plenamente toda a
sua função. Esta situação é causada
quando existe pouco óleo, quando a
película de óleo é quebrada ou quando
a película de óleo é diluída com
combustível. Desse modo, primeiro ocorre
uma fricção mista e posteriormente
também fricções ou desgastes dos
componentes.
Marcas de arrasto
Marcas de desgaste nos flancos do anel de
segmento provocadas pela entrada de
poeira ou sujidade no motor. A sujidade
Glossário | 4
que se deposita na ranhura do anel de
segmento provoca marcasde desgaste
características na ranhura e no flanco do
anel de segmento, provocadas por o anel
rodar em funcionamento e a sujidade riscar
padrões recorrentes na superfície.
Pistões com canal de refrigeração
Pistões com um canal de refrigeração
fundido na superfície do pistão. Em
funcionamento, o óleo é injectado por
baixo para este canal de refrigeração,
através de bicos injectores de óleo.
Motor de injecção directa
Motores em que o combustível é injectado
directamente na câmara de combustão.
Ponto de atrito
Primeiro contacto entre dois parceiros de
deslize, causado devido a uma danificação
da película lubrificante. Ao contrário de
uma marca de desgaste, no caso de um
ponto de atrito a superfície apresenta uma
estrutura diferente, embora ainda não
esteja muito alterada no que diz respeito
à dimensão.
Movimento ascendente do motor
Movimento em que o pistão se afasta da
cambota no sentido da cabeça do cilindro
(curso de compressão e expulsão, nos
motores a 4 tempos).
Movimento descendente do pistão
Movimento do pistão no sentido da
cambota durante o curso de aspiração e de
explosão (motor a 4 tempos).
Necessidade de octano
A necessidade de octano de um motor
resulta das suas características
construtivas. Este valor aumenta
proporcionalmente com a relação de
compressão, a temperatura do motor, a
ignição prematura, o enchimento, a carga
do motor e a forma desvantajosa da
câmara de combustão. O índice de octano
de um motor (índice de octano do motor)
deve ser sempre em alguns pontos inferior
ao índice de octano do combustível
disponível, de modo a evitar um
funcionamento detonante do motor em
todos os estados de operação.
Normas em matéria de emissões poluentes
Legislação nacional e internacional sobre
a limitação das emissões de gases de
escape de veículos motorizados.
Óleo centrifugado
Óleo que sai durante o funcionamento de
acordo com o previsto das bronzinas da
cambota e que serve para humedecer e
lubrificar, por baixo, as superfícies de
deslizamento do cilindro.
Ponto morto
Ponto em que se inverte o sentido do
pistão durante o movimento ascendente
e descendente no cilindro. Diferencia-se
entre o ponto morto inferior e superior.
Pontos de fricção
Precursor de uma marca de desgaste em
caso de falta de óleo lubrificante ou no
início de um estreitamento da folga.
Press-fit
Camisa seca do cilindro, montada à
pressão com a ajuda de um lubrificante
especial no furo cego do cilindro. Tirando
poucas excepções, trata-se de camisas
semi-finished, ou seja, o furo do cilindro
tem de ser posteriormente sujeito a
uma rectificação final através de
mandrila­mento e brunimento.
Vantagem: a camisa assenta fixamente
no furo cego do cilindro.
Progresso da ruptura
Sentido da ruptura.
Ruptura devida à fadiga
Ruptura que não é provocada por uma
sobrecarga do material, mas que se
desenvolve de forma mais rápida ou lenta.
Em funcionamento, a velocidade da
ruptura pode demorar apenas alguns
segundos ou prolongar-se por várias
horas ou mesmo dias. O início da ruptura é
lento e resulta de uma fissura, um dano ou
de oscilações e não se desenvolve
repentinamente. Uma característica das
rupturas devido à fadiga é a superfície da
ruptura não ser uniformemente cinzenta e
baça, mas apresentando uma trama que
documenta cada passo do progresso da
ruptura.
Reforço com fibra
Reforço com fibra do rebordo da cavidade
de pistões em motores de injecção directa
diesel. Antes da fundição é inserido um
anel de fibra de alumina no molde do
pistão e penetrado durante o processo de
fundição por alumínio líquido. Isso torna o
rebordo da cavidade mais resistente à
formação de fissuras. Os reforços com
fibra apenas são possíveis no processo de
fundição sob pressão, em que o alumínio é
injectado sob uma pressão elevada (aprox.
1000 bar) no molde.
Regulação lambda
Dispositivo de regulação no sistema
electrónico do motor a gasolina para
controlar e regular a composição da
mistura.
Revestimento de chapa
Material arrancado e esmagado que cobre
a superfície de deslizamento do cilindro no
caso de uma rectificação final incorrecta
ou incompleta do cilindro (brunimento/
rectificação em cruz).
Resistência à detonação
Resistência da gasolina à auto-ignição.
Durante as primeiras horas de
funcionamento, o pistão novo começa por
deformarse de forma constante,
falando-se neste contexto de abatimento.
Por um lado, isso é provocado pelo
aquecimento e pelas alterações da
estrutura que ainda estão a decorrer; por
outro lado, a causa deve-se à solicitação
mecânica. A medida superior do pistão
situa-se sempre na área do corpo
Identificar e eliminar – danos nos pistões | 89
4 | Glossário
e ainda está sujeita a determinadas
alterações de medida durante a fase de
rodagem. Estas alterações divergem
consoante a construção, a composição do
material e as cargas específicas. Trata-se
de um comportamento de funcionamento
perfeitamente normal em pistões de
alumínio e não representa qualquer
motivo de reclamação. Também no caso
de danos nos pistões provocados por
uma lubrificação insuficiente,
sobreaquecimento ou uma sobrecarga do
motor, o corpo do pistão deforma-se de
forma plástica, o que resulta em
deformações ainda maiores e em
alterações de medida.
Em caso de danos, a folga de montagem
do pistão é frequentemente utilizada para
avaliar o desgaste ou são calculados
erroneamente mais tarde folgas de
montagem, apesar do pistão já não
apresentar a forma e as medidas que
possuía em estado novo. É frequente
concluir que a medida superior do pistão
no corpo é demasiado pequena e que o
pistão está desgastado, apesar de as
estrias finas de rectificação ou de a
grafitação/revestimento ainda existir por
completo no corpo do pistão.
A folga de montagem não deve ser
confundida com a folga do pistão. A folga
apenas surge após a dilatação térmica do
pistão e não pode ser medida.
Ruptura repentina
Ruptura em caso de uma sobrecarga,
ocorrendo numa fracção de segundo sem
que exista uma fissura anterior. As superfícies de ruptura são baças, granuladas e
sem marcas de atrito.
Saliência do pistão
Saliência do pistão diesel no ponto morto
superior, para além da superfície de
vedação do bloco do cilindro. A medida
da saliência é importante e deve ser respeitada e controlada criteriosamente na
revisão de motores, para assegurar uma
relação de compressão correcta e o pistão
não bater em funcionamento contra a
cabeça do cilindro.
Sentido de basculamento
Sentido de rotação do eixo do pino do
pistão. Uma vez que o pistão roda à volta
deste eixo, mas apenas báscula de um
lado para o outro dentro do cilindro,
fala-se de sentido de basculamento.
Estas medidas apuradas num pistão já
usado e as folgas de montagem daí
calculadas não servem para avaliar a
qualidade do trabalho de reparação do
motor, a qualidade do material ou as
medidas que um pistão possuía em estado
novo.
Slip-fit
Camisa seca do cilindro que pode ser
inserida à mão no bloco do cilindro.
Normalmente já foi efectuada a
rectificação final, ou seja, o furo do
cilindro não tem de ser mandrilado e
brunido posteriormente.
Desvantagem: a folga existente entre
a camisa e o furo cego do cilindro.
Se a folga de montagem for demasiado
pequena, a única consequência possível
são marcas de desgaste de folga (ver 3.1.2
Marcas de desgaste de folga). Se a folga
de montagem for demasiado grande,
verifica-se uma formação de ruídos
ligeiramente superior com o motor frio,
devido ao aumento do basculamento do
pistão. Isso não dá origem a corrosão nos
pistões, consumo de óleo elevado ou outros
danos.
Superfície de expulsão
É uma parte da superfície do pistão que
durante o funcionamento se aproxima
muito da cabeça do cilindro. A mistura é
expulsa no fim do processo de compressão
da área do rebordo cada vez mais estreita
para o centro da câmara de combustão,
o que causa um redemoinho dos gases e
resulta numa combustão melhor.
90 | Identificar e eliminar – danos nos pistões
Suporte do anel
Anel de ferro fundido com um elevado teor
de níquel fundido no pistão de alumínio,
em que penetra a ranhura do anel. Desse
modo, o primeiro anel de vedação, e às
vezes também o segundo, assentam numa
ranhura resistente ao desgaste, o que
permite pressões de trabalho mais
elevadas e também cargas superiores.
De um modo geral, os suportes do anel
são instalados segundo o método Alfin nos
pistões diesel.
Taxa de desobstrução de veios de grafite
Número de veios de grafite desobstruídos
com as escovas rectificadoras. Um valor
útil situa-se em ≥20%.
Tensão tangencial
Força que comprime o anel de segmento
no estado montado contra a parede do
cilindro.
Trama
Linhas que podem ser encontradas nas
superfícies de rupturas devidas à fadiga e
que são causados pela progressão mais
rápida ou mais lenta da ruptura. A ruptura
ocorre por etapas. Cada bocado quebrado
provoca uma trama. O início da ruptura
situa-se no centro da trama.
Veios de grafite
Depósitos de grafite no material base
durante a fundição com grafite das
lâminas (fundição cinzenta). Se os veios
resultantes da rectificação final do cilindro
forem limpos com escovas rectificadoras,
pode depositar-se nestes veios óleo para a
lubrificação do pistão.
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Identificar e eliminar – danos nos pistões | 91
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