Pistó del motor: què és i per a què serveix

Els motors de combustió interna moderns tenen un disseny complex en comparació amb els anàlegs fabricats als inicis de la indústria de l’automòbil. Això es deu al fet que els fabricants instal·len sistemes electrònics addicionals a la unitat de potència per garantir l'estabilitat, l'economia i l'eficiència.

Tot i la subtilesa dels sistemes elèctrics, el dispositiu ICE s’ha mantingut pràcticament inalterat. Els elements principals de la unitat són:

• Mecanisme de manovella;
• Grup cilindre-pistó;
• Col·lector d'admissió i d'escapament;
• Mecanisme de distribució de gas;
• Sistema de lubricació del motor.

S’han de sincronitzar mecanismes com la distribució de gasolina i gasolina. Això s’aconsegueix mitjançant la unitat. Pot ser cinturó o cadena.

Cada unitat de motor realitza una funció important, sense la qual és impossible un funcionament estable (o generalment operatiu) de la unitat de potència. Penseu en quina funció realitza el pistó en el motor, així com la seva estructura.

Què és un pistó del motor?

Aquesta peça s’instal·la en tots els motors de combustió interna. Sense ella, és impossible assegurar la rotació del cigonyal. Independentment de la modificació de la unitat (de dos o quatre temps), el funcionament del pistó no canvia.

Aquesta peça cilíndrica s’uneix a una biela, que al seu torn es fixa a la manovella de l’eix del cigonyal. Permet convertir l’energia alliberada com a resultat de la combustió.

L’espai sobre el pistó s’anomena cambra de treball. Totes les curses del motor del cotxe s’hi produeixen (exemple d’una modificació de quatre temps):

• La vàlvula d’entrada s’obre i l’aire es barreja amb el combustible (en els models de carburador atmosfèric) o l’aire mateix és aspirat (per exemple, l’aire és aspirat en un motor dièsel i el subministrament de combustible s’aconsegueix comprimint el volum fins al grau desitjat);
• Quan el pistó es mou cap amunt, totes les vàlvules es tanquen, la barreja no té on anar, es comprimeix;
• En el punt més alt (també anomenat mort), es subministra una espurna a la barreja d’aire comprimit-combustible. A la cavitat es forma un fort alliberament d’energia (la barreja s’encén), a causa de la qual es produeix una expansió, que mou el pistó cap avall;
• Tan aviat com arriba al punt més baix, la vàlvula d’escapament s’obre i els gasos d’escapament s’eliminen pel col·lector d’escapament.

Tots els elements del grup de pistons del motor realitzen cicles idèntics, només amb un cert desplaçament, que garanteix una rotació suau del cigonyal.

A causa de l'estanquitat entre les parets del cilindre i les juntes tòriques del pistó, es crea pressió, a causa de la qual aquest element es mou al centre mort inferior. Com que el pistó del cilindre adjacent continua girant el cigonyal, el primer es mou al cilindre fins al punt mort superior. Així sorgeix un moviment alternatiu.

Disseny de pistons

Algunes persones es refereixen a un pistó com una col·lecció de peces que s’uneixen al cigonyal. De fet, és un element de forma cilíndrica que pren una càrrega mecànica durant la microexplosió d’una mescla de combustible i aire al final de la carrera de compressió.

El dispositiu de pistó inclou:

• inferior;
• ranures d’anell tòric;
• faldilla.

El pistó s’uneix a la biela amb un passador d’acer. Cada element té la seva pròpia funció.

Inferior

Aquesta part de la peça assumeix tensions mecàniques i tèrmiques. És el límit inferior de la cambra de treball en què tenen lloc tots els passos anteriors. El fons no sempre és parell. La seva forma depèn del model del motor en què està instal·lat.

Part de segellat

En aquesta part s’instal·len rascadors d’oli i anells de compressió. Proporcionen la màxima estanquitat entre el cilindre del bloc de cilindres, a causa del qual, amb el pas del temps, es desgasten no els elements principals del motor, sinó els anells substituïbles.

La modificació més habitual és per a tres anells tòrics: dos anells de compressió i un raspador d’oli. Aquest últim regula la lubricació de les parets del cilindre. Els mecanismes automàtics solen anomenar el conjunt del fons i la part de segellat cap de pistó.

Faldilla

Aquesta part de la peça garanteix una posició vertical estable. Les parets de la faldilla guien el pistó i eviten que es bolqui, cosa que evitaria que la càrrega mecànica es repartís uniformement sobre les parets del cilindre.

Funcions principals del pistó

La funció principal del pistó és impulsar el cigonyal empenyent la biela. Aquesta acció es produeix quan s’encén una barreja de combustible i aire. La superfície plana inferior suporta tota la tensió mecànica.

A més d'aquesta funció, aquesta part té algunes propietats més:

• Segella la cambra de treball del cilindre, per la qual cosa l'eficiència de l'explosió té el percentatge màxim (aquest paràmetre depèn del grau de compressió i de la quantitat de compressió). Si les juntes tòriques s’esgoten, l’estanquitat es ressent i, al mateix temps, disminueix el rendiment de la unitat de potència;
• Refreda la cambra de treball. Aquesta funció mereix un article a part, però en resum, quan s’encén a l’interior del cilindre, la temperatura augmenta bruscament fins als 2 graus. Per evitar que la peça se’n fongui, és extremadament important eliminar la calor. Aquesta funció la realitzen els anells de segellació, el passador del pistó junt amb la biela. Però els principals elements dissipadors de calor són el petroli i una part nova de la barreja aire-combustible.

Tipus de pistons

Fins ara, els fabricants han desenvolupat un gran nombre de modificacions de pistons diferents. La tasca principal en aquest cas és arribar a la "mitjana daurada" entre la reducció del desgast de les peces, la productivitat de la unitat i el refredament suficient dels elements de contacte.

Es necessiten anells més amples per refredar millor el pistó. Però amb això, l’eficiència del motor disminueix, ja que una part de l’energia es destinarà a superar la major força de fricció.

Per disseny, tots els pistons es divideixen en dues modificacions:

• Per a motors de dos temps. El fons té forma esfèrica que millora l'eliminació dels productes de combustió i l'ompliment de la cambra de treball.
• Per a motors de quatre temps. En aquestes modificacions, la part inferior serà còncava o plana. La primera categoria és més segura quan es desplaça la sincronització de la vàlvula; fins i tot amb la vàlvula oberta, el pistó no xocarà amb ella, ja que hi ha buits corresponents. A més, aquests elements proporcionen una millor barreja de la barreja a la cambra de treball.

Els pistons per a motors dièsel són una categoria separada de peces. En primer lloc, són molt més forts que els anàlegs per als motors de combustió interna de gasolina. Això és necessari perquè s’ha de crear una pressió superior a les 20 atmosferes a l’interior del cilindre. A causa de les altes temperatures i la pressió enorme, un pistó convencional es col·lapsarà fàcilment.

En segon lloc, aquests pistons solen tenir rebaixes especials, que s’anomenen cambres de combustió de pistons. Creen turbulències en la carrera d’admissió, proporcionant un refredament millorat de la part inferior calenta, a més d’una barreja de combustible / aire més eficient.

També hi ha una altra classificació d’aquests elements:

• Repartiment. Es fabriquen mitjançant la colada en un blanc sòlid, que després es processa en torns. Aquests models s’utilitzen en vehicles lleugers;
• Seleccions nacionals. Aquestes peces es munten a partir de diferents parts, cosa que permet combinar materials per a elements individuals del pistó (per exemple, la faldilla pot ser d'aliatge d'alumini i la part inferior de ferro colat o acer). A causa de l’elevat cost i complexitat del disseny, aquests pistons no s’instal·len en motors convencionals. L’aplicació principal d’aquesta modificació són els grans motors de combustió interna que funcionen amb gasoil.

Requisits dels pistons del motor

Per tal que el pistó pugui fer front a la seva tasca, s'han de complir els requisits següents durant la seva fabricació:

1. Ha de suportar càrregues a alta temperatura, tot i no deformar-se sota tensions mecàniques, i perquè l'eficiència del motor no caigui amb un canvi de temperatura, el material no ha de tenir un alt coeficient d'expansió;
2. El material amb què està feta la peça no s’ha de desgastar ràpidament com a conseqüència de la funció de rodament pla;
3. El pistó ha de ser lleuger, perquè a mesura que la massa augmenta com a conseqüència de la inèrcia, la càrrega de la biela i la manovella augmenta diverses vegades.

A l’hora d’escollir un pistó nou, és molt important tenir en compte les recomanacions del fabricant, en cas contrari el motor experimentarà càrregues addicionals o fins i tot perdrà estabilitat.

Preguntes i respostes:

Què fan els pistons en un motor? Als cilindres, realitzen moviments alternatius a causa de la combustió de la mescla aire-combustible i l'impacte sobre la manovella dels pistons adjacents que es mouen cap avall.

Quin tipus de pistons hi ha? Amb faldilles simètriques i asimètriques amb diferents gruixos de fons. Hi ha pistons d'expansió controlada, autotèrmic, autotermàtic, duoterm, amb deflectors, amb faldilla bisellada, Evotec, d'alumini forjat.

Quines són les característiques de disseny del pistó? Els pistons es diferencien no només per la forma, sinó també pel nombre de ranures per instal·lar juntes tòriques. La faldilla del pistó pot ser afilada o en forma de canó.