Pistão.
O pistão é um componente com movimento alternativo dentro do cilindro de um motor de automóvel. A estrutura básica do pistão pode ser dividida em topo, cabeça e saia. O topo do pistão é a parte principal da câmara de combustão, e seu formato está relacionado ao formato da câmara de combustão escolhida. Os motores a gasolina geralmente utilizam pistões com topo plano, que têm a vantagem de uma pequena área de absorção de calor. O topo do pistão de motores a diesel geralmente apresenta diversas cavidades, cujo formato, posição e tamanho específicos devem estar de acordo com a formação da mistura e os requisitos de combustão do motor a diesel.
O topo do pistão é um componente da câmara de combustão, sendo frequentemente fabricado em diferentes formatos. Em motores a gasolina, o pistão geralmente utiliza um topo plano ou côncavo, o que resulta em uma câmara de combustão compacta, uma área de dissipação de calor reduzida e um processo de fabricação mais simples. Pistões com cabeça convexa são comumente utilizados em motores a gasolina de dois tempos. Já em motores a diesel, o topo dos pistões costuma apresentar diversos tipos de cavidades.
A cabeça do pistão é a parte acima da sede do pino do pistão, e nela é instalado um anel de pistão para impedir que gases em alta temperatura e alta pressão entrem no cárter e que o óleo entre na câmara de combustão; a maior parte do calor absorvido pela parte superior do pistão também é transmitida para o cilindro através da cabeça do pistão e, em seguida, transferida através do fluido de arrefecimento.
A cabeça do pistão possui vários sulcos para a montagem dos anéis de pistão, e o número de anéis depende das exigências de vedação, que estão relacionadas à rotação do motor e à pressão do cilindro. Motores de alta rotação têm menos anéis do que motores de baixa rotação, e motores a gasolina têm menos anéis do que motores a diesel. Motores a gasolina geralmente utilizam 2 anéis de gás e 1 anel de óleo; motores a diesel têm 3 anéis de gás e 1 anel de óleo; motores a diesel de baixa rotação utilizam de 3 a 4 anéis de gás. Para reduzir as perdas por atrito, a altura da parte da correia deve ser reduzida ao máximo, e o número de anéis deve ser reduzido, desde que a vedação seja garantida.
Todas as partes do anel do pistão abaixo da ranhura são chamadas de saias do pistão. Sua função é guiar o pistão dentro do cilindro durante o movimento alternativo e suportar a pressão lateral. Quando o motor está funcionando, devido ao efeito da pressão dos gases no cilindro, o pistão se curva e se deforma. Após o aquecimento do pistão, a expansão térmica é maior em algumas áreas devido à presença de metal no pino do pistão. Além disso, o pistão sofre deformação por extrusão sob a ação da pressão lateral. Como resultado dessa deformação, a seção transversal da saia do pistão adquire uma forma elíptica na direção do eixo longitudinal perpendicular ao pino do pistão. Ademais, devido à distribuição desigual de temperatura e massa ao longo do eixo do pistão, a expansão térmica de cada seção é maior na parte superior e menor na parte inferior.
As principais falhas do conjunto do pistão e suas causas são as seguintes:
1. Ablação da superfície superior do pistão. A ablação do pistão aparece na parte superior do pistão, com corrosão superficial em casos leves e fusão localizada em casos graves. A principal causa da ablação da superfície superior do pistão é a combustão anormal, que faz com que a superfície superior absorva calor em excesso ou opere sob carga elevada após o travamento e ruptura do anel de vedação.
2. Trincas na superfície superior do pistão. A direção da trinca na superfície superior do pistão é geralmente perpendicular ao eixo do furo do pino do pistão, sendo causada principalmente por trincas de fadiga devido ao estresse térmico. A razão: a operação em sobrecarga do motor leva à deformação excessiva do pistão, resultando em trincas de fadiga na superfície superior do pistão;
3. Desgaste da parede lateral da ranhura do anel do pistão. Quando o pistão se move para cima e para baixo, o anel do pistão deve realizar um movimento telescópico radial acompanhando a deformação do cilindro, especialmente na primeira ranhura do anel, que tem alta temperatura e é afetada pelo "impacto" do gás e da cunha de óleo. Assim, ocorre atrito e vibração do anel na ranhura, causando desgaste;
4. O anel do pistão está com resíduos de carbono presos na ranhura. A carbonização do anel do pistão resulta da oxidação do óleo lubrificante ou da perda de liberdade de movimento do anel no cilindro, sendo essa falha muito prejudicial. As principais causas são: superaquecimento do motor diesel ou sobrecarga prolongada, causando deformação térmica significativa do óleo lubrificante, do anel do pistão e do cilindro; contaminação severa do óleo lubrificante ou má qualidade do óleo lubrificante; mau funcionamento do sistema de ventilação do cárter, causando pressão negativa excessiva ou má vedação do cilindro, resultando em vazamento de óleo. Portanto, é essencial garantir o uso de óleo de qualidade adequada para evitar o superaquecimento do motor diesel.
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