Pistão GELO. Dispositivo e finalidade

A mistura de combustível que queima no cilindro do motor libera energia térmica. Em seguida, ele se transforma em uma ação mecânica que faz o virabrequim girar. O elemento chave deste processo é o pistão.

Esse detalhe não é tão primitivo quanto pode parecer à primeira vista. Seria um grande erro considerá-lo um simples traficante.

O pistão está localizado no cilindro, onde alterna.

À medida que se move em direção ao ponto morto superior (TDC), o pistão comprime a mistura de combustível. Em um motor de combustão interna a gasolina, ele acende em um momento próximo à pressão máxima. Em um motor diesel, a ignição ocorre diretamente devido à alta compressão.

O aumento da pressão dos gases formados durante a combustão empurra o pistão na direção oposta. Juntamente com o pistão, a biela articulada com ele se move, o que o faz girar. Assim, a energia dos gases comprimidos é convertida em torque, transmitido através da transmissão para as rodas do carro.

Durante a combustão, a temperatura dos gases atinge 2 mil graus. Como a combustão é explosiva, o pistão está sujeito a fortes cargas de choque.

Cargas extremas e condições de operação quase extremas exigem requisitos especiais para o projeto e materiais usados ​​para sua fabricação.

Ao projetar pistões, há vários pontos importantes a serem considerados:

• a necessidade de garantir uma longa vida útil e, portanto, minimizar o desgaste da peça;
• evitar a queima do pistão em operação de alta temperatura;
• garantir a vedação máxima para evitar a penetração de gás;
• minimizar as perdas por atrito;
• garantir um resfriamento eficiente.

O material do pistão deve ter várias propriedades específicas:

• força significativa;
• máxima condutividade térmica possível;
• resistência ao calor e capacidade de suportar mudanças repentinas de temperatura;
• o coeficiente de dilatação térmica deve ser pequeno e o mais próximo possível do coeficiente correspondente do cilindro para garantir uma boa vedação;
• resistência à corrosão;
• propriedades antifricção;
• baixa densidade para que a peça não fique muito pesada.

Como o material que atende idealmente a todos esses requisitos ainda não foi criado, é preciso usar opções de compromisso. Os pistões para motores de combustão interna são feitos de ferro fundido cinzento e ligas de alumínio com silício (silumin). Nos pistões compostos para motores a diesel, acontece que a cabeça é feita de aço.

O ferro fundido é bastante forte e resistente ao desgaste, tolera bem o calor forte, possui propriedades antifricção e pequena expansão térmica. Mas devido à baixa condutividade térmica, o pistão de ferro fundido pode aquecer até 400°C. Em um motor a gasolina, isso é inaceitável, pois pode causar pré-ignição.

Portanto, na maioria dos casos, os pistões para motores de combustão interna automotivos são feitos por estampagem ou fundição de silumin contendo pelo menos 13% de silício. O alumínio puro não é adequado, pois se expande demais quando aquecido, o que leva ao aumento do atrito e do desgaste. Estas podem ser falsificações que você pode encontrar ao comprar peças de reposição em lugares duvidosos. Para evitar que isso aconteça, entre em contato com os confiáveis.

O pistão de liga de alumínio é leve e conduz bem o calor, para que seu aquecimento não ultrapasse 250 ° C. Isso é bastante adequado para motores de combustão interna que funcionam com gasolina. As propriedades antifricção da silumin também são muito boas.

Ao mesmo tempo, este material não é isento de inconvenientes. À medida que a temperatura aumenta, torna-se menos durável. E devido à significativa expansão linear quando aquecida, medidas adicionais devem ser tomadas para preservar a vedação ao redor do perímetro do cabeçote e não reduzir a compressão.

Esta parte tem a forma de um copo e é composta por uma cabeça e uma parte guia (saia). Na cabeça, por sua vez, é possível distinguir o fundo e a parte de vedação.

Inferior

É a principal superfície de trabalho do pistão, é ela que percebe a pressão dos gases em expansão. Sua superfície é determinada pelo tipo de unidade, a colocação de bicos, velas, válvulas e o dispositivo CPG específico. Para ICEs usando gasolina, é plana ou côncava com recortes adicionais para evitar defeitos nas válvulas. O fundo convexo aumenta a resistência, mas aumenta a transferência de calor e, portanto, raramente é usado. O côncavo permite organizar uma pequena câmara de combustão e fornecer uma alta taxa de compressão, o que é especialmente importante em unidades a diesel.

Parte de vedação

Este é o lado da cabeça. Ranhuras para anéis de pistão são feitas ao redor da circunferência.

Os anéis de compressão fazem a função de vedação, evitando o vazamento de gases comprimidos, e os raspadores de óleo retiram o lubrificante da parede, impedindo que ele entre na câmara de combustão. O óleo flui sob o pistão através dos orifícios na ranhura e depois retorna ao cárter de óleo.

A seção do lado lateral entre a borda do fundo e o anel superior é chamada de zona de fogo ou calor. É ele quem experimenta o efeito térmico máximo. Para evitar o desgaste do pistão, esta correia é larga o suficiente.

Parte do guia

Não permite que o pistão deforme durante o movimento alternativo.

Para compensar a expansão térmica, a saia é feita curvilínea ou em forma de cone. Na lateral, geralmente é aplicado um revestimento antifricção.

Dentro há saliências - dois influxos com furos para o pino do pistão, nos quais a cabeça é colocada.

Nas laterais, na área das saliências, são feitas pequenas reentrâncias para evitar deformações térmicas e a ocorrência de escoriações.

Como o regime de temperatura do pistão é muito estressante, a questão do resfriamento é muito importante.

Os anéis de pistão são a principal maneira de remover o calor. Através deles, pelo menos metade do excesso de energia térmica é removida, que é transferida para a parede do cilindro e depois para a camisa de resfriamento.

Outro canal importante do dissipador de calor é a lubrificação. São utilizados névoa de óleo no cilindro, lubrificação através do orifício da biela, pulverização forçada com um bico de óleo e outros métodos. Mais de um terço do calor pode ser removido circulando o óleo.

Além disso, parte da energia térmica é gasta no aquecimento da porção fresca da mistura combustível que entrou no cilindro.

Os anéis mantêm a quantidade desejada de compressão nos cilindros e removem a maior parte do calor. E eles respondem por cerca de um quarto de todas as perdas por atrito no motor de combustão interna. Portanto, a importância da qualidade e condição dos anéis de pistão para o funcionamento estável do motor de combustão interna dificilmente pode ser superestimada.

Normalmente existem três anéis - dois anéis de compressão na parte superior e um raspador de óleo na parte inferior. Mas existem opções com um número diferente de anéis - de dois a seis.

A ranhura do anel superior em silumin Acontece que é feita com um inserto de aço que aumenta a resistência ao desgaste.

Os anéis são feitos de graus especiais de ferro fundido. Tais anéis são caracterizados por alta resistência, elasticidade, resistência ao desgaste, baixo coeficiente de atrito e mantêm suas propriedades por um longo tempo. Adições de molibdênio, tungstênio e alguns outros metais conferem resistência adicional ao calor aos anéis de pistão.

Novos precisam ser triturados. Caso tenha substituído os anéis, certifique-se de deixar o motor de combustão interna funcionando por algum tempo, evitando condições intensas de operação. Caso contrário, os anéis não lapidados podem superaquecer e perder elasticidade e, em alguns casos, até quebrar. O resultado pode ser falha na vedação, perda de potência, entrada de lubrificante na câmara de combustão, superaquecimento e queima do pistão.