Motorschades

Onderwerpen:

Inleiding
Rijstijl en onderhoud
Motorschade
Motorschade door smeerproblemen
Motorschade door koelproblemen
Krukasschades
Krukas- en drijfstanglagers en lagertapschades
Nokkenasschades
Vormen van nokkenasslijtage
Klepschades
Zuigerschades
Kromme drijfstang
Gebroken zuigerpen

Inleiding:
Ieder voertuig behoeft onderhoud. Voorgeschreven onderdelen worden periodiek vervangen bij een onderhoudsbeurt en van andere onderdelen wordt bij iedere inspectie de slijtagetoestand gecontroleerd. Bij een vermoeden dat het onderdeel de volgende onderhoudsbeurt niet haalt, wordt geadviseerd datgene te vervangen. Naast regulier onderhoud met een inspectie, kan het voorkomen dat een onderdeel defect gaat. De kwaliteit van het materiaal heeft daar veel invloed op, evenals de mate waarin tijdig onderhoud is gepleegd. Bij een voertuig waarvan onderhoudstermijnen worden overschreven, reparaties worden uitgesteld of een niet-deskundig persoon slijtagedelen over het hoofd ziet, is de kans op defecten het grootst. Vervelend wordt het vooral als men met het voertuig onderweg is en langs de kant van de weg strandt met een defect dat voorkomen had kunnen worden.

Deze pagina over motorschades komt voort uit het hoofdstuk “Diagnosetechniek, mechanisch meten” waar metingen aan motoronderdelen worden beschreven. Dergelijke metingen doet men aan gedemonteerde motoronderdelen (bijv. de zuigerdiameter en cilinderdiameter vergelijken, nokhoogte bepalen, spelingen controleren) en komt voort uit een diagnose waar men op zoek was naar de oorzaak van een storing. In de werkplaats kan een auto worden gebracht, waarbij de klant als klacht opgeeft:

“Het motorlampje brandt en de motor heeft merkbaar minder vermogen dan voorheen”.

De monteur of diagnosetechnicus sluit de EOBD-tester op het voertuig aan en leest de foutcodes uit:
Foutcode P0172 – regeling brandstofmengsel bank 1: systeem te rijk
Via de live data worden de fuel trims uitgelezen. Hieruit volgt de waarde: -15.

Uit de foutcode en de long term fuel trim kan worden afgeleid dat de lambdasonde in de uitlaatgassen een te rijk mengsel meet. De monteur of diagnosetechnicus doet een aantal tests op elektronisch gebied en zoekt naar mechanische oorzaken. Tijdens zijn diagnose demonteert hij of zij het kleppendeksel en ontdekt dat de nokken op de nokkenas boven cilinder 4 slijtagesporen vertonen. Hiermee ontstaan de vragen:

Is de slijtage van de nokkenas de oorzaak van de storing? Versleten nokken kunnen als gevolg hebben dat er minder zuurstof in de cilinder kan stromen, met een te rijk mengsel (overschot aan brandstof tot gevolg);
Bij slijtage: wat is de oorzaak geweest? Hoe kan in de toekomst worden voorkomen dat het probleem opnieuw ontstaat?

Op de pagina’s “Mechanische diagnose” en “Motoronderdelen meten” gaan we over verschillende onderdelen in op de meettechnieken zoals het meten van de nokkenas. Op deze pagina richten we ons op de daadwerkelijke schade en de oorzaak daarvan. Als we de oorzaak kunnen achterhalen, kunnen we ook voorkomen dat de klant zich binnen afzienbare tijd nogmaals meldt met hetzelfde probleem.

Rijstijl en onderhoud:
Vroeg of laat kan iedere verbrandingsmotor schade oplopen. Sommige motoren staan bekend om hun gevoelige en zwakke punten, in andere gevallen is de eigenaar van het voertuig nalatig geweest in het onderhoud of heeft de rijstijl een rol gespeeld in een slijtageproces. Ook ouderdom gooit soms roet in het eten: geen enkele motor heeft het eeuwige leven.

Een goede rijstijl komt iedere motor ten goede:

Een koude motor niet te lang stationair laten draaien: de motor blijft te lang koud;
Met koude motor rustig rijden en de olie de tijd geven om goed op te warmen;
Niet te veel korte stukjes rijden. Ook af en toe een lange rit doet een motor goed;
Altijd rustig rijden met een laag toerental heeft, vooral met moderne motoren, een verhoogde kans op interne vervuiling. Denk aan: een dichtgeslibd inlaatkanaal (inlaatspruitstuk), extreem vervuilde inlaatkleppen, dichtgekoekte EGR, koolafzetting tussen de zuigerveren met olieverbruik tot gevolg. In extreme situaties zorgen vastzittende zuigerveren voor krassen in de cilinderwand.
De motor in lage toeren niet te veel belasten: met vijftig in de vijfde versnelling rijden heeft de motor een laag toerental. Lagers worden zwaar belast. Wanneer men dan ook nog accelereert, komen er enorme krachten op het kruk- / drijfstangmechanisme;
Niet al te vaak het hoge toerengebied opzoeken. Het kan geen kwaad om af en toe eens stevig op te trekken, maar overdrijf dit niet.

De volgende afbeelding toont een vervuild inlaattraject. De aangezogen lucht kan minder makkelijk de klep passeren, waardoor tijdens de inlaatslag minder zuurstof beschikbaar is voor de verbranding. Dit kan men o.a. vaststellen bij het kijken met een endoscoop.

Naast een goede rijstijl, dient iedere motor preventief te worden onderhouden:

Verouderde motorolie verliest steeds meer zijn vuilopnemende en smerende werking. Onderdelen die langs elkaar glijden worden voorzien van een – minder goed smerende – vervuilde oliefilm. Het gevolg is dat een olie verandert in een vaste substantie (black sludge) en zich hecht aan alle (vooral koude) motoronderdelen. Oliekanalen raken verstopt met alle gevolgen van dien;
Olie van een slechte kwaliteit: het bijvullen van olie met onjuiste specificaties of viscositeit kunnen op korte termijn een nadelige invloed hebben op vervuiling, olieverbruik en motorschade;
Mechanische werkzaamheden zoals: klepspeling controleren (indien van toepassing), het vervangen van bougies, het luchtfilter, de distributieriem etc. dienen periodiek te worden nagelopen. Een auto die veelal snelwegkilometers maakt kan vaak meer kilometers met dezelfde bougies rijden als een auto die veel stadsverkeer rijdt. Daarom hangt er in de meeste gevallen naast een afstandsafhankelijke, ook een tijdsafhankelijke interval aan vast;
Defecten aan onderdelen kunnen vaak vroegtijdig worden vastgesteld. Blijf niet te lang met storingslampjes of bijgeluiden doorrijden. Laat de auto periodiek door een ervaren automonteur controleren.

De onderstaande foto toont twee situaties: dezelfde type motor met goed, preventief onderhoud (links) en een extreem vervuilde motor die 100.000 km met dezelfde olie heeft gereden (rechts). Naast de zwarte afzetting op de nokkenas (black sludge) zijn de motoronderdelen ook rood-bruin uitgeslagen. Dit is veelal een gevolg van oude motorolie en een te hoge temperatuur door een te laag oliepeil.

Motorschade:
Motorschade is niet altijd direct een gevolg van vervuiling. Wanneer we extreme vervuiling van de inlaatkleppen ontdekken, heeft dit geleidt tot klachten als: verminderd vermogen, een brandend motormanagementlampje waar tijdens het uitlezen een negatieve fuel trim tevoorschijn komt, maar heeft dit niet direct blijvende schade. Een professionele reiniging (carbon / wallnut blasting) kan de klachten doen verdwijnen. Wanneer men desondanks blijft doorrijden met de extreem vervuilde kleppen, kan op ten duur wel schade ontstaan doordat de kleppen niet meer goed op de klepzittingen in de cilinderkop kunnen afdichten.

Interne vervuiling door verouderde motorolie, een slechte rijstijl, of een andere oorzaak van versnelde slijtage kan er wel voor zorgen dat onderdelen voortijdig defect raken. Wanneer men de ontstane klachten onderzoekt en op de juiste manier weet op te sporen, kan dit slijtageproces worden gestopt. Negeert men de indicaties dat er iets mis is, kan de auto onderweg stilvallen, of is de gevolgschade groter dan wanneer het probleem direct werd aangepakt.

Motorschade door smeerproblemen:
De onderhoudsintervallen zijn de laatste jaren steeds meer verlengd. In de jaren ’70 was het niet ongebruikelijk om na 7.500 km de olie te verversen. Tegenwoordig zien we voorschriften waar de olie pas bij 30.000 of zelfs richting de 40.000 km hoeft te worden ververst. Met de verlengde onderhoudsintervallen loopt men het risico om, bij het te weinig peilen van het olieniveau, met te weinig olie te rijden. De (te kleine) hoeveelheid olie wordt daardoor een stuk warmer, verdampt sneller, geeft meer vervuiling en heeft een steeds minder goede smerende werking. Om die reden zijn voertuigen die zijn uitgerust met verlengde onderhoudsintervallen, voorzien van een olieniveau- en kwaliteitssensor. Bij veel korte ritten wordt de olie wel driemaal zoveel belast dan bij het rijden van dezelfde afstand op de snelweg. De niveausensor houdt uiteraard het peil in de gaten en laat een melding aan de bestuurder tonen bij een te laag peil. De kwaliteitssensor (veelal in dezelfde behuizing) bewaakt de kwaliteit. Bij ingedikte, verouderde olie wordt het verversingstermijn aanzienlijk korter. We spreken over “variabele onderhoudsintervallen” wanneer er standaard interval van 30.000 km en 2 jaar wordt opgegeven, maar er al een onderhoudsmelding na 20.000 en één jaar verschijnt: de kwaliteit van de olie is door de rij-omstandigheden dermate laag geworden, dat de olie eerder moet worden ververst.

Bij het niet tijdig verversen zal de olie, zoals reeds beschreven, sneller verdampen en indikken. De drab die overblijft komt in de hele motor terecht. De eerste plek waar deze substantie zich verzamelt, is in de aanzuigzeer in het oliecarter. De oliepomp zuigt de olie vanuit het carter door deze oliezeef aan. Vervolgens perst de oliepomp de olie door het filter. De grove deeltjes worden door de zeef tegengehouden.

Een andere oorzaak van een vervuilde oliezeef is een ophoping van vezels afkomstig van een natte distributieriem, zoals tegenwoordig bij PSA en Ford-motoren wordt toegepast. Wanneer motorolie met verkeerde specificaties wordt bijgevuld, raakt de natte distributieriem beschadigd en mengen de loslatende vezels met de motorolie.

In de volgende afbeelding is een voorbeeld te zien van een oliezeef in goede, en vervuilde toestand. Het laat zich al raden dat er minder olie door de sterk vervuilde zeef kan gaan: de oliepomp kan door deze blokkade minder goed de olie door de motor rondpompen.

De problemen beginnen bij de verstopte zeef: de oliepomp draait bij lage motortoerentallen te langzaam om een goede oliedruk te verkrijgen. Bij een stationair toerental kan er om die reden een gebrek aan oliedruk ontstaan. Onderdelen als de krukas- en drijfstanglagers, de nokkenassen in de cilinderkop, de zuigers in de cilinders en de turbo-as dreigen te gaan bewegen een te kleine smeeroliefilm, met als gevolg meer warmteontwikkeling en kans op wrijving tussen metalen.

Naast ingedikte olie en black sludge, kunnen ook andere materialen en bestandsdelen de oorzaak zijn van het verstoppen van de oliezeef. Denk aan: plastic delen van een gebroken distributiekettinggeleider, restanten van (te veel aangebrachte) vloeibare pakking van o.a. het kleppendeksel of carterpan, vuildelen die in de olie terecht zijn gekomen tijdens het losdraaien van de olievuldop en uittrekken van de oliepeilstok etc.

Bij een vermoeden dat de motor inwendig sterk is vervuild, kan men de motor “flushen” door een toevoeging bij de oude olie te mengen. Dit flushmiddel dient als reinigingsmiddel en zorgt ervoor dat vuildeeltjes van de motoronderdelen loskomen. In extreme situaties verzamelen de vuildeeltjes zich in de oliezeef en blijven hierin zitten, zelfs als de olie is afgetapt. Daarom is het verstandig om bij dusdanige vervuiling na het flushen de carterpan en de zeef te demonteren en beiden goed te reinigen voordat de motor met verse motorolie wordt gevuld.

Motorschade door koelproblemen:
Koelproblemen kunnen een direct gevolg zijn van smeerproblemen. In de vorige paragraaf zijn voorbeelden genoemd van oorzaken waardoor een tekort aan smeerolie kan ontstaan. Bij een te geringe smeeroliefilm tussen bewegende onderdelen ontstaat veel warmteontwikkeling, met grote kans op directe motorschade.

Door een defect aan het koelsysteem kan ook een gebrek aan motorkoeling ontstaan:

Onvoldoende doorstroming door de radiateur als gevolg van een verstopping;
Een niet goed functionerende koelventilator door een defect in de aansturing;
Restrictie in een koelvloeistofslang of kanaal: bijv. door een knik of een zacht geworden slang of een verstopte radiateur;
Lucht in het koelsysteem doordat men het systeem na een reparatie en het bijvullen niet goed heeft ontlucht;
Onvoldoende circulatie van de koelvloeistof door een defecte koelwaterpomp (gebroken schoepen) of slip tussen de poelie en de multiriem (indien niet door de distributie aangedreven);
Een defecte thermostaat;
Een defecte koppakking: verbrandingsgassen bereiken het koelsysteem en visa versa.

Oververhitting van de motor kan leiden tot het kromtrekken en scheuren van de cilinderkop. Daarom dient men na het verwijderen van de cilinderkop de vlakheid te controleren en de kop op scheuren te controleren. De scheuren zullen meestal ontstaan in de oppervlaktes met minste materiaal: hier is de warmteoverdracht het minste.

Voorbeelden hiervan zijn: scheuren tussen de klepzittingen, of tussen de klepzitting en het bougiegat (benzinemotor) of de voorkamer (oude dieselmotor). Gespecialiseerde revisiebedrijven hebben de kennis en gereedschappen om in de meeste gevallen de gescheurde gietijzeren cilinderkop te lassen.

De volgende afbeelding toont een scheur tussen de klepzitting en het bougiegat.

Als gevolg van oververhitting kan er slijtage aan zuigers en cilinders ontstaan. De temperatuur heeft in dat geval voor teveel uitzetting van de onderdelen gezorgd, waardoor de zuiger kan vastlopen in de cilinder.

Krukasschades:
In een eerdere paragraaf is de schade aan de krukas- en drijfstanglagertappen behandeld. Dergelijke schades zijn het gevolg van een gebrek aan smeerolie.

Een krukas krijgt veel krachten en trillingen te voortduren. In extreme gevallen kan de krukas breken. Dit is in bijna geen van de gevallen een materiaalprobleem, maar een gevolg van een defect in een ander deel van de motor of gebeurtenis tijdens het rijden:

Mechanische overbelasting door een abnormale verbranding of waterslag;
Plotseling vastlopen door een defect in de eindaandrijving (versnellingsbak of differentieel);
Overmatige trillingen door een defect dubbel massa vliegwiel, speling in de trillingsdemper of aangebouwde apparatuur zoals een PTO in bedrijfswagens waar in een bepaald toerengebied een trilling ontstaat met een te hoge frequentie;
Materiaalverzwakking door eerdere lagerschades;
Ondeskundige montage van drijfstang- en hoofdlagertappen;
Mechanische schade aan de krukas voor de montage.

Krukas- en drijfstanglagers en lagertapschades:
De krukas- en drijfstanglagers bevinden zich onderaan het motorblok. De smering geschiedt door de olie die door de oliekanalen van de krukas, via de gaten in de krukaslagertappen tussen de lagertap en het glijlager terecht komt. Op de glijlagers komen zeer grote krachten te staan, dus is een smeeroliefilm tussen de bewegende delen essentieel.

Eén van de grootste oorzaken van drijfstanglagerschades is een gebrek aan olie. Dit kan in o.a. de volgende situaties voorkomen:

De motor verliest zijn olie door een lekkage. Dit kan zijn: door een defecte turbo, een onjuiste afdichting tussen twee onderdelen door een gescheurde pakking;
De bestuurder peilt niet vaak genoeg het oliepeil, ondanks dat de motor veel olie verbruikt;
De oliepomp heeft een te lage opbrengst door een defect in de pomp of een restrictie in het aanzuiggedeelte;
Het motorblok is te ver gekanteld:
– bij een auto kan dit, zeker in combinatie met een te laag oliepeil, tot smeerproblemen leiden.
– Bij motorfietsen ontstaat lagerschade na het omvallen van de motorfiets en het niet tijdig uitschakelen van de motor. Schakel zo snel mogelijk de motor uit via het contactslot of de kill-switch.

Bij een tekort aan olie gaat het oliedruklampje branden. De druk is dan tot 1 bar gedaald. Dit indicatielampje attendeert de bestuurder erop dat de motor moet worden afgezet om vervolgschade te voorkomen. In veel gevallen is het dan al te laat: bij een brandend oliedruklampje door een te laag olieniveau is de temperatuur al hoog opgelopen en de druk al enige tijd te laag geweest. De olietemperatuur tussen de kruktap en het glijlager is eveneens gestegen. Ook zal de tegendruk door de oliekanalen zijn gedaald, waardoor er meer speling ontstaat. De oliefilm vangt normaliter deze speling op. Zonder oliefilm maken de onderdelen onderling contact en ontstaat er mechanische wrijving.

Moderne auto’s zijn vaak uitgevoerd met een olieniveau- en temperatuurmeter. Beiden zullen vooraf een waarschuwing geven, voordat het oliedruklampje wordt geactiveerd door een te lage oliedruk. Wanneer het oliedruklampje heeft gebrand, is het te allen tijde verstandig om de drijfstanglagers te controleren op schade. De onderstaande twee afbeeldingen tonen de ontstane schade door oliegebrek.

Schade aan krukas- en drijfstanglagers en tappen ontstaat niet alleen bij smeeroliegebrek. Ook andere factoren spelen mee aan mogelijke schades:

Low Speed Pre-Iginition: bij een ongecontroleerde verbranding die ontstaat tijdens dat de zuiger van het ODP naar het BDP beweegt. Vooral gedownsizede motoren met directe inspuiting die veelal voorzien zijn van een turbo. De verbranding vindt plaats op het verkeerde moment, waardoor er enorme krachten op de zuiger ontstaan. De zuiger, distributie en de lagers kunnen daardoor schade oplopen.
Rijstijl: met een koude motor is de olie nog dik en de smering tussen de lagers en de tappen nog niet optimaal. Bij een zware motorbelasting met koude motor is de kans groot dat er lagerschade ontstaat.
– hoge belasting met lage toeren: de bovenste drijfstanglagers krijgen ontzettend hoge krachten te voortduren op het punt waar de drijfstang (bijna) loodrecht boven de krukas is gepositioneerd;
– lage belasting met hoge toeren: bij het omhoog bewegen van de zuiger komen ontzettend veel krachten vrij die door de onderste drijfstanglagers worden opgevangen.
Naast de lager- en lagertapschades slijten andere motoronderdelen zoals de zuigers ook sneller met deze rijstijl. Vanzelfsprekend kan het bovenstaande worden voorkomen door met koude motor rustig op te trekken, dus met weinig belasting en niet boven de 3000 omw./min.

De onderstaande afbeelding toont de krachten in de motor tijdens het draaien in vijf verschillende posities. De ontbinding van de zuigerkrachten wordt op de pagina: ontbinden van de zuigerkracht verder uitgelegd. In deze afbeeldingen zien we een aantal malen de kracht Fh terugkomen. Fh geeft de kracht op het hoofdlager aan. Deze kracht is in iedere motorpositie anders. Ook is bij het bewegen van de zuiger van BDP naar ODP het bovenste, en van ODP naar BDP het onderste hoofdlager belast. De opsomming onder de afbeelding geeft uitleg over de kracht op het hoofdlager van de volgende vijf afbeeldingen.

De drijfstang staat loodrecht boven de kruktap. De kracht op het bovenste hoofdlager (Fh) is even hoog als de kracht op de zuiger (Fz) als gevolg van de verbrandingsdruk (p). Tevens wordt het bovenste drijfstanglager met een even grote kracht belast.
De krukas verdraait en de kracht Fh is gedaald;
De kracht op het hoofdlager is 0 doordat er een hoek van 90 graden is ontstaan tussen de kruktap en drijfstang;
Het onderste hoofdlager en het bovenste drijfstanglager worden belast;
De kracht op het onderste hoofdlager en het bovenstaande drijfstanglager worden hier weer hoger.

Middels een optische controle aan de lagerschalen en lagertappen en middels het meten van de ovaliteit en tapsheid van de hoofdlagertappen en de drijstanglagertappen met de micrometer kan men de slijtage bepalen.

Bij montage van drijfstanglagers moet er goed op worden gelet dat lagers onderling absoluut niet mogen worden gewisseld. De lagers zijn op de lagertappen ingesleten. Het verwisselen zal te allen tijde een verhoogde slijtage veroorzaken aan het lager en mogelijk ook aan de lagertap. Als men nieuwe lagers monteert, moet men met plastigage de speling tussen het lager en de tap controleren. Te dikke lagers maken het vormen van een oliefilm tussen beiden moeilijker, waardoor er wrijving ontstaat.

Nokkenasschades:
De nokkenassen bevinden zich bovenin de motor. De smeerolie zal bij een motor die net is gestart het laatst bij de nokkenassen aankomen. Schade aan de nokkenassen kan als volgt ontstaan:

Door een te lage oliedruk zal de cilinderkop, naast de turbo en de drijfstanglagers, de meeste schade oplopen;
Wanneer de motor na het starten direct in hoge toeren draait, heeft de olie de cilinderkop nog niet (voldoende) bereikt;
Vocht in de olie of cilinderkop kan een verwoestend effect hebben op de nokkenas. In het volgende voorbeeld wordt hier verder op ingegaan.

Bij veelvuldig korte stukjes rijden kan er sludgevorming ontstaan. In de winter kan de sludge (bestaande uit waterdamp en olieresten) bevriezen, wat een blokkade voor de olietoe- en afvoer kan vormen.

Tevens kan vocht een verwoestende werking hebben, zoals is te zien in de volgende afbeelding. De nokken zijn aangetast en bevatten putcorrosie. Wat opvalt is dat de bovenste nokkenas zwaarder is aangetast dan de onderste. Vermoedelijk heeft dit met de temperatuur te maken: de inlaatnokkenas warmt minder snel op dan de uitlaatnokkenas, waardoor vocht meer schade aanricht.

Bij een gebrek aan olie, of het verwisselen van de lagerkappen, kan schade aan de nokkenas ontstaan zoals in de volgende afbeelding zichtbaar is. Er zijn diepe krassen ontstaan omdat er materiaal is verdwenen.

Dergelijke schade kan leiden tot oliedrukverlies: omdat er tussen de lagerkap en de nokkenas aanzienlijk meer ruimte is ontstaan doordat de diameter van de nokkenas kleiner is geworden, kan de olie er ook makkelijker tussenuit stromen.

De schade heeft gevolgen voor de nokkenaslagers ná dit lager. Voorbeeld: het oliekanaal loopt van cilinder 1 naar cilinder 4. De nokkenasschade is bij cilinder 3. Omdat er bij cilinder 3 te veel olie “weglekt” langs het lager, krijgt het lager bij cilinder 4 te weinig olie.

Door een gebrek aan smering zal de nokkenas niet alleen ter hoogte van de lagerkappen slijten, maar kan er ook slijtage aan de nokken ontstaan. De nokhoogte kan afnemen doordat er materiaal wegslijt. De onderstaande twee afbeeldingen tonen een extreem versleten nok (links) en stompe nokken (rechts).
Een stompe, dus minder spitse (hoge) nok heeft een negatief effect op de kleptiming. Niet alleen zal de klep later openen en eerder sluiten, hij zal ook minder ver openen. De vullingsgraad neemt af. Men zal dit kunnen merken aan een lager koppel en minder vermogen in (voornamelijk) hogere toeren.

Het komt soms voor dat een nokkenas breekt. Niet altijd is de reden te achterhalen. Bij bepaalde auto’s, waaronder Opels (met de motorcodes Z12XEP en Z14XEP) is het een veelvoorkomend probleem waar een terugroepactie voor is geopend.

Bij onjuiste de- en montagewerkzaamheden loopt men ook het risisco om de nokkenas te breken. Tijdens sleutelwerkzaamheden moet men een juiste volgorde aanhouden:

Monteren: begin bij het binnenste nokkenaslager en ga kruislings richting de buitenkanten (zie de afbeelding van 1 naar 10);
Demonteren: begin bij het demonteren te allen tijde bij de buitenste nokkenaslagers. Draai eerst de twee bouten van het nokkenaslager A of E eruit, verwijder de lagerkap, alvorens nokkenaslager E te demonteren. Als laatst demonteer je lagerkap C.

Houdt men een verkeerde de- en montagevolgorde aan, kunnen de krachten die vrijkomen door de klepveren die tegen de nokkenas drukken en door het “opsluiten” van de nokkenas waardoor hij als het ware bol komt te staan, ervoor zorgen dat de nokkenas breekt.

Vormen van nokkenasslijtage:
De slijtage die bij nokkenassen optreedt, kan in drie groepen worden verdeeld:

pitting;
adhesieve slijtage;
abrassieve slijtage.

Pitting:
Wanneer we kleine putjes en scheurtjes in het materiaal van de nokken aantreffen, hebben we te maken met zogenaamde “pitting”.

Bij pitting ontstaan er kleine scheurtjes onder het geharde oppervlak van het materiaal als gevolg van vermoeiing. Dit fenomeen komt vooral voor bij glijdend contact, zoals in dit geval, waarbij de nokkenas over de tuimelaar of hydraulische klepstoter glijdt.

Bij pitting verdwijnt er materiaal, dus is de enige redemie het vervangen van de desbetreffende nokkenas.

Adhesieve slijtage:
Dit ontstaat wanneer de oppervlakten met elkaar in aanraking komen, door bijvoorbeeld een te dunne smeeroliefilm. Door dit contact kunnen er stukjes metaal uit de nokkenas breken. Als de stukjes klein genoeg zijn, hoeft er niet direct motorschade te ontstaan: de deeltjes worden afgevoerd naar het oliefilter. Op het moment dat oppervlakten met grote kracht tegen elkaar aanglijden, bestaat de kans dat de metaaldelen tegen elkaar lassen (microlassen). Na verloop van tijd breekt het materiaal naast deze lasjes door en ontstaan er groeven in de onderdelen die precies in elkaar passen. Dit is het zogenaamde “vreten” van de nokkenas.

Abrassieve slijtage:
Deze vorm van slijtage ontstaat als er onbedoeld deeltjes van een ander materiaal tussen de bewegende onderdelen terecht komen. Dit kan het geval zijn bij adhesieve slijtage, waarbij losgekomen metaaldeeltjes ergens tussen terecht komen, of vuildeeltjes die bijvoorbeeld via de olievuldop naar binnen zijn gekomen. De vuildeeltjes schrapen het materiaal uit de oppervlakten van de onderdelen.

Klepschades:
Een benzine- of dieselmotor kan te maken krijgen met klepschades. In de praktijk komen we de volgende schades tegen:

verbrande kleppen en klepzittingen;
corrosie, erosie en vuilafzettingen op kleppen en klepzittingen.
vervorming als gevolg van een defect aan de distributie;
breuk;
schade aan klepsteel.

De volgende afbeelding toont een verbrande uitlaatklep. De klepschotel vertoont vervormingen met verkleuring. Een verbrande klep zorgt voor compressieverlies: de klep moet in gesloten toestand de lucht tijdens de compressieslag tegenhouden, maar zal in dit geval niet goed afdichten. Tijdens de compressieslag verdwijnt een deel van de lucht langs de klep naar de uitlaat. Alhoewel een uitlaatklep een stuk warmer wordt dan een inlaatklep, kan een inlaatklep ook verbranden.

Een klep kan verbranden als hij oververhit raakt. De klep zal vervormen, waardoor er materiaalbreuk kan optreden. Oorzaken van oververhitting kunnen zijn:

onvoldoende mogelijkheid om warmte af te voeren via de klepschotel aan de klepzitting, bijv. door vuilafzettingen tussen de afdichtende delen en een te ruimte klepgeleiderspeling;
een te hoge uitlaatgastemperatuur;
te weinig klepspeling waardoor de klep mogelijk blijft geopend.

De onderstaande twee afbeeldingen tonen het gevolg van een gebroken distributieriem. Alle twaalf kleppen zijn krom en je ziet duidelijk de afdruk van de zuiger op de kleppen. Naast een gebroken distributieriem kan men deze schade ook krijgen met een gebroken of uitgerekte distributieketting.

Zuigerschades:
Er bestaan verschillende vormen van zuigerschade, bijv: vervorming, vreetsporen, smeltsporen, breuk of losgekomen metaaldeeltjes. Mogelijke oorzaken van zuigerschades kunnen zijn:

Vreetsporen op de zuigermantel:
Sterk verouderde en vervuilde olie, een olie met een verkeerde viscositeitsindex, of een gebrek aan olie veroorzaken smeerproblemen. Dit kan een oorzaak zijn van vreetsporen op de zuigermantel. Door het doorbreken van de smeeroliefilm ontstaan er donkergekleurde vreetsporen. Meestal is dit oppervlak niet glanzend en komt de zuigerschade voornamelijk aan één zijde (leibaankrachtzijde) voor.

Wanneer er als gevolg van een te rijk mengsel of falend ontstekingssysteem langdurig sprake is van een onvolledige verbranding waarbij de ingespoten brandstof niet tot ontbranding komt, slaat de brandstof neer op de cilinderwand en verzwakt de smeeroliefilm.

Vreetsporen op de zuigerkroon en zuigermantel:
Door oververhitting kan de speling tussen de zuiger en cilinder kleiner zijn geworden en de oliefilm zijn weggedrukt. Er treedt grenssmering op doordat de smeeroliefilm doorbroken wordt door de hoge temperatuur. Er ontstaat droge wrijving. Het hemd van de zuiger (de zijkant) raakt beschadigd (vreetsporen) en mogelijk breken er stukken zuiger ter hoogte van de zuigerveren af of smelt het zuigermateriaal Mogelijke oorzaken zijn:

Gloeiontsteking, detonatie of een nadruppelende verstuiver;
Langdurig hoge belasting tijdens de inloopfase van de motor;
Storingen in het motorkoelsysteem, zoals een gebrek aan koelvloeistof, defecte koelvloeistofpomp, onvoldoende afkoeling van de koelvloeistof, etc.
Storingen in de olietoevoer (oliesproeiers onder de zuiger).

Breuk van de zuiger
Bij het langdurig met een (te) hoog toerental of onder een te zware belasting rijden zoals na het softwarematig tunen zonder mechanische aanpassingen, vooral wanneer de motor nog niet op bedrijfstemperatuur is, is er sprake van mechanische overbelasting. Dit kan gebeuren door:

Detonatie: benzinemotoren kunnen gaan detoneren bij een onjuist octaangetal, een te hoge compressieverhouding, een te arm mengsel, een onjuist ontstekingstijdstip of bij veel te hoge inlaattemperaturen. Door detonatie ontstaan zeer hoge drukken waardoor de smeeroliefilm wordt weggedrukt en temperaturen hoog oplopen. Het gevolg is dat er zuigermateriaal tussen de zuigerveren afbreekt, of dat er een gat in de zuiger ontstaat;
Na chiptuning: bij een softwarematig aangepaste motor kan de druk voor de niet aangepaste motoronderdelen te hoog oplopen. De zuiger kan als gevolg van de verbrandingsdruk breken;
Nadruppelende verstuiver van een dieselmotor: hierdoor komt er teveel brandstof in de verbrandingsruimte en ontbrandt er een deel van de brandstof op / in de zuigerbodem. Metaaldeeltjes in de zuigerbodem kunnen loslaten door de optredende massakrachten en erosie die wordt veroorzaakt door de verbrandingsgassen.

Slijtage van de zuigercoating en cilindervoering
Bij motoren met een hoog olieverbruik of kantelende zuigers zien we vaak een slijtage van de zuigercoating en heldere plekken in de cilindervoering. De hoongroeven zijn hierbij op bepaalde delen versleten en glad geworden. Oorzaken kunnen zijn:

hoge kilometerstand;
regelmatig stationair draaien en korte afstanden rijden;
te weinig onderhoud gehad, met een verhoogde slijtage door verouderde olie tot gevolg.

Deze slijtage kan men herkennen aan één of meerdere gevolgen:

verhoogd olieverbruik doordat olie gemakkelijk langs de zuigerveren in de verbrandingsruimte kan komen;
blauwe rook of zwarte roetdeeltjes in de uitlaatgassen;
rammelende geluiden bij stationair en verhoogde toerentallen doordat de speling tussen zuiger en cilinder groter is geworden. Dit noemen we ook een “kantelende” zuiger.

Niet alleen door eerder genoemde omstandigheden en gevolgschades, maar ook na een reparatie cq. revisie kunnen nieuwe zuigerschades ontstaan:

Cilinderwand bevat oneffenheden: wellicht is een oud slijtageproces of defect niet goed opgemerkt en is de zuiger in een beschadigde cilinder gemonteerd;
Ondeskundige montage: door het niet zorgvuldig monteren van de zuigerveren en de zuigers kan een (kleine) beschadiging ontstaan die op een langer termijn een vervolgschade veroorzaakt. Ook een te kleine speling tussen de zuiger en cilinder heeft een grote kans op gevolgschade: door het uitzetten van de zuiger kunnen er vreetsporen ontstaan. Meestal zijn vreetsporen door een kleine speling te herkennen aan glanzende plekken met een donkergekleurde rand.
Ook het te vast of ongelijkmatig aanhalen van de cilinderkopbouten kan leiden tot zuigerschades doordat er vervorming van de cilinderbus kan ontstaan;
Montage van verkeerde zuigerveren: bij een te geringe slotspeling zal de zuigerveer bij het uitzetten na opwarming klem kunnen komen te zitten en in de cilinder gaan schrapen;
Zuigers raken de kleppen: na het monteren van een verkeerd type zuiger met onjuiste klepuitsparingen, een te dunne koppakking, onvoldoende klepspeling of een onjuist gemonteerde distributieriem of -ketting kan de zuiger de kleppen raken.

Kromme drijfstang:
Men kan één of meerdere kromme drijfstangen aantreffen als gevolg van een defect of gebeurtenis. Een kromme drijfstang leidt tot een lagere compressie-einddruk, doordat de zuiger niet meer in het BDP van de cilinder kan komen. Enkele oorzaken van een kromme drijfstang zijn:

Als één van de meest voorkomende oorzaken leidt een vloeistof in de verbrandingsruimte tijdens de compressieslag tot een kromme drijfstang. Een vloeistof is in tegenstelling tot lucht niet samendrukbaar. Dit noemen we een “waterslag”. Men kan hiermee te maken krijgen in de volgende situaties:

De koppakking is gescheurd tussen een koelkanaal en de cilinderruimte. De koelvloeistof kan ongehinderd in de verbrandingsruimte lekken. Tijdens het draaien van de motor is de kans klein dat er een waterslag optreedt. Met name tijdens het afpersen (onder druk zetten van het koelsysteem) wordt de koelvloeistof door het scheurtje heen geperst. Wanneer we vermoeden dat een gescheurde koppakking de oorzaak is van koelvloeistoflekkage, kan de cilinder tijdens de druktest met een endoscoop worden geïnspecteerd. In het geval van lekkage kan er een plasje koelvloeistof op de zuiger liggen;
Er is (regen)water van buitenaf aangezogen. Met zware regenval kunnen er diepe plassen op straat ontstaan. Denk ook aan een hoge waterstand in een tunnel. Wanneer men door een diepe plas rijdt, kan er een aanzienlijke hoeveelheid water – via het luchtfilter – in de motor terecht komen;
Een fysiek onderdeel is in de cilinder terecht gekomen, zoals een schroefje of een ander materiaal dat via de inlaat wordt aangezogen.

Op het moment dat de schade ontstaat, vindt er een enorme druk boven de zuiger plaats. De drijfstang wordt met een ongebruikelijk hoge kracht op de kruktap van de krukas geduwd. Door deze kracht kan de smeeroliefilm tussen de glijlagers en de lagertappen vandaan worden geperst, van zowel de drijfstang als de hoofdlagers van de krukas. Nadat de smeeroliefilm is weggedrukt, ontstaat er direct mechanische wrijving, met lagerschade en mogelijk ook krukasschade.

Naast de wrijving tussen de lagers en de lagertappen, is bij een dergelijke schade aan de drijfstang is de kans groot dat er direct ook schade ontstaat aan de zuigerpen.

De bovenstaande afbeelding toont de doorsnede van de zuiger, waarin duidelijk de gevolgen van een verbogen drijfstang zijn te zien. De zuigerpen en de drijfstanglagertap worden niet meer centraal belast, maar onder een hoek. De zuigerpen kan breken en de lagers zullen hierdoor direct inslijten en gaan “vreten”.

Gebroken zuigerpen:
Een gebroken zuigerpen kan ontstaan na een overbelasting door een abnormale verbranding wanneer er bijvoorbeeld detonatie plaatsvindt, of door vreemde voorwerpen of vloeistof in de verbrandingsruimte tijdens de compressieslag. Ook kan de overbelasting komen door te hoge verbrandingsdrukken als gevolg van prestatieverbetering (chiptuning, turbo, etc.).

Onzorgvuldige montage kan ook een oorzaak zijn van het breken van de zuigerpen. Op het moment dat men een stootschade aanbrengt met een hamer, kan dat leiden tot een klein scheurtje.
Deze beginnende scheur kan leiden tot het breken van de zuigerpen, zelfs onder normale belasting.

Gerelateerde pagina’s: