O pistão é um componente essencial de motores de combustão interna. Seu uso garante a entrega da potência do motor para as rodas, transformando a queima de combustível em torque. Mas o que é o pistão e como ele funciona? Quais os tipos de pistão que existem?

O que é o pistão? Qual a função do pistão?

Os pistões estão no coração do motor de combustão interna. Basicamente, o pistão é simplesmente um cilindro sólido de metal, que se move para cima e para baixo no cilindro oco do bloco do motor. O próprio pistão é um pouco menor que o buraco em que ele se move, mas tem anéis de pistão sob tensão para obter uma vedação (quase) estanque ao ar, uma vez instalado no cilindro do motor. O pistão é preso através de um pino de pulso a uma biela, que por sua vez é conectada ao virabrequim, e juntos eles giram o movimento para cima e para baixo (alternativo) em movimentos redondos e redondos (rotacionais) para acionar as rodas.

Motores de combustão interna podem operar com apenas um cilindro e, portanto, um pistão (motocicletas e cortadores de grama) ou até 12, mas a maioria dos automóveis tem quatro, seis ou oito.

Os pistões também são usados ​​em motores de combustão externa, também conhecidos como motores a vapor, onde a água é aquecida em uma caldeira e o vapor resultante é usado para impulsionar os pistões em cilindros externos, que acionam as rodas.

Em um motor rotativo, não há pistões, cilindros ou válvulas, apenas rotores de formato triangular girando ao redor. Mas atualmente não há motores rotativos Wankel em produção, um modelo diferente de pistão

Em cada motor de quatro tempos (gasolina ou diesel), o processo de admissão, compressão, combustão e exaustão ocorre acima da coroa do pistão, o que força o pistão a subir e descer (ou lado a lado em motores horizontalmente opostos). dentro do cilindro. O pistão empurra para cima comprimindo o combustível e o ar em um espaço muito menor na cabeça do cilindro, onde é então inflamado pela vela de ignição. A explosão resultante força o pistão para baixo, criando gases de escape..

Do que é feito o pistão do carro ou moto?

Os componentes do motor hoje precisam ser resistentes para a longevidade e o peso leve para melhorar a eficiência, o que significa que todos os pistões são uma forma de liga de alumínio. Mas no início da era da carruagem sem cavalos, os pistões eram feitos de ferro fundido porque eram muito compridos e resistentes ao calor que derreteria rapidamente o alumínio. À medida que a metalurgia progrediu, e as temperaturas foram mantidas sob melhor controle por meio de um projeto mais eficiente, a leveza do alumínio rapidamente ganhou e permitiu que fossem obtidas RPMs muito mais altas.

Os anéis do pistão continuaram a ser feitos de ferro fundido e ligas de aço, por causa de sua maior constante de mola. A embalagem do anel geralmente compreende, de cima para baixo, um anel de compressão, um anel de limpeza e um anel de óleo, todos feitos de ferro fundido ou aço.

O anel de compressão veda a folga entre o pistão e o cilindro. O segundo, o anel raspador, contribui para a compressão, assim como para remover o excesso de óleo das paredes do cilindro à medida que o pistão se move para baixo. O anel de óleo, na verdade, é feito de 2 anéis e um espalhador na maioria dos motores, e também limpa o óleo da parede do cilindro e, em seguida, permite que ele seja drenado de volta através de pequenos orifícios no anel. Mas com o tempo, os anéis podem desgastar e perder sua elasticidade, permitindo que o óleo do cárter se mova para a câmara de combustão. O consumo excessivo de óleo e a fumaça azulada dos tubos de escape geralmente indicam desgaste do anel do pistão.

Funcionamento dos pistões

Os pistões recebem a explosão do motor e o movimento deles fazem a árvore de manivelas rodar, entregando então o torque e aceleração para o veículo se movimentar. (Foto: huwon korean parts)

Tipos de pistão

Vamos conhecer agora os diferentes tipos de pistão que podem ser usados em um motor.

Pistões de tronco (trunk)

Os pistões de tronco são longos em relação ao seu diâmetro. Eles atuam como um pistão e uma cruzeta cilíndrica. Como a haste de conexão é inclinada durante grande parte de sua rotação, há também uma força lateral que reage ao longo do lado do pistão contra a parede do cilindro. Um pistão mais longo ajuda a suportar isso.

Pistões de tronco têm sido um projeto comum de pistão desde os primeiros dias do motor alternativo de combustão interna. Eles eram usados ​​tanto para motores a gasolina quanto a diesel, embora os motores de alta velocidade tenham agora adotado o pistão mais leve.

Uma característica da maioria dos pistões de troncos, particularmente para motores a diesel, é que eles têm uma ranhura para um anel de óleo abaixo do pino, além dos anéis entre o pino e a coroa.

O nome “pistão de tronco” deriva do “motor de tronco”, um projeto inicial do motor a vapor marítimo. Para torná-los mais compactos, eles evitaram a haste de pistão usual do motor a vapor com cruzeta separada e, em vez disso, foram o primeiro projeto de motor a colocar o pino de giro dentro do pistão. Caso contrário, esses pistões do motor do tronco tinham pouca semelhança com o pistão do tronco; eram de diâmetro extremamente grande e de dupla ação. Seu “tronco” era um cilindro estreito montado no centro do pistão.

Pistões de cabeça cruzada (crosshead)

Grandes motores Diesel de baixa velocidade podem exigir suporte adicional para as forças laterais no pistão. Esses motores geralmente usam pistões de cabeça cruzada. O pistão principal possui uma grande haste de pistão que se estende para baixo a partir do pistão até o que é efetivamente um segundo pistão de menor diâmetro. O pistão principal é responsável pela vedação da gasolina e transporta os anéis do pistão. O pistão menor é puramente um guia mecânico. Ele é executado dentro de um pequeno cilindro como um guia de tronco e também carrega o pino.

A lubrificação da cabeça cruzada tem vantagens sobre o pistão do tronco, pois seu óleo lubrificante não está sujeito ao calor da combustão: o óleo não é contaminado por partículas de fuligem de combustão, não se decompõe devido ao calor e um óleo mais viscoso e menos viscoso ser usado. O atrito do pistão e da cabeça cruzada pode ser apenas a metade do pistão do tronco. [3]

Por causa do peso adicional desses pistões, eles não são usados ​​para motores de alta velocidade.

Pistões deslizantes (slipper)

É um pistão para um motor a gasolina que foi reduzido em tamanho e peso, tanto quanto possível. No caso extremo, eles são reduzidos para a coroa do pistão, suporte para os anéis do pistão, e apenas o suficiente da saia do pistão para deixar dois patamares, de modo a parar o pistão equilibrado no furo. As laterais da saia do pistão ao redor do pino do giro são reduzidas da parede do cilindro. O objetivo é principalmente reduzir a massa recíproca, facilitando assim o equilíbrio do motor e, assim, permitir altas velocidades.

Em aplicações de corrida, saias de pistão deslizantes podem ser configuradas para produzir peso extremamente leve, mantendo a rigidez e a força de uma saia completa. A inércia reduzida também melhora a eficiência mecânica do motor: as forças necessárias para acelerar e desacelerar as peças alternativas causam mais atrito do pistão com a parede do cilindro do que a pressão do fluido na cabeça do pistão. Um benefício secundário pode ser uma redução no atrito com a parede do cilindro, uma vez que a área da saia que desliza para cima e para baixo no cilindro, é reduzida pela metade. No entanto, a maior parte do atrito é devido aos anéis do pistão, que são as peças que realmente se ajustam ao mais apertado do furo e às superfícies de apoio do pino do pulso e, portanto, o benefício é reduzido.

Pistões defletores

Os pistões defletores são usados ​​em motores de dois tempos com compressão do cárter, onde o fluxo de gasolina dentro do cilindro deve ser cuidadosamente direcionado para fornecer uma limpeza eficiente. Com a limpeza cruzada, as portas de transferência (entrada para o cilindro) e de exaustão estão voltadas diretamente para os lados da parede do cilindro. Para evitar que a mistura que entra passe diretamente de uma porta para outra, o pistão tem uma nervura levantada na sua coroa. Isto destina-se a desviar a mistura de entrada para cima, em torno da câmara de combustão.

Muito esforço, e muitos projetos diferentes de coroa de pistão, foram desenvolvidos para melhorar a limpeza. As coroas se desenvolveram de uma costela simples a uma grande protuberância assimétrica, geralmente com uma face íngreme no lado da entrada e uma curva suave no escapamento. Apesar disso, a limpeza cruzada nunca foi tão eficaz quanto se esperava. Atualmente, a maioria dos motores usa a portabilidade da Schnuerle. Isso coloca um par de portas de transferência nos lados do cilindro e estimula o fluxo de gasolina a girar em torno de um eixo vertical, em vez de um eixo horizontal.

Pistões de corrida

Nos motores de corrida, a força e rigidez do pistão é tipicamente muito maior do que a do motor de um automóvel de passageiros, enquanto o peso é muito menor, para alcançar a alta rotação do motor necessária nas corridas.

Pistões não metálicos

Cerâmica e compósitos oferecem o fascínio da menor expansão térmica, menor peso e maior resistência e rigidez em comparação com o alumínio. Na década de 1980, a Mercedes-Benz usou um subsídio do governo alemão para criar um motor 190E com pistões de carbono composto que percorreu 25.000 km sem problema. Enquanto a tecnologia é sólida, a fabricação foi o fator limitante. A usinagem de um único pistão custava caro demais na usinagem, e a alternativa era um processo manual demorado.

Rotores Wankel

Mão é um pistão alternativo, mas o rotor triangular de ferro fundido é o análogo do pistão do motor Wankel porque ele converte energia de combustão em torque. Há carros, motos, e até aviões que usam esse tipo de rotor..

Pistões ovais

Durante uma época em que os motores de motocicleta de dois tempos eram a norma, a Honda trouxe um quatro tempos para o World Motorcycle Grand Prix em 1979. Ele se destaca como um dos motores mais estranhos da história. A moto NR500 GP da Honda era movida por um motor V-4 com um ângulo de 100 graus, cilindros ovais com oito válvulas cada e duas bielas por pistão. A vedação dos pistões ovais mostrou-se difícil, mas essa era uma das menores preocupações da equipe. As motos se aposentaram regularmente das corridas do GP do Mundo e ocasionalmente não conseguiram se classificar. Em três anos, a Honda retornou a um tradicional motor de corrida de dois tempos.

Motores de pistão opostos

Um motor de dois tempos do pistão oposto, com cilindros opostos a diesel, reivindica uma melhoria de eficiência de até 15% em relação a um motor convencional de ignição por compressão. Ao colocar a câmara de combustão entre dois pistões, a empresa eliminou as cabeças de cilindro e trem de válvulas, que são fontes de perda de calor significativa e atrito. Um motor OPOC com menos peças também deve ser mais barato e mais leve.

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