El pistón del motor es una de las partes más importantes y, por supuesto, el buen funcionamiento del motor y su larga vida útil dependen del material y la calidad de los pistones. Este artículo, más diseñado para principiantes, describirá todo (bueno, o casi todo) relacionado con el pistón, a saber: el propósito del pistón, su dispositivo, materiales y tecnología de fabricación de pistones y otros matices.
Quiero advertir a mis queridos lectores de inmediato que si ya he escrito algunos matices importantes asociados con los pistones, o con la tecnología de su fabricación, en otro artículo, entonces, por supuesto, no tiene sentido que me repita en este artículo. Simplemente pondré el enlace apropiado, haciendo clic en el cual el querido lector, si lo desea, podrá ir a otro artículo más detallado y familiarizarse con la información necesaria sobre los pistones con más detalle.
A primera vista, a muchos principiantes les puede parecer que el pistón es una pieza bastante simple y es imposible encontrar algo más perfecto en su tecnología de producción, forma y diseño. Pero, de hecho, no todo es tan simple y, a pesar de la simplicidad externa de la forma, los pistones y sus tecnologías de fabricación aún se están mejorando, especialmente en los motores forzados de altas revoluciones más modernos (de serie o deportivos). Pero no nos adelantemos y empecemos de lo simple a lo complejo.
Para empezar, analizaremos por qué se necesita un pistón (s) en un motor, cómo se organizan, qué formas de pistones son para diferentes motores, y luego pasaremos sin problemas a las tecnologías de fabricación.
¿Para qué sirve un pistón de motor?
El pistón, debido al mecanismo de manivela (y, vea la figura a continuación), que se mueve alternativamente en el cilindro del motor, por ejemplo, se mueve hacia arriba, para ser succionado por el cilindro y comprimir la mezcla de trabajo en la cámara de combustión, así como debido a la expansión de los gases combustibles moviéndose hacia abajo en el cilindro, hace trabajo, convirtiendo la energía térmica del combustible combustible en energía de movimiento, que contribuye (a través de la transmisión) a la rotación de las ruedas motrices del vehículo.
Pistón del motor y fuerzas que actúan sobre él: A - fuerza que presiona el pistón contra las paredes del cilindro; B es la fuerza que mueve el pistón hacia abajo; B es la fuerza transmitida del pistón a la biela y viceversa, G es la fuerza de presión de los gases combustibles que mueve el pistón hacia abajo.
Es decir, de hecho, sin pistón en un motor de un solo cilindro, o sin pistones en un motor de varios cilindros, es imposible mover el vehículo en el que está instalado el motor.
Además, como se puede ver en la figura, varias fuerzas actúan sobre el pistón (también, las fuerzas opuestas que presionan el pistón de abajo hacia arriba no se muestran en la misma figura).
Y basado en el hecho de que varias fuerzas presionan el pistón y con bastante fuerza, el pistón debe tener algunas propiedades importantes, a saber:
- la capacidad de un pistón de motor para soportar la enorme presión de los gases que se expanden en la cámara de combustión.
- la capacidad de comprimir y soportar la alta presión del combustible comprimible (especialmente en).
- la capacidad de resistir la penetración de gases entre las paredes del cilindro y sus paredes.
- la capacidad de transferir una tremenda presión a la biela, a través del pasador del pistón, sin romperse.
- la capacidad de no desgastarse durante mucho tiempo por la fricción contra las paredes del cilindro.
- la capacidad de no atascarse en el cilindro debido a la expansión térmica del material del que está hecho.
- El pistón del motor debe poder soportar la alta temperatura de combustión del combustible.
- tienen una gran fuerza con una masa pequeña para eliminar la vibración y la inercia.
Y estos no son todos los requisitos para los pistones, especialmente en los motores modernos de altas revoluciones. Hablaremos sobre las propiedades útiles y los requisitos de los pistones modernos, pero primero, veamos el dispositivo de un pistón moderno.
Como se puede ver en la figura, un pistón moderno se puede dividir en varias partes, cada una de las cuales tiene un significado importante y funciones propias. Pero a continuación se describirán las partes principales más importantes del pistón del motor y comenzaremos con la parte más importante y crítica: desde la parte inferior del pistón.
La parte inferior (parte inferior) del pistón del motor.
Esta es la superficie superior y más cargada del pistón, que mira directamente hacia la cámara de combustión del motor. Y la parte inferior de cualquier pistón está cargada no solo con una gran fuerza de presión de los gases que se expanden a una velocidad tremenda, sino también con una alta temperatura de combustión de la mezcla de trabajo.
Además, la parte inferior del pistón con su perfil determina la superficie inferior de la propia cámara de combustión y también determina un parámetro tan importante como . Por cierto, la forma del fondo del pistón puede depender de algunos parámetros, por ejemplo, de la ubicación de las velas o boquillas en la cámara de combustión, de la ubicación y el tamaño de la apertura de las válvulas, del diámetro de las placas de las válvulas - en la foto de la izquierda, se ven claramente los huecos para las placas de válvula en el fondo del pistón, que excluyen las válvulas de fondo de encuentro.
Además, la forma y las dimensiones de la parte inferior del pistón dependen del volumen y la forma de la cámara de combustión del motor, o de las características de la mezcla de aire y combustible que se introduce en ella; por ejemplo, en algunos motores antiguos de dos tiempos, una protuberancia característica -Se hizo un peine en la parte inferior del pistón, que desempeña el papel de un reflector y guía el flujo de productos de combustión al soplar. Esta protuberancia se muestra en la figura 2 (la protuberancia en la parte inferior también es visible en la figura anterior, que muestra la disposición del pistón). Por cierto, la Figura 2 también muestra el flujo de trabajo de un antiguo motor de dos tiempos y cómo la protuberancia en el fondo del pistón afecta el llenado con la mezcla de trabajo y los gases de escape (es decir, la mejora de la purga).
Motor de motocicleta de dos tiempos: flujo de trabajo
Pero en algunos motores (por ejemplo, en algunos motores diesel), por el contrario, hay un hueco redondo en la parte inferior del pistón en el centro, por lo que aumenta el volumen de la cámara de combustión y, en consecuencia, la relación de compresión. disminuye
Pero, dado que un rebaje de diámetro pequeño en el centro del fondo no es deseable para un llenado favorable con la mezcla de trabajo (aparecen turbulencias no deseadas), en muchos motores se han dejado de hacer rebajes en los fondos de los pistones.
Y para reducir el volumen de la cámara de combustión, es necesario hacer los llamados desplazadores, es decir, hacer un fondo con una cierta cantidad de material, que se encuentra ligeramente por encima del plano principal del fondo del pistón.
Bueno, otro indicador importante es el grosor del fondo del pistón. Cuanto más grueso es, más fuerte es el pistón y mayor es la carga térmica y de potencia que puede soportar durante bastante tiempo. Y cuanto más delgado sea el grosor del fondo del pistón, mayor será la probabilidad de que se queme o se destruya físicamente el fondo.
Pero con un aumento en el grosor del fondo del pistón, la masa del pistón aumenta en consecuencia, lo que es muy indeseable para motores forzados de alta velocidad. Y así, los diseñadores se comprometen, es decir, "atrapan" la media dorada entre fuerza y masa y, por supuesto, intentan constantemente mejorar las tecnologías de producción de pistones para motores modernos (más sobre tecnologías más adelante).
Zona caliente del pistón.
Como se puede ver en la figura anterior, que muestra la disposición del pistón del motor, la parte superior es la distancia desde la parte inferior del pistón hasta su anillo de compresión superior. Debe tenerse en cuenta que cuanto menor sea la distancia desde la parte inferior del pistón hasta el anillo superior, es decir, cuanto más delgada sea la capa superior, mayor será la tensión térmica que experimentarán los elementos inferiores del pistón y más rápido. se desgastarán.
Por lo tanto, para motores forzados de alta tensión, es deseable hacer que la parte superior sea más gruesa, pero esto no siempre se hace, ya que esto también puede aumentar la altura y la masa del pistón, lo que no es deseable para motores forzados y de alta velocidad. Aquí, así como con el grosor del fondo del pistón, es importante encontrar un término medio.
Sección de sellado del pistón.
Esta sección comienza desde la parte inferior de la parte superior hasta el punto donde termina la ranura del anillo del pistón más bajo. En la sección de sellado del pistón, se ubican las ranuras de los anillos del pistón y se insertan los anillos mismos (compresión y extracción de aceite).
Las ranuras de los segmentos no solo mantienen los segmentos del pistón en su lugar, sino que también les proporcionan movilidad (debido a ciertos espacios entre los segmentos y las ranuras), lo que permite que los segmentos del pistón se compriman y se descompriman libremente debido a su elasticidad (que es muy importante si el cilindro está desgastado y tiene forma de barril) . Esto también ayuda a presionar los anillos del pistón contra las paredes del cilindro, lo que elimina la penetración de gas y contribuye a una buena, incluso si el cilindro está ligeramente desgastado.
Como se puede ver en la figura con el dispositivo de pistón, en la ranura (ranuras) destinadas al anillo rascador de aceite hay orificios para el flujo de retorno del aceite del motor, que el anillo (o anillos) raspador de aceite quita de las paredes del cilindro cuando el pistón se mueve en el cilindro.
Además de la función principal (evitar la penetración de gas) de la sección de sellado, tiene otra propiedad importante: es la eliminación (más precisamente, la distribución) de parte del calor del pistón al cilindro y todo el motor. Por supuesto, para una distribución (eliminación) eficaz del calor y para evitar la penetración de gas, es importante que los anillos del pistón se ajusten bastante bien a sus ranuras, pero especialmente a la superficie de la pared del cilindro.
Cabeza de pistón del motor.
La cabeza del pistón es un área común, que incluye la corona del pistón y el área de sellado que ya describí anteriormente. Cuanto más grande y potente sea la cabeza del pistón, mayor será su fuerza, mejor disipación de calor y, en consecuencia, más recursos, pero la masa también es mayor, lo que, como se mencionó anteriormente, no es deseable para los motores de altas revoluciones. Y para reducir la masa, sin reducir el recurso, es posible si se aumenta la fuerza del pistón mejorando la tecnología de fabricación, pero escribiré más sobre esto más adelante.
Por cierto, casi me olvido de decir que en algunos diseños de pistones modernos hechos de aleaciones de aluminio, se hace un inserto de ni-resist en la cabeza del pistón, es decir, un borde de ni-resist (hierro fundido especial que es fuerte y resistente a la corrosión) se vierte en la cabeza del pistón.
Se corta una ranura en este borde para el anillo de pistón de compresión más cargado y superior. Y aunque debido al inserto, la masa del pistón aumenta ligeramente, su fuerza y resistencia al desgaste aumentan significativamente (por ejemplo, nuestros pistones domésticos Tutaev fabricados en TMZ tienen un inserto no resistivo).
Altura de compresión del pistón.
La altura de compresión es la distancia en milímetros medida desde la corona del pistón hasta el eje del bulón del pistón (o viceversa). Diferentes pistones tienen diferentes alturas de compresión y, por supuesto, cuanto mayor es la distancia desde el eje del dedo hasta el fondo, mayor es, y cuanto mayor es, mejor es la compresión y menor es la probabilidad de penetración de gas, pero también mayor será la fuerza de rozamiento y calentamiento del pistón.
En los motores antiguos de baja y baja velocidad, la altura de compresión del pistón era mayor, y en los motores modernos de mayor velocidad, se hizo menor. Aquí también es importante encontrar un término medio, que depende del impulso del motor (a mayor velocidad, menor fricción y menor altura de compresión).
Faldón del pistón del motor.
La falda se llama la parte inferior del pistón (también se llama la parte de guía). El faldón incluye protuberancias de pistón con orificios en los que se inserta el pasador de pistón. La superficie exterior de la falda del pistón es la superficie de guía (soporte) del pistón y esta superficie, al igual que los anillos del pistón, roza contra las paredes del cilindro.
Aproximadamente en la parte media de la falda del pistón hay orejetas en las que hay agujeros para el pasador del pistón. Y como el peso del material del pistón en las mareas es mayor que en otras partes del faldón, las deformaciones por efecto de la temperatura en el plano de las protuberancias serán mayores que en otras partes del pistón.
Por lo tanto, para reducir los efectos de la temperatura (y las tensiones) sobre el pistón en ambos lados, se elimina parte del material de la superficie del faldón, aproximadamente a una profundidad de 0,5-1,5 mm, y se obtienen pequeñas depresiones. Estos rebajes, llamados enfriadores, no solo ayudan a eliminar los efectos de la temperatura y las deformaciones, sino que también evitan la formación de rayas y mejoran la lubricación del pistón a medida que se mueve en el cilindro.
También se debe tener en cuenta que la falda del pistón tiene la forma de un cono (más estrecha en la parte superior cerca de la parte inferior, más ancha en la parte inferior), y en el plano perpendicular al eje del bulón del pistón tiene la forma de un óvalo. Estas desviaciones de la forma cilíndrica ideal son mínimas, es decir, tienen solo unos pocos cientos de mm (estos valores son diferentes: cuanto mayor es el diámetro, mayor es la desviación).
El cono es necesario para que el pistón se expanda uniformemente por el calentamiento, porque en la parte superior la temperatura del pistón es más alta y 
y más dilatación térmica. Y dado que el diámetro del pistón en la parte inferior es un poco más pequeño que en la parte inferior, cuando se expande por el calentamiento, el pistón tomará una forma cercana a un cilindro ideal.
Bueno, el óvalo está diseñado para compensar el rápido desgaste de las paredes del faldón, que se desgastan más rápido donde el rozamiento es mayor, y es más alto en el plano de movimiento de la biela.
Gracias a la falda del pistón (más precisamente, a su superficie lateral), se asegura la posición deseada y correcta del eje del pistón con respecto al eje del cilindro del motor. Con la ayuda de la superficie lateral de la falda, las fuerzas transversales se transmiten al cilindro del motor por la acción de la fuerza lateral A (ver la figura superior en el texto, así como la figura de la derecha), que actúa periódicamente sobre el pistones y cilindros, cuando los pistones se desplazan durante la rotación del cigüeñal (mecanismo de biela-cigüeñal).
Además, gracias a la superficie lateral de la falda, el calor se elimina del pistón al cilindro (así como de los anillos del pistón). Cuanto mayor sea la superficie lateral de la falda, mejor será la disipación de calor, menos fugas de gas, menos golpes en el pistón con algo de desgaste en el casquillo de la cabeza superior de la biela (o con un procesamiento incorrecto del casquillo - vea la figura en la izquierda), sin embargo, como con tres anillos de compresión, y no dos (escribí más sobre esto).
Pero si la falda del pistón es demasiado larga, su masa es mayor, se produce más fricción en las paredes del cilindro (en los pistones modernos, se aplica un revestimiento antifricción a la falda para reducir la fricción y el desgaste), y el exceso de masa y la fricción son muy indeseable en motores modernos (o deportivos) forzados de alta velocidad y, por lo tanto, en tales motores, la falda gradualmente comenzó a hacerse muy corta (la llamada minifalda) y gradualmente casi se deshizo de ella; así es como apareció el pistón en forma de T , que se muestra en la foto de la derecha.
Pero los pistones en forma de T también tienen desventajas, por ejemplo, nuevamente pueden tener problemas con la fricción contra las paredes del cilindro, debido a una superficie lubricada insuficiente de una falda muy corta (ya bajas velocidades).
Con más detalle sobre estos problemas, así como en qué casos se necesitan pistones en forma de T con minifalda en algunos motores, y en qué no, escribí un artículo detallado por separado. También está escrito allí sobre la evolución de la forma del pistón del motor; le aconsejo que lo lea. Bueno, creo que ya hemos descubierto el dispositivo de los pistones y estamos pasando sin problemas a las tecnologías de fabricación de pistones para comprender qué pistones fabricados de diferentes maneras son mejores y cuáles son peores (menos duraderos).
Pistones para motores - materiales de fabricación.
Al elegir un material para la fabricación de pistones, se imponen requisitos estrictos, a saber:
- El material del pistón debe tener excelentes propiedades antifricción (antiagarrotamiento).
- El material del pistón del motor debe tener una resistencia mecánica bastante alta.
- el material del pistón debe tener baja densidad y buena conductividad térmica.
- El material del pistón debe ser resistente a la corrosión.
- el material del pistón debe tener un coeficiente de expansión lineal bajo y ser lo más cercano posible o igual al coeficiente de expansión del material de las paredes del cilindro.
Hierro fundido.
Anteriormente, en los albores de la construcción de motores, desde los primeros automóviles, motocicletas y aviones (aviones), se utilizó hierro fundido gris para el material de los pistones (por cierto, también para los pistones de los compresores). Por supuesto, como cualquier material, el hierro fundido tiene ventajas y desventajas.
De las ventajas, cabe destacar la buena resistencia al desgaste y la resistencia suficiente. Pero la ventaja más importante de los pistones de hierro fundido instalados en motores con bloques (o camisas) de hierro fundido es el mismo coeficiente de expansión térmica que el cilindro del motor de hierro fundido. Esto significa que los espacios térmicos pueden ser mínimos, es decir, mucho menores que los de un pistón de aluminio que opera en un cilindro de hierro fundido. Esto hizo posible aumentar significativamente la compresión y el recurso del grupo de pistones.
Otra ventaja importante de los pistones de hierro fundido es una ligera disminución (solo un 10 %) de la resistencia mecánica cuando se calienta el pistón. Para un pistón de aluminio, la disminución de la resistencia mecánica durante el calentamiento es significativamente mayor, pero más adelante.
Pero con la llegada de motores más acelerados, cuando se usaban pistones de hierro fundido, su principal inconveniente comenzó a salir a la luz a altas velocidades: una masa bastante grande en comparación con los pistones de aluminio. Y poco a poco se pasó a la fabricación de pistones a partir de aleaciones de aluminio, incluso en motores con bloque de fundición, o con manguito, aunque había que fabricar pistones de aluminio con entrehierros mucho mayores para eliminar la cuña del pistón de aluminio en el cilindro de hierro fundido.
Por cierto, anteriormente, en los pistones de algunos motores, hicieron un corte oblicuo de la falda, lo que proporcionó las propiedades elásticas de la falda del pistón de aluminio y excluyó que se atascara en el cilindro de hierro fundido; un ejemplo de tal pistón puede ser visto en el motor de motocicleta IZH-49).
Y con la llegada de los cilindros modernos, o bloques de cilindros, hechos completamente de aluminio, en los que ya no hay camisas de hierro fundido (es decir, recubiertas con níquel o), también se hizo posible fabricar pistones de aluminio con espacios térmicos mínimos. , porque la expansión térmica de un cilindro de aleación es casi la misma que la de un pistón de aleación.
aleaciones de aluminio Casi todos los pistones modernos de los motores en serie ahora están hechos de aluminio (a excepción de los pistones de plástico de los compresores chinos baratos).
Los pistones hechos de aleaciones de aluminio también tienen ventajas y desventajas. De las principales ventajas, cabe señalar el bajo peso del pistón de aleación ligera, que es muy importante para los motores modernos de alta velocidad. El peso de un pistón de aluminio, por supuesto, depende de la composición de la aleación y de la tecnología de fabricación del pistón, porque un pistón forjado pesa mucho menos que uno hecho de la misma aleación por fundición, pero escribiré sobre tecnologías un un poco más tarde.
Otra ventaja de los pistones de aleación ligera, que pocas personas conocen, es una conductividad térmica bastante alta, que es aproximadamente 3 o 4 veces mayor que la conductividad térmica del hierro fundido gris. Pero, ¿por qué vale la pena, porque con una alta conductividad térmica y la expansión térmica no es muy pequeña, y tendrá que hacer más espacios térmicos, a menos que, por supuesto, el cilindro sea de hierro fundido (pero con los cilindros de aluminio modernos esto es ya no es necesario).
Pero el hecho es que la alta conductividad térmica no permite que el fondo del pistón se caliente más de 250 ° C, y esto contribuye a un llenado mucho mejor de los cilindros del motor y, por supuesto, le permite aumentar aún más la relación de compresión en los motores de gasolina. y así aumentar su poder.
Por cierto, para fortalecer de alguna manera los pistones fundidos con una aleación ligera, los ingenieros agregan varios elementos de refuerzo a su diseño; por ejemplo, hacen que las paredes y la parte inferior del pistón sean más gruesas, y las protuberancias debajo del pasador del pistón están más fundidas. masivo. Bueno, o hacen inserciones del mismo hierro fundido, ya escribí sobre esto anteriormente. Y, por supuesto, todos estos refuerzos aumentan la masa del pistón y, como resultado, resulta que un pistón más antiguo y duradero hecho de hierro fundido pierde bastante peso frente a un pistón de aleación ligera, en algún lugar por 10- 15 por ciento
Y aquí surge la pregunta para cualquiera, ¿vale la pena el juego? Vale la pena, porque las aleaciones de aluminio tienen otra propiedad excelente: eliminan el calor tres veces mejor que el mismo hierro fundido. Y esta importante propiedad es indispensable en los motores modernos de altas revoluciones (sobrealimentados y calientes), que tienen una relación de compresión bastante alta.
Además, las tecnologías modernas para la producción de pistones forjados (sobre ellos un poco más adelante) aumentan significativamente la resistencia y reducen el peso de las piezas, y ya no es necesario reforzar dichos pistones con varios insertos o fundiciones más masivas.
Las desventajas de los pistones hechos de aleaciones de aluminio incluyen tales como: un coeficiente de expansión lineal bastante grande de las aleaciones de aluminio, en el que es aproximadamente el doble que el de los pistones hechos de hierro fundido.
Otra desventaja significativa de los pistones de aluminio es una disminución bastante grande de la resistencia mecánica a medida que aumenta la temperatura del pistón. Por ejemplo: si un pistón de aleación ligera se calienta a trescientos grados, esto conducirá a una disminución de su fuerza hasta dos veces (en aproximadamente un 55-50 por ciento). Y para un pistón de hierro fundido, cuando se calienta, la fuerza disminuye significativamente menos, solo entre un 10 y un 15%. Aunque los pistones modernos, hechos de aleaciones de aluminio por forja, y no por fundición, pierden mucha menos fuerza cuando se calientan.
En muchos pistones de aluminio modernos, la reducción de la resistencia mecánica y la expansión térmica excesiva se eliminan mediante tecnologías de fabricación más avanzadas que han reemplazado a la fundición tradicional (más información a continuación), así como insertos de compensación especiales (por ejemplo, los insertos de niresist que mencioné). arriba), que no solo aumentan la resistencia, sino que también reducen significativamente la expansión térmica de las paredes de la falda del pistón.
Pistón del motor - tecnología de fabricación.
No es ningún secreto que con el tiempo, para aumentar la potencia del motor, gradualmente comenzaron a aumentar la relación de compresión y la velocidad del motor. Y para aumentar la potencia sin dañar mucho el recurso de los pistones, se mejoraron gradualmente las tecnologías para su fabricación. Pero empecemos por orden: con pistones fundidos convencionales.
Pistones fabricados por fundición convencional.
Esta tecnología es la más simple y antigua, se ha utilizado desde el principio de la historia de la construcción de automóviles y motores, desde 
pistones de hierro fundido ryh.
La tecnología para la producción de pistones para los motores más modernos por fundición convencional ya casi no se utiliza. Después de todo, la salida es un producto que tiene fallas (poros, etc.) que reducen significativamente la resistencia de la pieza. Y la tecnología de fundición convencional en un molde (molde frío) es bastante antigua, fue tomada de nuestros antepasados antiguos, que lanzaron hachas de bronce hace muchos siglos.
Y la aleación de aluminio vertida en el molde repite la forma del molde (matriz), y luego la pieza aún debe procesarse térmicamente y en máquinas, eliminando el exceso de material, lo que lleva mucho tiempo (incluso en máquinas CNC).
Moldeo por inyección.
La resistencia de un pistón fabricado por fundición simple no es alta, debido a la porosidad de la pieza, y gradualmente muchas empresas se alejaron de este método y comenzaron a fundir pistones bajo presión, lo que mejoró significativamente la resistencia, ya que la porosidad está casi ausente.
La tecnología de moldeo por inyección difiere significativamente de la tecnología de fundición convencional de ejes de la Edad del Bronce y, por supuesto, el resultado es una pieza más precisa y duradera, que tiene una estructura ligeramente mejor. Por cierto, al colar aleaciones de aluminio bajo presión en un molde (esta tecnología también se llama estampado líquido), no solo se moldean los pistones, sino también los marcos de algunas motocicletas y automóviles modernos.
Pero aún así, esta tecnología no es perfecta, e incluso si toma un pistón fundido a presión y lo examina, no encontrará nada en su superficie, pero esto no significa que todo el interior sea perfecto. De hecho, en el proceso de fundición, incluso bajo presión, no se excluye la aparición de vacíos internos y cavernas (diminutas burbujas) que reducen la resistencia de la pieza.
Pero aún así, el moldeo por inyección de pistones (estampado líquido) es significativamente mejor que la fundición convencional, y esta tecnología todavía se usa en muchas fábricas en la fabricación de pistones, marcos, partes de chasis y otras partes de automóviles y motocicletas. Y para aquellos que estén interesados en leer con más detalle sobre cómo se fabrican los pistones forjados en líquido y sobre sus ventajas, a continuación leemos sobre ellos.
Pistones forjados de un coche (moto).
Pistones forjados para automóviles domésticos.
Esta es actualmente la tecnología más avanzada para la producción de pistones de aleación ligera modernos, que tienen muchas ventajas sobre los de fundición y se instalan en los motores más modernos de altas revoluciones con una alta relación de compresión. Los pistones forjados fabricados por empresas de renombre prácticamente no tienen fallas.
Pero no tiene sentido para mí escribir sobre pistones forjados en detalle en este artículo, ya que escribí dos artículos muy detallados sobre ellos, que cualquiera puede leer haciendo clic en los enlaces a continuación.
Eso parece ser todo, si recuerdo algo más sobre un detalle tan importante como el pistón del motor, definitivamente lo agregaré, éxito a todos.
“Un motor de combustión interna moderno no es, por definición, el producto más destacado en términos de tecnología. Esto significa que se puede mejorar indefinidamente” (Matt Trevitnick, presidente del fondo de riesgo de la familia Rockefeller, Venrock).
Un motor con un pistón libre es un motor de combustión interna lineal, sin bielas, en el que el movimiento del pistón no está determinado por enlaces mecánicos, sino por la relación de las fuerzas de expansión de los gases y la carga.
Ya en noviembre de este año ingresará al mercado estadounidense el Chevrolet Volt, un automóvil eléctrico con generador de energía a bordo. Volt estará equipado con un potente motor eléctrico que hace girar las ruedas y un motor de combustión interna compacto que solo recarga una batería de iones de litio agotada. Esta unidad siempre funciona a la velocidad más eficiente. Esta tarea es manejada fácilmente por un motor de combustión interna convencional, acostumbrado a una carga mucho más pesada. Sin embargo, pronto puede ser sustituido por unidades mucho más compactas, ligeras, eficientes y económicas, especialmente diseñadas para funcionar como generador eléctrico.
Cuando se trata de diseños fundamentalmente nuevos de motores de combustión interna, los escépticos comienzan a arrugar la nariz, asienten con la cabeza ante cientos de proyectos pseudorrevolucionarios que acumulan polvo en los estantes y sacuden las reliquias sagradas de cuatro ollas y un árbol de levas. Cien años de dominio del clásico motor de combustión interna convencerán a cualquiera de la futilidad de la innovación. Pero solo no profesionales en el campo de la termodinámica. Estos incluyen al profesor Peter Van Blarigan.
Energía encerrada
Uno de los conceptos ICE más radicales de la historia es el motor de pistón libre. La primera mención del mismo en la literatura especializada data de la década de 1920. Imagine un tubo de metal con extremos ciegos y un pistón cilíndrico deslizándose en su interior. En cada extremo de la tubería hay un inyector para inyección de combustible, puertos de entrada y salida. Dependiendo del tipo de combustible, se les pueden agregar bujías. Y eso es todo: menos de una docena de las partes más simples y solo una: en movimiento. Más tarde, aparecieron modelos ICE más sofisticados con un pistón libre (FPE), con dos o incluso cuatro pistones opuestos, pero esto no cambió la esencia. El principio de funcionamiento de tales motores sigue siendo el mismo: el movimiento alternativo lineal del pistón en el cilindro entre las dos cámaras de combustión.
Teóricamente, la eficiencia de FPE supera el 70%. Pueden funcionar con cualquier tipo de combustible líquido o gaseoso, son extremadamente fiables y perfectamente equilibrados. Además, son evidentes su ligereza, compacidad y facilidad de producción. El único problema es: ¿cómo eliminar la potencia de un motor de este tipo, que es mecánicamente un sistema cerrado? ¿Cómo ensillar un pistón que corre con una frecuencia de hasta 20.000 ciclos por minuto? Puede usar la presión de escape, pero la eficiencia cae significativamente. Esta tarea permaneció irresoluble durante mucho tiempo, aunque se hicieron intentos regularmente. Los últimos en romperse los dientes fueron los ingenieros de General Motors en la década de 1960 mientras desarrollaban un compresor para un automóvil de turbina de gas experimental. Las muestras operativas de bombas marinas basadas en FPE a principios de la década de 1980 fueron fabricadas por la empresa francesa Sigma y el británico Alan Muntz, pero no entraron en producción.
Quizá nadie se hubiera acordado de FPE durante mucho tiempo, pero la casualidad ayudó. En 1994, el Departamento de Energía de EE. UU. encargó a los científicos del Laboratorio Nacional Sandia que estudiaran la eficiencia de los generadores de energía a bordo basados en varios tipos de motores de combustión interna que funcionan con hidrógeno. Este trabajo fue encomendado al grupo de Peter Van Blarigan. Durante el transcurso del proyecto, Van Blarigan, que conocía muy bien el concepto FPE, logró encontrar una solución ingeniosa al problema de convertir la energía mecánica del pistón en electricidad. En lugar de complicar el diseño y, por lo tanto, reducir la eficiencia resultante, Van Blarigan recurrió a la resta y pidió ayuda a un pistón magnético y un devanado de cobre en el cilindro. A pesar de su sencillez, tal solución habría sido imposible tanto en los años sesenta como en los setenta. En ese momento, todavía no existían imanes permanentes lo suficientemente compactos y potentes. Todo cambió a principios de la década de 1980 con la invención de una aleación a base de neodimio, hierro y boro.
Una sola pieza combina dos pistones, una bomba de combustible y un sistema de válvulas.
Por este trabajo, en el Congreso Mundial SAE de Ingenieros Automotrices de 1998, Van Blarigan y sus colegas Nick Paradiso y Scott Goldsborough recibieron el Premio Honorífico Harry Lee Van Horning. La promesa obvia del generador lineal de pistón libre (FPLA), como llamó Van Blarigan a su invento, convenció al Departamento de Energía de continuar financiando el proyecto hasta la etapa de unidad experimental.
ping pong electronico
El generador lineal push-pull de Blarigand es un tubo de acero al silicio eléctrico de 30,5 cm de largo, 13,5 cm de diámetro y un peso de poco más de 22 kg. La pared interna del cilindro es un estator con 78 vueltas de alambre de cobre cuadrado. Los potentes imanes de neodimio están integrados en la superficie exterior del pistón de aluminio. La carga de combustible y el aire ingresan a la cámara de combustión del motor en forma de niebla después de una homogeneización preliminar. El encendido se lleva a cabo en el modo HCCI: en la cámara, se producen simultáneamente muchos microfocos de encendido. FPLA no tiene ningún sistema mecánico de distribución de gas: el pistón mismo realiza sus funciones.
Trompeta Frank Stelser
En 1981, el inventor alemán Frank Stelser hizo una demostración de un motor de dos tiempos de pistón libre que había estado desarrollando en su garaje desde principios de la década de 1970. Según sus cálculos, el motor era un 30% más económico que un motor de combustión interna convencional. La única parte móvil del motor es un pistón doble, que corre a un ritmo vertiginoso dentro del cilindro. Un tubo de acero de 80 cm de largo, equipado con un carburador de baja presión de una motocicleta Harley-Davidson y una unidad de bobina de encendido Honda, según las estimaciones aproximadas de Stelzer, podría producir hasta 200 hp. potencia a una frecuencia de hasta 20.000 ciclos por minuto. Stelser argumentó que sus motores podían estar hechos de aceros simples y que podían enfriarse tanto con aire como con líquido. En 1981, el inventor llevó su motor al Salón Internacional del Automóvil de Frankfurt con la esperanza de atraer el interés de las principales empresas automovilísticas. Al principio, la idea despertó cierto interés entre los fabricantes de automóviles alemanes. Según los ingenieros de Opel, el motor prototipo demostró una excelente eficiencia térmica y su fiabilidad era bastante obvia: prácticamente no había nada que romper. Hay ocho partes en total, de las cuales una es móvil: un pistón doble de forma compleja con un sistema de anillos de sellado con un peso total de 5 kg. En el laboratorio de Opel se han desarrollado varios modelos teóricos de transmisión para el motor Stelser, incluidos mecánicos, electromagnéticos e hidráulicos. Pero ninguno de ellos resultó ser lo suficientemente confiable y efectivo. Después del Salón del Automóvil de Frankfurt, Stelser y su descendencia desaparecieron de la vista de la industria automotriz. Un par de años después de eso, en la prensa de vez en cuando se hablaba de las intenciones de Stelser de patentar la tecnología en 18 países del mundo, de equipar plantas desalinizadoras en Omán y Arabia Saudita con sus motores, etc. Desde principios de los 90 Stelser ha desaparecido de la vista para siempre, aunque el sitio web todavía está disponible.
La potencia máxima de FPLA es de 40 kW (55 caballos) con un consumo medio de combustible de 140 g por 1 kWh. En términos de eficiencia, el motor no es inferior a las celdas de combustible de hidrógeno: la eficiencia térmica del generador cuando se usa hidrógeno como combustible y una relación de compresión de 30: 1 alcanza el 65%. En propano, un poco menos - 56%. Además de estos dos gases, FPLA digiere con apetito combustible diesel, gasolina, etanol, alcohol e incluso aceite vegetal usado.
Sin embargo, nada se da con poca sangre. Si Van Blarigand resolvió con éxito el problema de convertir la energía térmica en energía eléctrica, entonces el control del pistón caprichoso se convirtió en un serio dolor de cabeza. El punto muerto superior de la trayectoria depende del grado de compresión y de la tasa de combustión de la carga de combustible. De hecho, el frenado del pistón se produce debido a la creación de una presión crítica en la cámara y la subsiguiente combustión espontánea de la mezcla. En un motor de combustión interna convencional, cada ciclo subsiguiente es análogo al anterior debido a los vínculos mecánicos rígidos entre los pistones y el cigüeñal. En FPLA, la duración de los ciclos y el punto muerto superior son valores flotantes. La más mínima imprecisión en la dosificación de la carga de combustible o la inestabilidad del modo de combustión hace que el pistón se detenga o golpee una de las paredes laterales.
El motor Ecomotors se distingue no solo por sus modestas dimensiones y peso. Externamente, la unidad plana se parece a los motores bóxer de Subaru y Porsche, que brindan ventajas de diseño especiales en forma de un centro de gravedad bajo y una línea de capó. Esto significa que el automóvil no solo será dinámico, sino también bien controlado.
Por lo tanto, este tipo de motor requiere un sistema de control electrónico potente y rápido. Crearlo no es tan fácil como parece. Muchos expertos consideran que esta tarea es difícil. Harry Smythe, director científico del Laboratorio de Propulsión de General Motors, afirma: “Los motores de combustión interna de pistón libre tienen una serie de ventajas únicas. Pero para crear una unidad en serie confiable, aún necesita aprender mucho sobre la termodinámica de FPE y aprender a controlar el proceso de combustión de la mezcla. El profesor del MIT John Heywood se hace eco de él: “Todavía hay muchas manchas blancas en esta área. No es seguro que se pueda desarrollar un sistema de control simple y económico para FPE”.
Van Blarigan es más optimista que sus compañeros. Argumenta que el control de la posición del pistón se puede proporcionar de manera confiable a través del mismo par: el estator y la carcasa magnética del pistón. Además, cree que un prototipo de generador completo con un sistema de control sintonizado y una eficiencia de al menos el 50% estará listo para fines de 2010. La confirmación indirecta del progreso en este proyecto es la clasificación en 2009 de muchos aspectos de las actividades del grupo Van Blarigand.
Una parte significativa de la pérdida por fricción en los motores de combustión interna convencionales se debe a la rotación de la biela con respecto al pistón. Las bielas cortas giran en un ángulo mayor que las bielas largas. OPOC tiene bielas muy largas y comparativamente pesadas que reducen las pérdidas por fricción. El diseño único de las bielas OPOC no requiere el uso de pasadores de pistón para los pistones internos. En su lugar, se utilizan casquillos cóncavos radiales de gran diámetro, dentro de los cuales se desliza la cabeza de la biela. Teóricamente, este diseño del conjunto le permite hacer que la biela sea más larga de lo habitual en un 67%. En un motor de combustión interna convencional, se producen graves pérdidas por fricción en los cojinetes del cigüeñal cargados durante la carrera de potencia. En OPOC, este problema no existe en absoluto: las cargas multidireccionales lineales en los pistones interno y externo se compensan completamente entre sí. Por lo tanto, en lugar de cinco cojinetes de soporte del cigüeñal, OPOC requiere solo dos.
oposición constructiva
En enero de 2008, el famoso capitalista de riesgo Vinod Khosla desclasificó uno de sus últimos proyectos, EcoMotors, una empresa creada un año antes por John Coletti y Peter Hoffbauer, dos reconocidos gurús de la construcción de motores. El historial de Hoffbauer incluye muchos desarrollos innovadores: el primer turbodiésel para automóviles de pasajeros Volkswagen y Audi, el motor bóxer para el Beetle, el primer diésel de 6 cilindros para Volvo, el primer diésel de 6 cilindros en línea Compact-V en línea, instalado por primera vez en el Golf y su gemelo VR6 construido para Mercedes. John Coletti no es menos famoso entre los ingenieros automotrices. Durante mucho tiempo dirigió la división Ford SVT para el desarrollo de series especiales de automóviles cargados.
Los activos totales de Hoffbauer y Coletti incluyen más de 150 patentes, participación en 30 proyectos para el desarrollo de nuevos motores y 25 proyectos para automóviles de nueva producción. EcoMotors se creó específicamente para comercializar el turbodiésel bóxer modular de dos cilindros y dos tiempos de Hoffbauer con tecnología OPOC.
Tamaño pequeño, increíble relación potencia-peso de 3,25 hp por 1 kg de masa (250 hp por 1 litro de volumen) y empuje del tanque de 900 N m con un apetito más que modesto, la capacidad de ensamblar bloques de 4, 6 y 8 cilindros a partir de módulos separados: estos son los principales ventajas del módulo OPOC EM100 de 100 kilogramos. Si los motores diésel modernos son entre un 20 % y un 40 % más eficientes que los motores de combustión interna de gasolina, el OPOC es un 50 % más eficiente que los mejores turbodiésel. Su eficiencia calculada es del 57%. A pesar de su fantástica carga, el motor Hoffbauer está perfectamente equilibrado y es muy suave.
En OPOC, los pistones están conectados al cigüeñal ubicado en el centro mediante bielas largas. El espacio entre los dos pistones sirve como cámara de combustión. El inyector de combustible está en el punto muerto superior y los puertos de entrada y escape de aire están en el punto muerto inferior. Esta disposición, junto con un turbocompresor eléctrico, garantiza una limpieza óptima de los cilindros: no hay válvulas ni árboles de levas en OPOC.
El turbocompresor es una parte integral del motor, sin el cual su funcionamiento es imposible. Antes de arrancar el motor, el turbocompresor calienta una parte del aire a una temperatura de 100 °C durante un segundo y lo bombea a la cámara de combustión. El diésel OPOC no necesita bujías incandescentes y arrancar en climas fríos no es un problema. Al mismo tiempo, Hoffbauer logró reducir la relación de compresión del habitual 19-22:1 de los motores diésel a un modesto 15-16. Todo esto, a su vez, conduce a una disminución de la temperatura de funcionamiento en la cámara de combustión y al consumo de combustible.
caballo de Troya
Ya hoy, EcoMotors tiene tres unidades boxer completamente listas para producir de varias capacidades: un módulo de 13,5 hp. (dimensiones - 95 mm / 155 mm / 410 mm, peso - 6 kg), 40 hp (95 mm / 245 mm / 410 mm, 18 kg) y módulo de 325cv. (400 mm / 890 mm / 1000 mm, 100 kg). Hoffbauer y Coletti tienen la intención de demostrar un sedán de rango medio de cinco asientos electrohíbrido con un generador diesel OPOC basado en uno de los modelos masivos ya este año. El consumo medio de gasóleo de este coche no superará los 2 litros a los cien en los modos combinado eléctrico y mixto. Recientemente, EcoMotors abrió su propio centro técnico en Troy, Michigan, y ya está buscando una instalación adecuada para comenzar la producción en masa de sus motores. Pese a la desclasificación del proyecto, desde las entrañas de la empresa sale rarísima información. Aparentemente, Vinod Khosla decidió mantener a raya sus cartas asesinas por el momento.
Hay situaciones en las que el motor pierde potencia, “troitos”, sale humo gris o negro por el tubo de escape.
Las causas de tales fallas pueden ser el desgaste de la junta de la culata, el desgaste de las válvulas o los pistones. Al mismo tiempo, el aceite ingresa a la cámara de combustión, se forma hollín en la camisa del cilindro y las válvulas, lo que los desgasta más rápido, y se alteran las fases de distribución de gas. El quemado de la junta contribuye a la liberación de gases desde el exterior del motor, lo que va acompañado de un fuerte silbido, o si se quema entre los cilindros, los gases entran en otro cilindro, perturbando la mezcla, ya que los ciclos de funcionamiento difieren. entre los cilindros. Además, el desgaste de la junta está plagado de mezclar aceite de motor con refrigerante del motor, como resultado de lo cual la mezcla hace espuma y el motor se detiene después de un corto período de tiempo, y toda esta espuma se estanca en todo el motor. Cuando hay un desgaste del pistón o un desgaste severo de los anillos del pistón, los gases de escape ingresan al cárter, diluyen el aceite, lo que interrumpe la lubricación de todas las partes que se frotan. Muchos trabajadores de las estaciones de servicio, junto con los propietarios de automóviles, verifican la compresión del cilindro y, si es normal, el cilindro está en orden. No es así en absoluto. Una buena compresión indica que solo los anillos del pistón de compresión están funcionando, mientras que los anillos raspadores de aceite pueden hacer mal su trabajo, dejando aceite en los cilindros que se mezcla con la mezcla combustible.
Para asegurarse de cuál es exactamente el problema, es necesario quitar la culata, quitar los árboles de levas, inspeccionar el estado de las válvulas, los sellos de los vástagos de las válvulas y los pistones, es decir, todas las piezas deberán inspeccionarse visualmente. Este proceso es bastante laborioso y requiere mucho tiempo. Todo se puede hacer en vano si la causa de tal mal funcionamiento, por ejemplo, resultó ser sellos de válvula desgastados, al reemplazarlos, no es necesario desmontar la culata. Para tales casos, hay una forma complicada de hacerlo sin quitar la culata.
El automóvil está instalado en el freno de mano, la rueda motriz se levanta en el gato. Es recomendable instalar calzos debajo de las ruedas, porque existe una alta probabilidad de que el automóvil pueda salir sin conductor. El automóvil cambia a una velocidad más cercana a la línea recta. En transmisiones de cinco velocidades, esto generalmente se considera tercera o cuarta marcha. Por supuesto, puede encender cualquier otro engranaje, pero según mi propia experiencia, diré que será difícil y prolongado girar el cigüeñal de esta manera.
Después de engranar la marcha, colocamos el pistón del primer cilindro del motor en la carrera de compresión, desenroscamos la bujía e instalamos la manguera del compresor en su lugar. Es deseable que la manguera encaje perfectamente en el orificio de la bujía para identificar el problema, si lo hay. Habiendo sellado la manguera, suministramos aire al cilindro y escuchamos. Cuando todo esté en orden, el aire volverá a salir por el orificio de la bujía. Cuando la válvula de admisión se quema, el aire sale a través del filtro de aire y cuando la válvula de escape se quema, respectivamente, a través del tubo de escape. Cuando se quema el pistón, que en mi opinión es lo peor que puede pasar de todo lo anterior, sale aire por el respiradero del sistema de ventilación del cárter. Para no confundir la quemadura del pistón con la quemadura de la válvula de admisión, desconecte la manguera del respiradero del bloque de cilindros, ya que está conectada directamente al filtro de aire, y será aún más fácil simplemente tirar de la varilla de nivel de aceite. Cuando se comprueba el primer cilindro, vaya al segundo. Y por los mismos métodos verificaremos la capacidad de servicio de los cilindros restantes.
Los fallos de funcionamiento detectados se eliminan reemplazando las piezas por otras nuevas. Es mejor combinar el reemplazo de los sellos de los vástagos de las válvulas con el reemplazo de las guías de las válvulas, y será aún mejor si también se cambian las válvulas. Una opción económica sería simplemente reemplazar al menos las tapas y las guías, y limpiar la válvula vieja de los depósitos de carbón, porque después de reemplazar las tapas, las guías pronto se golpearán y luego tendrá que abrir la culata nuevamente.
Al ensamblar, es necesario verificar el estado del resorte de la válvula para que sea elástico y sin hundimiento y, si es necesario, reemplazarlo por uno nuevo. Reemplazar los anillos del pistón solo eliminará brevemente el problema, ya que los anillos nuevos rozarán contra los cilindros por el momento, el humo azul desaparecerá, pero durante el pulido, los anillos dejarán muchas marcas en las camisas y con el tiempo. el motor volverá a “echar humo”.
Siempre dije que si había que quitar la culata, vale la pena reemplazar las válvulas, los sellos de los vástagos de las válvulas y las guías de las válvulas. También lave la tapa de válvulas con la culata con gasolina, combustible diesel o queroseno, limpie las cámaras de combustión de la culata con una boquilla de alambre metálico y esmerile las válvulas.
Al final del trabajo, reemplace la junta de la tapa de la válvula y las juntas de la culata por otras nuevas, cúbralas con sellador y monte todo, apretando todos los pernos con un cierto momento.
La durabilidad del motor y sus piezas depende en un 99,9 % del conductor. Con una operación cuidadosa, el recurso del motor aumentará lo suficiente y durará mucho tiempo. Si, como dicen, comenzó el primer impulso de reparar el mecanismo de distribución de gas (humo de escape azul), entonces puede conducir por más tiempo, no habrá una gran pérdida de dinámica. Tal problema aún puede retrasarse, pero cuando ya hay una pérdida significativa de energía, entonces ya será necesario diagnosticar y reparar las fallas detectadas.
Aligerar el sistema KShM (mecanismo de manivela) puede agregar sus ventajas al funcionamiento de todo el motor en su conjunto. Muchos sintonizadores aligeran no solo las bielas y el cigüeñal, sino también los pistones. Si vas más allá, entonces puedes hacerlo más fácil y. Pero para un simple profano, esta es una información muy difícil de asimilar. Muchos han oído hablar de los pistones de los motores, muchos incluso los han visto en vivo, ¡pero no entienden por qué aligerarlos! Hoy intentaré contarle en palabras simples sobre este procedimiento, y al final del artículo habrá una pequeña instrucción para facilitar las opciones estándar de bricolaje. Así que sigue leyendo...
Esto es parte del mecanismo KShM (mecanismo de manivela), que tiene un solo propósito: presurizar el cilindro. Acumula presión con movimientos ascendentes y, a su vez, es empujada por una biela, que está conectada al cigüeñal. Este diseño es conocido por todos y ya no es nuevo. Si es bueno o no es otra cuestión, pero vale la pena señalar que es extremadamente pequeño.
Si desea comprender el principio de funcionamiento, tome una jeringa de plástico común (farmacia) para infecciones por medicamentos. También tiene un pistón, a veces con una capa de goma, prácticamente imita el trabajo de nuestra versión de metal.
Recordado: resuelto, llegó a una versión liviana.
¿Por qué se necesita y por qué se instala?
Si desarma todo en los estantes, obtiene la siguiente información.
1) El aligeramiento permite que el motor funcione a velocidades más altas, esto es útil para ajustar motores, por ejemplo, con. Y como saben, a altas velocidades, la potencia aumenta.
2) El motor aumenta la velocidad más rápido, no necesita gastar energía en hacer girar pistones pesados.
3) El motor funciona más suavemente, se reduce la detonación. Mire un video corto pero informativo.
4) Existe la opinión de que el recurso de las piezas está aumentando. Ya que las cargas experimentadas se reducen debido a la reducción del peso del pistón.
Si suma el resultado intermedio, resulta: más rápido (velocidades más altas), arranque más seguro desde un punto muerto, menos detonación, más recursos.
¿Cómo suele ocurrir el alivio?
Por supuesto, quiero entender por qué se reduce el peso y qué sacrifica el diseño.
Si observa la estructura del pistón "ordinario", puede ver un cilindro hueco con una altura de aproximadamente 80 a 100 mm (estas son dimensiones promedio). Así eran en los albores de su aparición. Si se elimina por peso, resulta alrededor de 500 a 600 gramos. Es decir, medio kilo vuela hacia arriba y hacia abajo, atrayendo parte de la energía hacia sí mismo. Y cuanto mayor sea la velocidad, ¡más energía tendrá que gastar!
Ahora una versión ligera, si la comparas con la "normal", entonces:
En primer lugar, reducen la altura (si nuevamente tomamos las dimensiones promedio), de 50 a 80 mm.
En segundo lugar, reducen el peso, por supuesto, se aleja mucho de reducir la altura, pero esto no es suficiente, también cortan los lados. Resulta el llamado pistón liviano "en forma de T". "En forma de T" porque si lo miras de un lado, se asemeja a la letra "T", por cierto, algunos la llaman "triangular".
Lo único que permanece sin cambios es la plataforma superior, por cierto, algunos se necesitan cuando.
Tales variaciones pueden reducir un peso decente, el peso promedio de la versión vestida es de unos 250 gramos. Que es el doble de fácil. ¡Y con 4 piezas, se necesita más de 1 kilogramo! Para un motor, esto es muy importante.
¿Cómo hacerlo tú mismo?
Sé que muchas personas están atormentadas por esa pregunta: ¿cómo hacer un pistón liviano con uno común, y es posible?
Por supuesto que es posible, y algunos artesanos muelen y cortan el exceso en sus garajes. Sin embargo, me gustaría señalar que necesitamos las dimensiones exactas para los cortes, así como la "distribución del peso" y el "equilibrio".
Cortar como de costumbre la altura y los lados.
El trabajo requiere mucho tiempo y es preciso, si hace algo mal, el pistón se va al vertedero. Por lo tanto, es mejor calcular primero las dimensiones en un papel de computadora.
Después de eso, puede cortar la parte no deseada en una máquina especial, o puede cortarla con una amoladora o boquillas especiales para un taladro.
Una vez más, observo que el corte debe ser preciso, o se alterará el equilibrio del pistón y el motor tendrá una gran detonación. Entonces, si nunca hace esto, debe comunicarse con los "sintonizadores" de su ciudad. Tal vez hayan pasado por esto antes.
Y por experiencia personal, diré que a veces es mejor comprar un kit listo para usar para su unidad, también se venden en grandes cantidades en los sitios de Internet.
El pistón del motor es una pieza que tiene forma cilíndrica y realiza movimientos alternativos dentro del cilindro. Es una de las partes más características del motor, ya que la implementación del proceso termodinámico que ocurre en el motor de combustión interna ocurre precisamente con su ayuda. Pistón:
- al percibir la presión de los gases, transfiere la fuerza resultante a;
- sella la cámara de combustión;
- elimina el exceso de calor de la misma.
La foto de arriba muestra cuatro tiempos del pistón del motor.
Las condiciones extremas dictan el material del pistón
El pistón se opera en condiciones extremas, cuyas características son altas: presión, cargas de inercia y temperaturas. Es por eso que los principales requisitos de materiales para su fabricación incluyen:
- alta resistencia mecánica;
- buena conductividad térmica;
- baja densidad;
- coeficiente insignificante de expansión lineal, propiedades antifricción;
- buena resistencia a la corrosión.
Los pistones pueden ser:
- emitir;
- falsificado.
Las características de diseño del pistón están determinadas por su propósito.
Las principales condiciones que determinan el diseño del pistón son el tipo de motor y la forma de la cámara de combustión, las características del proceso de combustión que tiene lugar en ella. Estructuralmente, el pistón es un elemento de una sola pieza, que consta de:
- cabezas (fondos);
- pieza de sellado;
- faldas (parte guía).
¿El pistón de un motor de gasolina es diferente al de un motor diesel? Las superficies de las cabezas de los pistones de los motores de gasolina y diesel son estructuralmente diferentes. En un motor de gasolina, la superficie de la cabeza es plana o cercana a ella. A veces se hacen ranuras en él, lo que contribuye a la apertura total de las válvulas. Para pistones de motores equipados con un sistema de inyección directa de combustible (SNVT), es característica una forma más compleja. La cabeza del pistón en un motor diesel es significativamente diferente de un motor de gasolina: debido a la ejecución de una cámara de combustión de una forma dada, se proporciona una mejor formación de remolino y mezcla.
La foto muestra el diagrama del pistón del motor.
Anillos de pistón: tipos y composición.
La parte de sellado del pistón incluye anillos de pistón que proporcionan una conexión estrecha entre el pistón y el cilindro. La condición técnica del motor está determinada por su capacidad de sellado. Según el tipo y el propósito del motor, se selecciona la cantidad de anillos y su ubicación. El esquema más común es un esquema de dos anillos raspadores de aceite y uno de compresión.
Los anillos de pistón están hechos principalmente de hierro dúctil gris especial, que tiene:
- altos indicadores estables de resistencia y elasticidad a temperaturas de funcionamiento durante toda la vida útil del anillo;
- alta resistencia al desgaste en condiciones de fricción intensa;
- buenas propiedades antifricción;
- la capacidad de irrumpir rápida y eficazmente en la superficie del cilindro.
El objetivo principal del anillo de compresión es evitar que los gases de la cámara de combustión entren en el cárter del motor. Cargas particularmente pesadas caen sobre el primer anillo de compresión. Por lo tanto, en la fabricación de anillos para los pistones de algunos motores de gasolina forzada y todos los motores diesel, se instala un inserto de acero que aumenta la resistencia de los anillos y permite la máxima compresión. La forma de los anillos de compresión puede ser:
- trapezoidal;
- en forma de barril;
- tcónico
El anillo rascador de aceite se encarga de eliminar el exceso de aceite de las paredes del cilindro y evitar que entre en la cámara de combustión. Se distingue por la presencia de muchos agujeros de drenaje. Algunos anillos están diseñados con expansores de resorte.
La forma de la guía del pistón (en caso contrario, la falda) puede ser en forma de cono o en forma de barril, lo que permite compensar su dilatación cuando se alcanzan altas temperaturas de funcionamiento. Bajo su influencia, la forma del pistón se vuelve cilíndrica. La superficie lateral del pistón está recubierta con una capa de material antifricción para reducir las pérdidas por fricción, para lo cual se utiliza grafito o bisulfuro de molibdeno. Los orificios de orejeta en la falda del pistón permiten asegurar el pasador del pistón.
Una unidad que consta de un pistón, compresión, anillos raspadores de aceite y un pasador de pistón se denomina comúnmente grupo de pistones. La función de su conexión con la biela se asigna a un pasador de pistón de acero, que tiene forma tubular. Tiene requisitos para:
- deformación mínima durante la operación;
- alta resistencia bajo carga variable y resistencia al desgaste;
- buena resistencia al impacto;
- pequeña masa
- fijos en los cubos de los pistones, pero giran en la cabeza de la biela;
- fijado en la cabeza de la biela y girado en los cubos de los pistones;
- girando libremente en las cabezas de los pistones y en la cabeza de la biela.
Los dedos instalados según la tercera opción se denominan flotantes. Son los más populares porque su desgaste en longitud y circunferencia es insignificante y uniforme. Con su uso se minimiza el riesgo de agarrotamiento. Además, son fáciles de instalar.
Eliminación del exceso de calor del pistón.
Además de importantes esfuerzos mecánicos, el pistón también está sujeto a los efectos negativos de temperaturas extremadamente altas. El calor se elimina del grupo de pistones:
- sistema de refrigeración de las paredes del cilindro;
- la cavidad interna del pistón, luego - el pasador del pistón y la biela, así como el aceite que circula en el sistema de lubricación;
- mezcla de aire-combustible parcialmente fría suministrada a los cilindros.
- salpicar aceite a través de una boquilla especial o un orificio en la biela;
- neblina de aceite en la cavidad del cilindro;
- inyección de aceite en la zona de los anillos, en un canal especial;
- circulación de aceite en la cabeza del pistón a través de un serpentín tubular.
Video sobre un motor de cuatro tiempos: el principio de funcionamiento:
