Falla del motor
Una falla del motor es la pérdida de funcionalidad y propiedades necesarias o deseables en un motor . El daño puede ser causado por el propio componente del motor afectado, es decir, como daño primario, o por otros componentes externos cuyo mal funcionamiento, mal funcionamiento o daño tiene un efecto dañino en la parte realmente dañada. Las razones de un mal funcionamiento dependen de una gran cantidad de procesos físicos, químicos y electroquímicos, que se resumen en la directriz VDI 3822.
Motores de combustión interna
El motor se ha comparado con el motor eléctrico en una serie de desventajas en términos de confiabilidad. La multitud de elementos mecánicos y su interacción bajo las más variadas condiciones ambientales aumentan la probabilidad de falla. La cinemática oscilante del accionamiento del cigüeñal en los motores de pistón alternativo también es crítica , ya que las películas lubricantes formadas se rompen en los puntos muertos del pistón y, por lo tanto, surgen desventajas tribológicas . Las fuerzas de inercia que surgen durante la oscilación también provocan elevadas cargas dinámicas en los componentes, que provocan fracturas violentas y por fatiga y también condiciones de lubricación desfavorables en los cojinetes . Además, los medios agresivos como el combustible y el agua de refrigeración se alimentan al motor debido a la operación, lo que permite la corrosión o ataca de otro modo el motor. Durante la combustión, se crean más compuestos químicos, que ejercen un estrés adicional en el motor debido al alto desarrollo de calor, también al ser transferidos al equilibrio lubricante y, por lo tanto, reduciendo la calidad del aceite lubricante .
Causas de daño
úsese y tírese
En DIN 31 051 dice: [...] el desgaste es el precio que hay que pagar por utilizar el sistema. Ninguna máquina puede funcionar sin desgaste. De ello se deduce que el desgaste debe mantenerse lo más bajo posible en términos de construcción y una cierta cantidad de desgaste debe estar disponible mediante la adición de material, el desgaste y el desgaste de los cuales no afecta la seguridad operativa. El inevitable desgaste y su reelaboración se expresa en índices de desgaste de los distintos componentes, que por supuesto dependen del tipo de motor y de su uso. Por ejemplo , la siguiente tasa de desgaste se da para motores grandes de cuatro tiempos operados con fuel oil pesado : 96% de todas las válvulas requieren un leve reafilado después de 5000–6000 horas de operación.
Defectos técnicos
Los defectos técnicos generalmente se pueden asignar a tres grupos de causas.
Mala interpretación
El diseño defectuoso de un motor es casi imposible de encontrar hoy. Los motores deben diseñarse de acuerdo con su propósito. Los motores que son demasiado débiles están sobrecargados, mientras que los motores que son demasiado fuertes funcionan en una operación de carga parcial antieconómica, lo que también tiene un efecto negativo en el motor ( hollín , coquización ). Los motores de combustión se fabrican casi exclusivamente con manivela y válvulas de elevación, controladas por un árbol de levas giratorio, que funcionan con procesos de dos o cuatro tiempos. Existe un amplio conocimiento de estos conceptos a partir del desarrollo y funcionamiento de cientos de millones de motores, que se pueden utilizar durante el desarrollo de un motor. Además, los motores solo son fabricados por fabricantes especializados que, a su vez, también adquieren las piezas necesarias de empresas que se concentran en determinadas áreas dentro de un motor. La tecnología moderna de cálculo, simulación por computadora y medición en la prueba ayuda a excluir errores y a encontrarlos y eliminarlos en una etapa temprana. Los errores se limitan principalmente a pequeñas cosas que afectan la elección de ajustes, materiales y su tratamiento térmico y el proceso de fabricación adecuado . Los errores de este tipo generalmente solo se notan después de un período de operación largo o muy largo, ya que las causas de los errores a corto plazo se descubren durante el experimento durante la fase de desarrollo.
Muchas averías y daños resultan de errores de planificación en todo el sistema de la máquina, ya que hay muchas más posibilidades de errores y menos conocimiento. Esto afecta a los automóviles y vehículos comerciales ( vehículos comerciales) con menos frecuencia que a los motores para operación estacionaria, barcos, trenes y vehículos especiales. Los fabricantes de dichos motores proporcionan a los clientes una amplia documentación para que puedan resolver los problemas de forma independiente si es necesario. La planificación del trabajo de mantenimiento, es decir, su intervalo de tiempo y su implementación, a menudo causan daños aquí. Por ejemplo, un vehículo comercial se notó en las estadísticas de daños porque su revisión de aceite no se llevó a cabo con regularidad, el filtro de aceite se obstruyó y el motor falló. La razón de esto fue que la varilla medidora de aceite se colocó debajo del asiento del conductor, lo que dificultaba la revisión.
Otro posible error de diseño en el sentido más amplio puede ocurrir con un ajuste incorrecto del motor ; sobre todo turbo y compresor , pero hasta cierto punto también los motores de aspiración natural pueden beneficiarse de la potencia adicional conseguida, p. ej. B. por ajuste de chip , a menudo no resiste a largo plazo si hay muy pocos conocimientos disponibles y el ajuste se limita a los componentes individuales del motor. Un simple cambio de la presión de sobrealimentación o la sincronización sin que sean necesarias modificaciones adicionales puede, por ejemplo. B. provocar un desgaste del motor significativamente mayor, sellos del motor quemados y daños por carga en piezas como pistones, bielas, cigüeñales y turbocompresores o compresores.
Defecto material
La elección incorrecta de material ya no es común hoy en día debido a la amplia base de conocimientos. La mayoría de las veces, existen defectos materiales que se remontan a la dificultad de producir materiales impecables. La calidad de un material fluctúa dentro de un componente, pero esto no se puede determinar con un esfuerzo razonable. Los defectos en el material pueden ocurrir en cualquier momento del proceso de fabricación y extenderse a materia prima contaminada, huecos , inclusiones, burbujas de gas y segregación durante la fundición, duplicación durante el laminado , grietas y pliegues durante la forja, defectos estructurales , defectos de tratamiento térmico o defectos de unión. durante el recubrimiento .
No hay defectos de material si los motores se operan fuera de las especificaciones de fábrica. Esto ocurre más a menudo con los "diseños de unidades" (500 cm³ por cilindro) de los motores diesel z. B. de BMW y Daimler-Benz, mediante chip tuning mide los motores z. B. se puede llevar de 180/184 HP a 220/224 HP - con la creencia errónea de que los motores son los mismos de todos modos. Los pistones de los diferentes niveles de rendimiento son diferentes y tienen diferentes capacidades de conductividad térmica debido a las diferentes aleaciones. Con el ajuste de viruta y cargas continuamente altas más allá de su especificación original, es muy probable que un motor sufra daños en el pistón. Esto ni siquiera es reconocible en las listas de repuestos: solo aparece un tipo de pistón, el del tipo de la más alta calidad. En los motores nuevos, sin embargo, dependiendo del nivel de potencia, se instalan hasta tres tipos de pistón diferentes, de diferente costo y diferente potencia.
Defectos de fabricación
Los posibles errores de fabricación son el incumplimiento de las dimensiones, tolerancias dimensionales y de forma , ajustes , propiedades de la superficie ( dureza , rugosidad , ondulación, etc.), daños mecánicos en la superficie (arañazos, ranuras, marcas de vibración). Al ensamblar las piezas individuales, los errores típicos son desalineaciones y concentricidad, precarga incorrecta en las uniones roscadas y errores en el balanceo y alineación. La causa del daño también se encuentra en los productos del mercado gris .
Error operacional
sobrecarga
La sobrecarga es el estrés en un motor más allá de sus capacidades y el daño que causa. La sobrecarga ocurre cuando el motor tiene que entregar más potencia de la que fue diseñada o cuando la potencia debe entregarse en condiciones restrictivas como temperaturas altas o bajas del refrigerante y del lubricante , aire de admisión húmedo y caliente o baja presión de aire. Si se demanda demasiado par del motor, su velocidad disminuye y la temperatura de todo el motor aumenta, en particular el motor altamente cargado y los elementos de control de la válvula. En los motores, la sobrecarga siempre está asociada con un aumento de temperatura, ya que los pares más altos requieren presiones de gas más altas en el cilindro, lo que a su vez es posible gracias a una mayor conversión de calor. La resistencia reducida del material combinada con cargas de componentes más altas da como resultado piezas más deformadas, el juego ya no garantiza el funcionamiento suave de los socios deslizantes, lo que también contribuye al aumento de temperatura debido al aumento de la fricción. Ahora existe el riesgo de que la película lubricante se rompa y se coma las partes deslizantes . La sobrecarga no tiene que ser impuesta al motor desde el exterior, es decir, por parte del operador, también puede resultar de irregularidades en el funcionamiento del motor. Las causas de esto son arranques en frío , combustión de golpe , comienzo demasiado temprano de la inyección y similares.
Error del operador
Para la operación segura y duradera de un motor, es importante observar las pautas de operación prescritas por los fabricantes. Dependiendo del uso previsto del motor, estos son muy breves, como es el caso de los motores de turismos modernos, o muy extensos, como los motores marinos. Hasta la década de 1990, todos los motores debían ser operados por el cliente con un menor consumo de energía. Esto se utilizó para eliminar la rugosidad relacionada con la producción y para coordinar la forma geométrica de los socios deslizantes, que se aplica en particular a la superficie de rodadura del cilindro y los segmentos del pistón . Los motores de los automóviles modernos requieren hoy un rodaje tan corto que después de las pruebas de funcionamiento (con accionamiento externo y encendido) en la fábrica han alcanzado un estado que no requiere ninguna otra medida por parte del cliente. Muchos tipos de motores todavía requieren un rodaje más prolongado de hasta 1000 km o 30 horas de funcionamiento. Si no se hace esto, el motor tiende a tener fugas en el área de los aros del pistón. Las consecuencias son aros quemados, mayor consumo de aceite y desgaste; las partes pueden comer.
Aunque solo se asume la capacidad de arranque en frío de los motores de un automóvil, el motor presenta problemas. Si la bomba de aceite entrega el aceite todavía viscoso a una presión demasiado alta, se abre la válvula de derivación del filtro de aceite . Cuando el motor se arranca en frío y, a menudo, no se calienta, se forman depósitos de carbón en la bujía , las válvulas y las ranuras anulares del pistón. El arranque en frío también favorece la formación de lodos fríos (producto del aceite lubricante, residuos de combustión y condensación) en el cárter . Los motores más grandes deben precalentarse siempre a unos 40 ° C. Además de los efectos negativos en el motor, esto también tiene un impacto negativo en el medio ambiente, ya que solo hay una mala combustión y el convertidor catalítico aún no funciona en toda su extensión.
Los motores no toleran tiempos de inactividad prolongados porque las pequeñas cantidades de combustible suministradas provocan fallas de encendido. El combustible se condensa en las superficies de los cilindros, lava la película de aceite y es transportado por los anillos del pistón al circuito de lubricación. Los hidrocarburos sin combustión también ingresan al tubo de escape y al medio ambiente y dificultan el funcionamiento de un turbocompresor de gases de escape adjunto . Se forman depósitos en todos los componentes que están en contacto con el medio y el motor está notablemente contaminado. En casos extremos, los anillos del pistón se atascan y el pistón se agarrota .
La falta de materiales operativos o una calidad inferior conducen a casos de daños que el fabricante solo puede controlar parcialmente. El fabricante solo puede garantizar que el operador pueda intervenir a tiempo controlando los materiales operativos de la forma más fiable posible. Sin embargo, gran parte del daño se debe a la mala calidad de los materiales operativos.
Las influencias externas también están en gran medida fuera del control del fabricante. Se deben mencionar aquí los accidentes de tráfico, los filtros de aire inadecuados, las cimentaciones deficientes o deformadas (especialmente en operaciones de barcos) o el agua de refrigeración congelada.
Daño del motor
General
Esta parte del artículo analiza los daños que se producen en los motores térmicos que funcionan con pistones de cilindro. No se analizan otros motores térmicos, como turbinas o motores de pistón rotativo (por ejemplo, motores Wankel ).
Daño al motor
El motor o la manivela de un motor incluye todas las partes directamente en la transformación de las presiones de gas que están en el cilindro primero en línea recta y posteriormente involucradas en un movimiento giratorio. Las tareas que se le imponen a este conjunto central en los motores de pistón y las tensiones a las que está expuesto son sumamente extensas. Desde este punto de vista, es comprensible que la mayoría de los daños en el motor, sin tener en cuenta los periféricos, se produzcan aquí. Los pistones, los segmentos de pistón y las superficies de los cojinetes, en particular, están expuestos a cargas enormes. La secuencia de movimiento oscilante del pistón dificulta la formación de una película lubricante estable entre el faldón del pistón y el anillo del pistón hasta la superficie del cilindro y entre el pasador del pistón y el orificio del pasador en el pistón. La película lubricante se rompe regularmente en los puntos muertos , lo que aumenta la fricción con todos los fenómenos que la acompañan (desgaste, agarrotamiento). La forma a menudo irregular de la corona del pistón para soportar la formación de la mezcla absorbe mucho calor, pero los anillos del pistón solo pueden emitir calor hasta cierto punto. Especialmente en motores de dos tiempos controlados por ranura, el pistón se calienta muy fuertemente cerca del escape.
Se vuelve más difícil con los siguientes puntos:
- Pérdida de compresión
- Pérdida interna de materiales operativos ( junta de culata defectuosa, provoca derrame de aceite en la cámara de combustión o pérdida de refrigerante o aceite en el refrigerante)
- Tren de válvulas excepto ciclo / cadena de distribución / correa dentada defectuosa
El bloque del motor a menudo puede permanecer instalado hasta este punto ; se debe quitar la culata.
La reparación de los siguientes problemas requiere mucho tiempo:
- Las válvulas golpean el pistón / están torcidas / el pistón está dañado (requiere la extracción del motor, el desmontaje, la perforación, pistones nuevos sobredimensionados)
- Gripado del pistón (bloqueo del motor debido a la soldadura por fricción )
- Grieta de la carcasa (debido al agua de refrigeración congelada)
- alto desgaste general (con motores diésel : en algún momento, la temperatura de autoignición ya no se alcanza debido a una compresión insuficiente ; el automóvil ya no se puede arrancar, especialmente en invierno).
- Pérdidas de aceite por combustión (azul, nubes negras de humo, alto consumo de aceite de más de dos litros en 1000 km)
Con estos últimos problemas, hay varias opciones a considerar, dependiendo del valor del vehículo:
- Parada del vehículo debido a la ineficacia de las reparaciones.
- Instalación de un motor de reemplazo de fábrica
- Instalación de un motor de repuesto por empresas de reparación independientes.
- Instalación de un motor usado de la recicladora de automóviles.
- Revisión completa del motor
- Venta del auto con motor defectuoso. El valor de un vehículo con un motor dañado depende, entre otras cosas, del año de fabricación, el estado general y el kilometraje.
Una revisión completa requiere un bloque de motor intacto y sin grietas . Los siguientes pasos de trabajo son necesarios aquí (lista incompleta):
- Retire el motor y desmóntelo por completo (a veces se requieren herramientas especiales),
- Si es necesario, taladre el bloque del motor hasta la siguiente dimensión del pistón, compre un pistón de gran tamaño nuevo,
- Compruebe el sistema de aceite (bomba, válvulas de presión si es necesario) y cámbielo si es necesario.
- Compruebe los cojinetes del cigüeñal , si es necesario, rectifique el cigüeñal e instale cojinetes de gran tamaño,
- Compruebe los cojinetes de biela , posiblemente reubique las bielas
- Renovar la culata o, si es necesario, reacondicionar nuevas válvulas, nuevas guías y nuevos elevadores de válvulas hidráulicas,
- Compruebe el estado del árbol de levas , cámbielo si es necesario.
- Compruebe los cojinetes del árbol de levas, reemplace los casquillos de los cojinetes si es necesario
- Montar todo con juntas nuevas (juego de juntas), ajustar, comprobar, si es necesario, con tornillos de expansión nuevos (biela, culata),
- Compruebe el sistema de encendido (juego del eje distribuidor, sensores, unidad de control),
- Revise el volante , reemplace el embrague .
fuentes
literatura
- Ernst Greuter, Stefan Zima: daño del motor. Daños a motores de combustión interna y sus causas. Vogel Buchverlag, 2000, ISBN 3-8023-1794-7 .
Evidencia individual
- ↑ G. Vögtle: Requisitos de los grandes motores actuales y futuros sobre el lubricante. En: Gerd P. Reinhardt entre otros: Lubricación de motores de combustión interna. expert-verlag, 1992, ISBN 3-8169-0602-8 .
- ↑ ¿Cuál es el valor real de un automóvil con una falla de motor? Consultado el 5 de abril de 2021 .
