Anells de pistó: tipus, funcions, problemes típics

Absolutament tots els motors de combustió interna funcionen pel moviment dels pistons, que es veuen afectats per l'energia tèrmica, i al final obtenim energia mecànica. Els anells de pistó són un element vital del grup cilindre-pistó, la condició del qual determina el funcionament estable del motor de combustió interna, el consum de combustible, el manteniment del nivell d'oli, etc. A continuació, analitzarem per què es necessiten els anells de pistó, les varietats i quins problemes sorgeixen amb ells durant el funcionament.

Què són els anells de pistó

Els anells de pistó són peces muntades en pistons, normalment utilitzant dos anells de compressió i un anell de rasqueta d’oli. La forma dels anells es fa en forma de cercle i per muntar-la al pistó s’utilitza un tall que disminueix quan s’instal·len els pistons als cilindres. Si els pistons del motor no estiguessin equipats amb anells, el motor simplement no funcionaria a causa de la manca de compressió, així com a causa del farciment del cilindre amb oli i el seu ràpid malbaratament.

L'objectiu principal dels anells del pistó és proporcionar una pressió normal al cilindre pressionant fermament a la paret del cilindre, i també evitar que l'oli es cremi, permetent-lo drenar al carter. Els anells també retenen els gasos del càrter, però només si no hi ha desgast del grup cilindre-pistó.

Tipus d’anells de pistó

Avui hi ha dos tipus d'anells de pistó muntats sobre un pistó:

• compressió;
• raspador d’oli.

 Avui en dia, els anells de pistó estan fets de ferro colat i s’afegeix molibdè, que té una propietat de pressió extrema, per a una major fiabilitat i una vida útil prolongada. Els anells de crom es produeixen una mica més de temps, són una mica més econòmics, però també tenen propietats de pressió extremes, tot i que no difereixen en una llarga vida útil. Vegem de prop cada un dels anells.

Anells de compressió

Els anells de compressió s’instal·len per sobre del raspador d’oli, en una quantitat de dues peces. És important entendre que no es tracta només d’un anell metàl·lic dissenyat per segellar la cambra de combustió, ja que l’anell de compressió participa en la transferència de calor entre el pistó i el revestiment i també absorbeix les vibracions del pistó a causa de l’empenta lateral. 

L'anell de compressió superior pot ser de tres tipus:

• amb un ressalt en forma de L a la zona del pany;
• amb una zona plana;
• secció retorçada: els dos extrems de l'anell estan inclinats, tocant només una protuberància entre si.

Els productes amb protrusió en forma de L poden canviar la capacitat de segellat en funció del mode de funcionament del motor: quan augmenta la pressió del gas, augmenta la força de l’anell i “envolta” el cilindre més fortament i, quan la pressió baixa, disminueix la força i la fricció entre els cilindres, respectivament. Aquest enfocament us permet proporcionar la compressió necessària en el moment adequat i, en els modes d’admissió i d’escapament, reduir la fricció i augmentar el recurs del CPG.

El segon anell de compressió té la forma habitual, només complementa el superior proporcionant hermètica addicional, protegint contra la detonació i evitant l’entrada d’oli al cilindre a causa de l’empenta inversa.

Alguns d'aquests anells es fabriquen bisellats per tal de drenar millor l'oli de les parets del revestiment i, en els motors moderns, els anells es fabriquen completament sense espais.

Anells de rasquet d'oli

L'anell rascador d'oli s'instal·la a sota de l'anell de compressió. L'essència de l'anell està en el seu nom: eliminar l'excés de les parets del cilindre. Tan bon punt l'anell passa per la superfície, deixa una pel·lícula, de diverses micres de gruix, que és necessària per allargar la vida útil del CPG i mantenir les condicions de temperatura dins de les toleràncies. Per eliminar l'oli, els anells es fabriquen en forma d'expansors radials o axials. Alguns fabricants d'automòbils instal·len dos anells rascadors d'oli.

Funcions de l'anell de pistó

A partir de l’anterior, es poden extreure les conclusions següents:

• propietats de compressió. Aïllament complet de la cambra de combustió, assegurant la pressió necessària a l'interior del cilindre, a causa del qual s'aconsegueix un parell estable i un consum òptim de combustible;
• estalviant oli de motor. Gràcies a l'anell de rasqueta d'oli, es proporciona una pel·lícula eficaç a la superfície del cilindre, l'excés d'oli no es crema, sinó que entra al carter a través de l'anell;
• intercanvi de calor. Els anells de pistó eliminen efectivament la calor del pistó transferint-lo als cilindres, que es refreden a causa del contacte extern amb el refrigerant;

pràctica absència de vibracions horitzontals. A causa del bon ajustament dels anells, el pistó es mou clarament cap amunt i cap avall.

De què estan fets els anells de pistó?

Actualment, el ferro dúctil i l’acer inoxidable s’utilitzen com a materials. Atès que els motors moderns s'han tornat més petits i més potents, respectivament, la càrrega que hi ha augmentat moltes vegades, hi ha la necessitat d'utilitzar materials innovadors. El líder entre els materials és el molibdè, que es distingeix per les propietats antifricció i l’augment de la vida útil. Per cert, les faldilles de pistó es processen amb una composició similar.

Mal funcionament típic de l’anell de pistó

Durant el funcionament d'un motor de combustió interna, els pistons i els anells es desgasten gradualment i després es tornen inutilitzables. El principal mal funcionament és un augment de la bretxa entre l'anell i els cilindres, que provoca problemes amb l'arrencada del motor, augmenta el consum de combustible, disminueix bruscament la potència i es forma un excés de pressió al carter d'oli. 

Sovint, els conductors s’enfronten a un efecte com l’aparició d’anells. El procés s’explica pel fet que a causa del sobreescalfament del motor o dels dipòsits d’oli, els anells perden la seva elasticitat, cosa que significa que es perden totes les propietats dels anells.

Tot i que en la majoria dels casos, es pot corregir l’aparició d’anells aplicant la descarbonització del motor, per evitar aquest procés, utilitzeu les regles següents:

• intenteu fer servir el cotxe el més sovint possible i tampoc descuideu les regles per escalfar el motor;
• utilitzeu només oli de motor d’alta qualitat amb toleràncies, segons la classificació d’un motor concret (especialment si es tracta d’un motor dièsel amb filtre de partícules i injectors unitaris);
• no deixeu que el motor es sobreescalfi, ja que les conseqüències d’això són massa costoses, almenys en canviar l’oli i el refrigerant, així com substituir la junta de la culata per triturar el pla del capçal.

No oblideu que la qualitat dels anells també afecta no només el recurs, sinó també la resistència a temperatures i càrregues crítiques.

Conseqüències del desgast de l’anell del pistó

Les conseqüències del desgast de l’anell del pistó solen ser similars a altres malfuncions, per tant, s’hauria de fer un diagnòstic d’alta qualitat en forma de mesurar la compressió i comprovar si hi ha fuites d’aire al cilindre. 

Més detalladament sobre les conseqüències:

• difícil inici en fred. Quan el motor no s'escalfa, es forma un espai més gran entre el pistó i el cilindre i només disminueix a causa de l'escalfament, respectivament, de l'expansió de les peces de fregament. El desgast inicial dels anells es manifesta només en un motor sense escalfar, després del qual el motor funciona de manera estable. Podeu observar l’efecte degut al fum blavós al ralentí;
• augment del consum de combustible amb potència reduïda. L'augment de l'espai lliure significa una pèrdua de propietats de compressió, el que significa baixa pressió - baixa eficiència, que requereix més combustible per aconseguir-ho;
• triple motor. La baixa compressió s’acompanya necessàriament de triplet, i això no només suposa molèsties per al conductor i els passatgers, sinó també un desgast accelerat de les muntures del motor i altres accessoris.

Podeu comprovar l'estat dels anells posant la mà al tub d'escapament o un llençol net, i si trobeu una taca d'oli, és més probable que el problema estigui en els anells.

Selecció i substitució dels anells de pistó

Tingueu en compte que es recomana canviar els anells del pistó per separat dels pistons pels següents factors:

• durant el funcionament, el cilindre es desgasta de manera desigual i es torna el·líptic;
• els pistons també es poden deformar, sobretot si es sobreescalfen. Les ranures dels anells del pistó poden créixer, cosa que fa impossible la instal·lació de nous anells;
• s'ha de donar el bloc de cilindres per a la seva inspecció, on després quedarà clar si el cilindre es troba dins de les toleràncies el·líptiques, si cal aplicar hon fresc o si es necessita avorriment per a una mida de reparació.

Quins són els criteris per triar els anells de pistó? Si el vostre pressupost no permet una revisió important al màxim, podeu instal·lar pistons econòmics, però sempre anells d'alta qualitat: el consell de cuidadors experimentats. Pel que fa als factors de selecció:

• preu. Com més barats són els anells, menys qualitat són, i no hi ha cap altra manera. Els anells barats estan fets de ferro colat de baixa qualitat, que, ja durant la instal·lació, es pot manifestar en forma de trencament de l'anell;
• fabricant. Recomano encaridament prestar atenció a fabricants com Mahle, Kolbenschmidt, que són empreses de primera qualitat. Si voleu estalviar diners sense una forta pèrdua de qualitat, mireu un fabricant com Goetze, Nural i NPR;
• l’aspecte de l’embalatge i els propis anells. Presteu especial atenció a com s’envasen els anells, la qualitat de l’embalatge, si hi ha un holograma, les instruccions d’instal·lació i com es fabriquen els anells.

Com substituir els anells de pistó

El procediment per substituir els anells no és diferent del procés de revisió. És important entendre que en els cotxes moderns, la manera de "tirar anells" no acabarà bé. Heu de donar el bloc de cilindres per a la resolució de problemes i, si passa que els anells s'han de substituir a primera hora, mentre els pistons i les camisas estan en tolerància, podeu substituir els anells per separat.

En altres casos, cal fer una revisió completa mitjançant aquest mètode:

• desmuntar el motor, defectuar el bloc i donar la culata per a proves de pressió;
• després de rebre dades sobre l'estat dels cilindres, compreu el conjunt de pistons o els anells per separat;
• muntar el motor i, segons el tipus d’anells, fer funcionar el motor de combustió interna durant un nombre determinat de quilòmetres.

Preguntes i respostes:

Què són els anells rascadors d'oli? Poden ser sòlides o compostes. El ferro colat sòlid és ara menys habitual. Els compostos consisteixen en 2 anells prims amb un expansor axial radial.

Quins anells hi ha al pistó? Els anells de compressió, rascador d'oli (superior i inferior) es posen al pistó. També hi ha instal·lat un expansor d'anell axial i radial (si s'utilitzen anells dividits).

Per a què serveixen els anells de compressió? Proporcionen una connexió estreta entre el pistó i les parets del cilindre. Amb la seva ajuda, el VTS es manté en estat comprimit a la cambra de combustió. Normalment hi ha dos anells d'aquest tipus.

Quan cal canviar els anells del motor? Quan els anells estan desgastats, els gasos surten del cilindre al cárter. El motor comença a consumir molt d'oli (fum blau del tub d'escapament), la potència del motor ha disminuït significativament.