Collettore di aspirazione e tubo: guasti e sostituzione

Quando arriva una lamentela di perdita di potenza su un veicolo commerciale pesante, il riflesso dell'officina è quasi sempre rivolgersi al turbocompressore o agli iniettori. Eppure lo scenario più frequente sul campo è più semplice: da qualche punto della via dell'aria tra il turbo e la testata c'è una perdita. Il collettore di aspirazione e il tubo di aspirazione sono l'ultimo anello che porta l'aria respirata dal motore; una guarnizione schiacciata o una fascetta allentata rallentano il veicolo in salita, scuriscono il fumo di scarico e fanno salire il consumo di carburante. Questa guida spiega la funzione della linea di aspirazione, il carattere dei guasti, la corretta sequenza diagnostica, la disciplina di smontaggio e rimontaggio e le abitudini di manutenzione che ne allungano la vita.

Che cos'è il collettore di aspirazione e il tubo di aspirazione? Funzione e principio di funzionamento

Il collettore di aspirazione e il tubo di aspirazione formano il gruppo della via dell'aria costituito da un corpo in ghisa o in alluminio che distribuisce in modo uniforme ai condotti di aspirazione della testata l'aria in pressione proveniente dal turbo e dall'uscita dell'intercooler, e dai tubi di collegamento che alimentano il collettore stesso. Nei motori diesel pesanti la linea di aspirazione a pieno carico trasporta tipicamente una pressione di sovralimentazione di circa 2,5–4,5 bar assoluti (≈1,5–3,5 bar relativi); la temperatura dell'aria all'uscita del turbo si colloca tipicamente tra 150 e 220 °C e all'ingresso del collettore, dopo l'intercooler, tra 40 e 70 °C.

Il collettore di aspirazione e il tubo di aspirazione sono conosciuti sul campo e nei cataloghi con più denominazioni: collettore di ammissione, collettore aria, tubo uscita turbo, tubo aria di sovralimentazione, tubo intercooler e curva di aspirazione. Si tratta di componenti della stessa famiglia della via dell'aria; indipendentemente dal nome con cui vengono cercati, il criterio di scelta resta lo stesso: codice motore e numero di riferimento OE.

Il principio di funzionamento segue la logica di una catena. L'aria pulita che attraversa il filtro viene aspirata dal lato compressore del turbo, compressa ed espulsa con temperatura più elevata. Il tubo all'uscita del turbo porta quest'aria calda all'intercooler; il tubo all'uscita dell'intercooler porta invece al collettore di aspirazione l'aria raffreddata e più densa. Il collettore divide il flusso unico in tanti rami quanti sono i cilindri, alimentandoli con la quantità d'aria più uniforme possibile. Nei motori delle generazioni Euro 5 ed Euro 6 su questa linea si trovano anche il punto di miscelazione EGR, il sensore di temperatura e pressione dell'aria di aspirazione e, in alcune applicazioni, la valvola a farfalla di parzializzazione.

Il punto critico è questo: a differenza del lato scarico, la linea di aspirazione lavora in pressione positiva. Un'apertura in questo tratto non aspira aria dall'esterno, ma lascia sfuggire l'aria in pressione all'interno. Il motore non riesce a rilevare questa perdita: dosa il carburante in base alla pressione che misura e la miscela si altera. Su una parte consistente dei veicoli che arrivano in officina con la diagnosi "il turbo non spinge" il turbo è perfettamente integro e la perdita è nel tubo.

Corpo del collettore e differenze di materiale

Nelle applicazioni per veicoli industriali pesanti il corpo del collettore di aspirazione è prodotto in gran parte in lega di alluminio pressofusa, in alcuni motori ad alto carico in ghisa e, nelle zone soggette a basse temperature, in composito rinforzato. Per i corpi in alluminio fuso si fa riferimento alla famiglia delle leghe di fonderia EN 1706 e alle classi ISO 2768 per le tolleranze generali di lavorazione; per questo la planarità della superficie di tenuta non si valuta a vista ma con il righello di riscontro. La norma corrispondente e la classe di lega possono variare in funzione della famiglia motore: il dato preciso va verificato sul relativo catalogo OE.

Tubi di aspirazione, manicotti e fascette

Sul lato del tubo di aspirazione si incontrano tre tipi di struttura: tubo rigido in alluminio o acciaio, manicotto flessibile rinforzato a base di silicone/EPDM e i raccordi a manicotto che uniscono i due. I manicotti tra turbo e intercooler sono rinforzati con più strati di tessuto perché sopportano sia temperatura sia pressione. La classe di temperatura e pressione dei manicotti dell'aria di sovralimentazione è definita dalla specifica OE; sul piano dimensionale si fa riferimento a norme generali per tubi flessibili come la ISO 1307. Il collegamento avviene per lo più con fascette a coppia costante o a molla.

Componenti ed elementi accessori

• Corpo del collettore: il getto principale che distribuisce l'aria ai cilindri.
• Guarnizione del collettore: elemento di tenuta tra corpo e testata, generalmente monouso.
• Tubi uscita turbo e uscita intercooler: le linee che trasportano l'aria di sovralimentazione calda e raffreddata.
• Manicotti e raccordi rinforzati: collegamenti flessibili che assorbono vibrazioni e dilatazioni termiche.
• Fascette e staffe di sostegno: elementi che mantengono il tubo in posizione e lontano dalle vibrazioni.
• Sensore di pressione/temperatura dell'aria di aspirazione: elemento di misura montato sul collettore.
• Tubo e valvola di miscelazione EGR: la zona in cui il gas di scarico si miscela con l'aria di aspirazione.
• Flangia riscaldatore: equipaggiamento opzionale che agevola l'avviamento a freddo.

Come si riconosce un guasto al collettore di aspirazione e al tubo di aspirazione?

I guasti del collettore di aspirazione e del tubo di aspirazione si concentrano quasi interamente in due voci: la fuga dell'aria in pressione verso l'esterno e la riduzione della sezione interna per depositi carboniosi e olio. La prima si manifesta con un fischio e una perdita di potenza, la seconda con fumosità e aumento dei consumi. La tabella seguente associa i sintomi rilevati sul campo alle possibili cause e al metodo di verifica.

Come si esegue la prova di tenuta in pressione (boost test)?

Il modo più certo per cercare una perdita sulla linea di aspirazione è mettere in pressione la linea dall'esterno a motore spento. Si chiudono l'ingresso del turbo e l'estremità del collettore con tappi idonei, si riempie la linea con aria regolata tipicamente fino a 1,0–1,5 bar relativi e si osserva la caduta di pressione. Il punto di perdita si individua nella maggior parte dei casi all'udito, con schiuma di sapone o dal soffio d'aria sotto la fascetta. La pressione di prova deve essere limitata in base all'elemento più debole del sistema e il valore preciso va ricavato dal manuale di assistenza.

Verifica con i dati: pressione di sovralimentazione richiesta ed effettiva

Il secondo pilastro della diagnosi sono i dati in tempo reale. Se lo scarto tra la pressione di sovralimentazione richiesta e il valore effettivo si allarga in modo stabile, c'è una perdita sulla via dell'aria. Il punto da tenere presente è che il sensore si trova sul collettore: una perdita a monte del sensore si riflette sul dato, mentre una perdita molto vicina ai cilindri può generare perdita di potenza senza alterare troppo il valore visto dalla centralina. Va inoltre verificato se lo strumento diagnostico mostra il valore assoluto o quello relativo: tra le due basi c'è circa 1 bar di differenza. Per questo il dato da solo non basta e va abbinato alla prova fisica di tenuta.

Controllo dei depositi carboniosi e delle restrizioni

Nei motori con EGR la superficie interna del collettore di aspirazione accumula nel tempo uno strato composto da residui carboniosi e olio. Nei registri di assistenza tecnica e di reso VADEN il quadro più ricorrente è che questo accumulo acceleri in modo evidente sui veicoli da distribuzione urbana, che percorrono brevi tratte a basso carico, rispetto ai mezzi impiegati sulle lunghe percorrenze. Per il controllo è sufficiente smontare la sede del sensore o un coperchio e ispezionare con l'endoscopio; se la sezione dei rami presenta una restrizione visibile, si valuta la pulizia o la sostituzione. Un ramo sporco in modo diverso dagli altri è il segnale di un riempimento disuniforme.

Come si sostituisce il collettore di aspirazione e il tubo di aspirazione? Passo dopo passo

La sostituzione del collettore di aspirazione e del tubo di aspirazione è un lavoro in cui la sequenza di smontaggio e la disciplina di coppia contano quanto il componente stesso; i passi seguenti coprono l'intero flusso, dalla preparazione in sicurezza fino al collaudo di messa in servizio.

1. Mettere il veicolo in sicurezza: spegnere il motore, inserire il freno di stazionamento, bloccare le ruote con i cunei, disinserire lo staccabatteria. Sui veicoli con cabina ribaltabile ribaltare la cabina secondo le prescrizioni, bloccare il sostegno di sicurezza e attendere il raffreddamento del motore.
2. Creare accesso: liberare l'area di lavoro smontando il coperchio superiore motore, il collegamento del filtro aria, le canaline dei cablaggi e, se necessario, il tubo dell'intercooler. Non tentare di estrarre il tubo flettendo un altro componente.
3. Scollegare connettori e collegamenti ausiliari: rimuovere, etichettandoli, i connettori del sensore di pressione/temperatura dell'aria di aspirazione, dell'alimentazione della flangia riscaldatore e dell'eventuale attuatore della farfalla, proteggendone le estremità dallo sporco. Scollegare poi il tubo di miscelazione EGR, la linea di sfiato del basamento e i tubi del vuoto; aggiungere le guarnizioni e gli O-ring di questa zona all'elenco dei pezzi da sostituire.
4. Pulire la zona: liberare da polvere, sabbia e olio l'area attorno alla flangia del collettore e ai collegamenti dei tubi con aria compressa e un panno pulito. Un singolo bullone, dado o frammento di sporco caduto nel condotto di aspirazione finisce dentro il motore; i condotti lasciati aperti vanno sempre chiusi con un panno pulito o un tappo.
5. Smontare tubi e fascette: allentando le fascette, se il manicotto è incollato al tubo separarlo con un movimento rotatorio, senza forzare con leve. Annotare posizione e orientamento di ogni manicotto smontato; due raccordi apparentemente simili possono avere diametro interno diverso.
6. Allentare i bulloni del collettore nella sequenza corretta: allentare gradualmente in senso inverso alla sequenza di serraggio, dalle estremità verso il centro. Un allentamento completo da un solo punto può lasciare una deformazione permanente nel corpo in alluminio.
7. Preparare e misurare le superfici: rimuovere i residui della vecchia guarnizione senza rigare la superficie della testata; non usare raschietti aggressivi. Controllare la planarità della flangia del collettore con righello di riscontro e spessimetri. In presenza di deformazione o incrinature il corpo va sostituito.
8. Verificare il nuovo componente: affiancare il nuovo collettore e i nuovi tubi al pezzo smontato e confrontare posizione dei fori flangia, angoli dei rami, numero di sedi sensore e diametri delle estremità dei tubi. Non rimuovere i tappi di protezione fino al momento del montaggio.
9. Posizionare guarnizione e corpo: inserire la nuova guarnizione nel verso corretto, senza adesivi salvo diversa indicazione del costruttore. Appoggiare il collettore senza forzarlo e avvitare prima a mano i bulloni. Se il corpo non appoggia liberamente il componente è errato: non tentare di farlo appoggiare tirando con la chiave.
10. Serrare gradualmente dal centro verso l'esterno: portare i bulloni alla coppia prescritta dal costruttore con schema a spirale dal centro verso le estremità, in almeno due o tre passaggi. Serrare poi le fascette dei tubi alle rispettive coppie; la fascetta deve trovarsi al centro della fascia di appoggio del manicotto sul tubo.
11. Eseguire la prova di tenuta e mettere in servizio: ricollegare i connettori e la batteria e, se possibile, eseguire la prova di tenuta in pressione prima dell'avviamento. Avviare quindi il motore e controllare i collegamenti al minimo e ai regimi intermedi, cancellare i codici guasto e rileggerli dopo una prova su strada.

Quali sono gli errori più frequenti nella sostituzione del collettore di aspirazione e del tubo di aspirazione?

Gli errori ricorrenti nella sostituzione del collettore di aspirazione e del tubo di aspirazione derivano nella maggior parte dei casi non dalla qualità del componente ma dalla disciplina di montaggio; le avvertenze e l'elenco seguenti raccolgono i punti che più spesso fanno rientrare il lavoro in officina.

• Riutilizzare la vecchia guarnizione: una guarnizione già serrata è schiacciata in modo permanente e al secondo montaggio non garantisce la stessa tenuta.
• Pulire la superficie di tenuta con un raschietto metallico: i graffi lasciati sulla superficie della testata sono un percorso di perdita diretto; usare prodotti chimici idonei e raschietti in plastica.
• Serrare i bulloni in un solo passaggio e in ordine casuale: lascia tensioni e deformazioni nel corpo e la perdita inizia ai primi cicli termici.
• Affidarsi alla "sensibilità della mano" invece della chiave dinamometrica: su una flangia in alluminio un serraggio insufficiente perde, uno eccessivo spana il filetto; il margine tra i due è stretto.
• Serrare la fascetta sull'estremità del manicotto o fuori dalla gola del tubo: sotto pressione il manicotto abbandona il tubo; è una delle cause più tipiche di fermo su strada.
• Riutilizzare un manicotto irrigidito o rigonfio: conservare un raccordo invecchiato mentre si monta un collettore nuovo fa riaprire il lavoro nel giro di pochi mesi.
• Non sostituire l'O-ring del sensore: questo elemento, apparentemente insignificante, è uno dei punti di perdita subdoli che più complicano la diagnosi.
• Non cercare la causa alla radice della perdita: se all'interno del tubo si è accumulato olio la causa è il turbo o lo sfiato del basamento; sostituire solo il tubo rimanda il sintomo.
• Lasciare staffe e supporti non montati: il tubo privo di sostegno entra in risonanza e la perdita compare mesi dopo alla base della fascetta.

Valori tecnici e punti di controllo del collettore di aspirazione e del tubo di aspirazione

I valori indicati di seguito per il collettore di aspirazione e il tubo di aspirazione sono intervalli di riferimento generali frequenti sui motori dei veicoli commerciali pesanti. Famiglia motore, generazione di emissioni, tipo di intercooler e livello di equipaggiamento modificano questi intervalli; per i dati precisi occorre sempre consultare il manuale di assistenza aggiornato del costruttore del veicolo.

• I manicotti sono ancora elastici oppure irrigiditi o rigonfi? Verificare premendo con le dita.
• Le fascette sono in posizione corretta e complete; sotto la fascetta il manicotto presenta erosioni?
• Il corpo del tubo presenta schiacciamenti, tracce di sfregamento o fori da corrosione?
• Attorno alla flangia del collettore si vedono tracce di fuliggine nera secca o umidità oleosa recente?
• All'interno del tubo c'è ristagno di olio? In tal caso vanno esaminati anche il turbo e lo sfiato del basamento.
• La sede del sensore è serrata; l'O-ring presenta indurimenti o tagli?
• Nella zona di miscelazione EGR si è formato uno strato carbonioso che riduce la sezione; le staffe sono al loro posto?
• La pressione di sovralimentazione raggiunge il valore obiettivo; il relativo codice guasto si ripresenta?

Come si esegue la manutenzione del collettore di aspirazione e del tubo di aspirazione e come se ne allunga la vita?

Per il collettore di aspirazione e il tubo di aspirazione i costruttori in genere non definiscono un "intervallo di sostituzione" fisso; a determinarne la durata sono la disciplina sul filtro aria, la tempestività con cui si rileva l'invecchiamento dei manicotti e la qualità del montaggio. Una linea di aspirazione con filtro sostituito regolarmente, fascette alla coppia corretta e staffe complete è uno dei gruppi più longevi del veicolo. Al contrario, una linea su cui si trascura la manutenzione del filtro in cantieri polverosi o che è stata montata una volta forzandola inizia a perdere prima che sia trascorso un anno.

• Disciplina sul filtro aria: sostituire il filtro secondo l'intervallo del costruttore; nei veicoli di flotta che operano in ambienti polverosi l'intervallo va accorciato. Un'aspirazione strozzata affatica il turbo e l'intera linea.
• Tenuta della scatola filtro e del tubo di aspirazione: la minima apertura sulla linea a monte del filtro porta polvere non filtrata direttamente al motore; è la via più rapida all'usura dei cilindri.
• Controllo visivo periodico: a ogni manutenzione verificare l'irrigidimento dei manicotti stringendoli a mano e riesaminare la posizione delle fascette e le staffe.
• Monitoraggio di condensa e olio: l'acqua e l'olio accumulati nei tubi inferiori non vanno scaricati e ignorati senza individuarne l'origine; l'accumulo è esso stesso un sintomo.
• Gestione di EGR e depositi carboniosi: sui veicoli che lavorano a lungo a basso carico e su brevi percorrenze l'accumulo carbonioso accelera; il controllo periodico preserva la sezione.
• Rinnovare ragionando per kit: quando si interviene sul collettore, guarnizione, O-ring del sensore e manicotti invecchiati vanno rinnovati nello stesso intervento.
• Monitoraggio post-intervento: dopo ogni lavoro che tocchi la linea di aspirazione il controllo di tenuta va ripetuto nelle prime centinaia di chilometri.

Nelle aziende di autotrasporto l'approccio più efficace è pianificare la linea di aspirazione non come un singolo componente ma come un gruppo. Anche sul fronte della normativa sulle emissioni la prospettiva è la stessa: l'omologazione delle emissioni dei motori commerciali pesanti viene rilasciata nel quadro della ECE R49, e le perdite sulla via dell'aria influenzano direttamente la qualità della combustione e quindi i valori allo scarico. In altre parole, una guarnizione del collettore che perde non è soltanto una perdita di potenza, ma anche un problema di emissioni e di costo del carburante.

Scarica questa guida in PDF