Tópicos:
- Geral
- Parte inferior do pistão
- Materiais
- Anéis de pistão
- Folga final dos anéis do pistão
- Pino do pistão
- Desaxação do pino do pistão
- Distorção do pistão
- Pistão de inclinação
- Refrigeração
Geral:
Os pistões realizam movimentos para cima e para baixo no cilindro. O cilindro está preso no bloco do motor e não se move. O pistão se move constantemente do ODP (ponto morto inferior) para o TDC (ponto morto superior) no cilindro. A combustão ocorre na parte superior do pistão (chamada parte inferior do pistão). Como as válvulas de admissão abrem e o pistão se move em sua direção, é criado um vácuo na seção de admissão. Este vácuo suga o ar (ou uma mistura de combustível) para dentro do cilindro. Em um motor sobrealimentado (por meio de um turbo ou compressor), o ar de admissão é empurrado para dentro do cilindro com um certo excesso de pressão.
De válvulas de admissão feche e o pistão se mova para cima. O ar (ou mistura de combustível) é comprimido (comprimido) e então a uma motor a gasolina com um vela e em um Motor a gasóleo inflamado pela adição de óleo diesel.
Como a mistura inflama, o pistão é empurrado para baixo com grande força. Então o válvulas de escape abre e o pistão empurra os gases queimados para o escapamento no movimento ascendente.
Os pistões devem atender às seguintes propriedades:
- A menor massa possível para manter as forças de massa no TDC e no ODP tão baixas quanto possível. Forças de massa pequena colocam menos tensão nos rolamentos e permitem frequências rotacionais mais altas.
- Boa condução de calor; a temperatura do fundo do pistão pode exceder 400 graus Celsius. Para evitar que a temperatura da base do pistão suba muito, ela é constantemente resfriada com um jato de óleo contra a parte inferior. A menor carga térmica resulta em menos desgaste e menor consumo de óleo.
- Resistência mecânica suficiente.
- Baixo coeficiente de atrito.
Parte inferior do pistão:
A parte superior do pistão é chamada de “coroa” ou “fundo do pistão”. Os recessos para as válvulas são frequentemente retificados na base do pistão.
Nos motores diesel de injeção direta, a parte inferior do pistão muitas vezes ainda faz parte do espaço de combustão. Uma cavidade especial é então retificada no pistão, que serve para girar o ar. O ar nesse espaço fará um movimento giratório, de modo que o óleo diesel se misture bem imediatamente com esse ar durante a injeção.
A imagem mostra um motor diesel de injeção direta com câmara de pré-redemoinho no pistão. Um motor diesel com injeção indireta possui uma câmara de pré-redemoinho separada no cabeçote do cilindro. Não há então espaço de combustão na parte inferior do pistão.
Materiais:
Os pistões são geralmente feitos de ligas de alumínio ou magnésio. Às vezes, pistões de alumínio forjado são usados com as bases dos pistões cromadas. São muito fortes e têm baixo peso. A vantagem é que devido ao seu baixo peso também apresentam menor carga mecânica nas paredes do cilindro (e portanto menor desgaste), além de poderem ser utilizados em motores de grande potência. Devido à produção especializada, o preço é muito superior ao dos pistões normais de alumínio.
Pequenas ranhuras também são feitas na lateral do pistão, comparáveis às ranhuras de brunimento na parede do cilindro. Eles servem para "carregar" o óleo ao subir e descer. Se não fossem fornecidas pequenas ranhuras, o óleo poderia simplesmente passar por elas e acabar na câmara de combustão.
Anéis de pistão:
Os anéis do pistão devem garantir a melhor vedação possível do gás entre o pistão e o cilindro. Vazamentos ao longo dos anéis do pistão causam, entre outras coisas:
- Perda de compressão (portanto também perda de potência).
- Perda de óleo pela câmara de combustão.
- Envelhecimento prematuro e contaminação do óleo; Como os gases de vazamento entram no óleo, esses gases podem se misturar com o óleo, causando o envelhecimento do óleo.
Sempre há uma camada de óleo entre as ranhuras dos anéis do pistão e os anéis do pistão (veja a imagem abaixo). Não é possível que apenas os anéis do pistão cuidem da vedação. O petróleo também desempenha um papel importante nisso. É assim:
- À medida que o pistão sobe, os anéis do pistão movem-se para a parte inferior da ranhura do anel do pistão. (ver imagem)
- O óleo na parede do cilindro penetra entre o anel do pistão e a ranhura do anel do pistão. Isso faz com que o pistão seja pressionado contra a parede do cilindro.
Quando os anéis raspadores de óleo estão desgastados, o óleo pode ficar entre a parede do cilindro e o anel raspador de óleo, fazendo com que vá parar na câmara de combustão. O óleo é então queimado, resultando em fumaça azul ou preta no escapamento. A fumaça azul vem do óleo do motor que entra diretamente no escapamento, não é queimado e evapora. Na fumaça preta, o óleo participou do processo de combustão e os resíduos de óleo queimado saem do escapamento na forma de fuligem (preta).
Folga final dos anéis do pistão:
A folga da ranhura é o espaço entre as duas extremidades do anel do pistão. Se a folga de trava for muito pequena, o anel do pistão não terá espaço para formar um diâmetro menor. A parede do cilindro pode ser danificada e o anel do pistão pode quebrar. Se a folga da trava for muito grande, há muito espaço entre as extremidades; os anéis do pistão não vedam suficientemente e podem causar perda de compressão ou aumento do consumo de óleo.
A folga da trava é medida com um calibrador de folga. Com a medição acima, a folga da trava deve estar entre 0,35 e 0,55 mm. O calibrador de folga com espessura de 0,5 mm pode ser movido com alguma resistência. Portanto, a autorização final está boa. Para mais informações, consulte a página “medições de anéis de pistão”sob o título Medindo mecanicamente.
Pino do pistão:
O pino do pistão é usado para fixar rotativamente o pistão à biela. O pino do pistão é (teoricamente) montado no centro do pistão e preso com um anel de retenção. Na realidade, o pino do pistão é montado descentralizado, o que melhora o desempenho. Mais informações sobre isso podem ser encontradas abaixo no próximo capítulo: Desaxação do pino do pistão.
Desaxação do pino do pistão:
A posição fora do eixo do pino do pistão significa que o pino do pistão não está completamente centralizado (conforme mostrado na figura). É claro que estes pistões também devem ser montados em uma determinada direção. A direção é indicada por uma seta marcada na parte inferior do pistão. Esta seta aponta para o lado da distribuição.
Colocar o pino do pistão fora do centro serve a um propósito importante; reduza o desgaste na parede do cilindro e reduza o ruído produzido pelo pistão ao trocar as paredes do cilindro. Quando o pistão sobe ele é pressionado contra o lado esquerdo da parede do cilindro e quando desce é pressionado contra o lado direito. A cada golpe de força, o pistão será atingido do lado esquerdo contra o lado direito com enorme força.
Como o pino do pistão está colocado descentralizado, a biela já está na posição vertical antes do PMS. O pistão se move para o lado direito do cilindro antes do curso de potência. Quando o curso de potência ocorre, o pistão já está na posição correta e pode agora descer em linha reta em um movimento. Devido ao pino do pistão descentralizado, o pistão não bate mais na parede do cilindro pelo curso de força, o que reduz o ruído e o desgaste.
Distorção do pistão:
O pistão assume uma forma diferente em um motor quente e em um motor frio. O material se expande devido ao calor. O pistão é construído de tal forma que a expansão ocorre apenas em uma direção. Caso contrário, o pistão poderá ficar preso no cilindro.
Na extremidade esquerda da figura, o pistão pode ser visto em condições normais. A imagem do meio é do pistão no cilindro visto de cima, quando está na temperatura operacional. Portanto, o motor está funcionando há algum tempo, fazendo com que o material do pistão aqueça e se expanda. A imagem certa é do pistão frio. Agora tem formato oval. As setas acima e abaixo indicam a diferença de tamanho. O pistão na imagem à direita foi reforçado na largura e construído deliberadamente no comprimento para que tenha espaço para se expandir. A razão para isto é que todo material se expande quando aquecido. O pistão também deve ter espaço para isso.
O lado que não se expande, ou seja, os lados esquerdo e direito do pistão na ilustração, é pressionado contra a parede do cilindro durante o curso de força. Este lado absorve a força da guia (veja a imagem no capítulo abaixo "pistão de inclinação". Isto é obviamente construído desta forma, porque caso contrário o espaço entre o pistão e a parede do cilindro é muito grande com esta força enorme. O pistão então faz com que o motor seja jogado contra a parede do cilindro e, portanto, terá uma vida útil curta.
Apesar disso, o som ainda pode ser diferente quando o motor está frio e quando o motor está quente. Quando o motor está frio, há tanta folga entre o pistão e o cilindro que um leve som de batida ainda pode ser ouvido. Isto não é um problema, desde que a fase de aquecimento do motor decorra sem problemas. Com isto quero dizer que o motor deve ser aquecido lentamente (não em velocidades muito altas e certamente não muito gás em baixas velocidades). Se isso acontecer, o pistão ainda não se expandiu totalmente e o óleo ainda não atingiu a temperatura operacional de pelo menos 60 ou 80 graus. O motor terá então uma vida útil significativamente mais curta. A parede do cilindro se desgastará mais rapidamente, assim como a lateral do pistão, que se desgastará muito. O ruído do pistão também pode ser reduzido pelo fabricante aplicando “desaxação”. (Veja o capítulo acima).
Pistão de inclinação:
Enquanto se move para cima e para baixo, o pistão também se move ligeiramente na direção transversal na parede do cilindro. Se ocorrer desgaste na parede do cilindro devido ao uso incorreto do motor (pense em dirigir rápido/altas rotações com o motor frio), a parte da parede do cilindro (marcada em vermelho na imagem) pode ficar oca. Uma má escolha de materiais por parte do fabricante de automóveis também pode desempenhar um papel importante nisso (pense em alguns motores 1.4 16v da VAG).Isso significa que a largura da parede do cilindro aumenta e, portanto, o pistão tem mais liberdade de movimento como um resultado da força da guia. Nesse caso falamos de “pistões basculantes”. A imagem mostra que o pistão está ligeiramente torcido no cilindro. Uma situação um pouco exagerada, mas o conceito de “pistão basculante” é claramente visível.
O resultado da inclinação dos pistões é que o motor emite muitos ruídos de tique-taque. Às vezes, quase pode ser comparado ao som produzido por um motor diesel. O som é puramente o impacto na parede do cilindro devido ao espaço extra que o pistão possui no cilindro. Como resultado, o consumo de óleo aumenta frequentemente (devido à má vedação) e o desgaste também aumenta frequentemente. A única coisa que pode ser feita a respeito é revisar o motor.
Arrefecimento:
O pistão é resfriado borrifando óleo de motor na parte inferior. Isso pode ser feito com um pulverizador de óleo (veja imagem abaixo), ou através de um furo na biela. Isto, juntamente com mais informações sobre refrigeração e lubrificação, está descrito na página Sistema de lubrificação.
