Pistonul este una dintre cele mai încărcate și importante piese ale unui motor de automobil. Datorită acestuia, energia termică a arderii combustibilului este transformată în mișcarea mașinii. Însă mulți șoferi habar nu au cum arată un piston de motor. Vă povestim despre structura pistonului, precum și despre posibilele sale defecțiuni.
Cum funcționează pistonul motorului într-o mașină
Motoarele tradiționale cu ardere internă sunt numite și motoare cu piston. În corpurile lor (blocuri) sunt realizate cavități cilindrice, sau pur și simplu cilindri. Fiecare cilindru are propriul său piston. Să ne amintim principiul de funcționare a motoarelor cu ardere internă. La arderea amestecului combustibil-aer, gazele apasă pe piston, iar acesta începe să se miște progresiv. Cu ajutorul bielii și a arborelui cotit, această mișcare de translație este transformată în mișcare de rotație și apoi transmisă prin transmisie la roți.
Pistonul în sine are, desigur, și o formă cilindrică (sau, mai degrabă, aproape cilindrică) pentru a se potrivi perfect pe suprafața cilindrului din motor. De fapt, pistonul (împreună cu alte componente) este conceput pentru a converti energia de ardere a amestecului aer-carburant în energie cinetică.
Din ce părți este alcătuit un piston
Dacă vă uitați cu atenție la modul în care arată pistonul unui motor cu ardere internă, puteți observa cele două componente importante ale sale: carcasa pistonului și partea de etanșare. Carcasa pistonului, la rândul său, constă dintr-o parte inferioară și o parte de ghidare.
Partea inferioară a pistonului (sau capul) este partea superioară, terminală a pistonului. Aceasta suportă presiunea gazului și cea mai mare parte a sarcinii termice, astfel încât are metalul mai gros decât restul carcasei.
Partea inferioară a pistonului poate avea o formă diferită: plată, cu o crestătură pentru a crea forma optimă a camerei de ardere, cu crestături pentru plăcile supapelor (dacă brusc aceste părți se întâlnesc atunci când cureaua de distribuție se rupe sau lanțul alunecă). La motoarele diesel și la motoarele pe benzină cu volum redus și raport de compresie ridicat, pistonul poate avea partea inferioară concavă – de fapt, cea mai mare parte a camerei de ardere se află în el. La alte motoare (motoare pe benzină cu compresie ridicată), capul pistonului poate fi convex.
Partea de ghidare (laterală) a pistonului se mai numește și fustă. Aceasta menține poziția corectă a pistonului în raport cu cilindrul. Fusta pistonului alunecă de-a lungul pereților pistonului. Prin urmare, aceasta este de obicei acoperită cu materiale antifricțiune.
Pe partea interioară a fustei pistonului sunt realizate îngroșări (bosaje) cu găuri pentru știftul pistonului, care leagă această parte de bielă. Axul este fixat fie prin etanșare, fie prin inele elastice – în fustă există caneluri pentru acestea.
Partea de etanșare este o componentă foarte importantă a pistonului care se mișcă în cilindru. Fără ea, gazele din camera de ardere ar curge în carter, iar uleiul din carter ar curge în camera de ardere. Pentru a evita acest lucru, pistonul are caneluri pentru instalarea unor inele speciale de compresie și de ulei. Inelele de piston sunt, de asemenea, utilizate pentru răcirea pistonului însuși, eliminând excesul de căldură de la partea inferioară a pistonului către pereții cilindrului.
Scopul unor astfel de inele este clar din nume. Inelele de compresie – de obicei sunt două pentru fiecare piston, superioare și inferioare – nu permit gazelor să scape în carter, menținând presiunea de lucru (compresie) în cilindru. Și spumele de ulei – acestea îndepărtează excesul de ulei de pe suprafața cilindrului pe măsură ce pistonul se deplasează în jos.
Din ce material sunt fabricate pistoanele? Odată erau turnate din fontă grea și destul de fragilă. Apoi, aliajele de aluminiu au luat locul. Acestea au o disipare mai bună a căldurii și cântăresc mai puțin – astfel încât pot fi utilizate pe motoare moderne, cu turații mai mari.
În plus față de pistoanele din aluminiu, acum se fabrică și pistoane din oțel. Acestea sunt mai capabile să reziste la temperaturi și presiuni cilindrice și mai ridicate. Și datorită pereților mai subțiri și înălțimii totale cu același diametru al cilindrului, acestea au de obicei o masă mai mică.
Care sunt cauzele uzurii pistonului și care sunt consecințele
Ca și alte piese, pistonul motorului cu ardere internă este supus uzurii naturale, în special partea sa superioară, care este mai aproape de camera de ardere. Aceasta preia principala sarcină termică și fizică. Primul segment de piston și canelura acestuia se uzează primele.
Există factori care scurtează durata de viață a unui piston de motor, cum ar fi lipsa uleiului sau calitatea slabă a acestuia. De asemenea, pistonul poate începe să se strice din cauza supraîncălzirii sau a apariției detonării – un proces exploziv de ardere a combustibilului, care este însoțit de vârfuri bruște de presiune și creșteri de temperatură în cilindri.
Simptomele uzurii critice a pistonului sunt de obicei ușor de observat:
- funcționarea instabilă a motorului;
- șocuri atunci când motorul este pornit;
- creșterea puterii motorului;
- creșterea consumului de ulei și fum albastru din țeava de eșapament;
- funingine pe bujiile de aprindere;
- consum sporit de combustibil.
Dacă este detectată oricare dintre problemele de mai sus, nu amânați soluționarea acestora – pot avea consecințe grave până la revizia generală a motorului.
Acest piston are zgârieturi bine vizibile (scoring) pe fustă, care pot fi apărute din cauza supraîncălzirii sau a lipsei de ulei.
Cum să alegeți pistonul de schimb potrivit
Pistoanele bune de motor sunt din metal de calitate, precizie dimensională ridicată și greutate fixă (cu abateri minime). Producătorii puțin cunoscuți au de obicei probleme cu fiecare dintre puncte.
Prin urmare, pentru a nu întâmpina un defect, este mai bine să alegeți numai piese de schimb originale sau pistoane de la producători cunoscuți. De exemplu, companii bine stabilite, cum ar fi Mahle sau Kolbenschmidt.
Pistoanele de această formă sunt instalate în motoarele diesel. În stânga este un piston din aluminiu, în dreapta – din oțel. Foto: Mahle
Este important să nu faceți o greșeală cu dimensiunea pistonului. Pentru multe modele de motoare există piese de dimensiuni de reparație – acestea au un diametru puțin (de obicei o fracțiune de milimetru) mai mare. Acest lucru compensează uzura pereților cilindrilor, care în procesul de reparație se găuresc sub noua dimensiune, în același timp restabilindu-și suprafețele.
În consecință, dimensiunea pistonului este selectată ținând cont de producția cilindrului (dacă nu există semnificativ, este suficient să cumpărați pistoane de dimensiune nominală). Ce piese sunt necesare în fiecare caz particular, sunt determinate de maeștrii serviciilor în funcție de rezultatele defectelor și măsurătorilor motorului reparat.
Așa, pe scurt
- Pistonul se deplasează prin cilindrul motorului și preia sarcina de la gazele în expansiune în timpul arderii amestecului de combustibil.
- Părțile principale ale pistonului sunt carcasa (partea inferioară și fusta) și partea de etanșare cu inele.
- Pistoanele se uzează în mod natural, dar procesul poate accelera lipsa de lubrifiere, detonarea și supraîncălzirea.
- Când înlocuiți pistoanele, este necesar să selectați corect dimensiunea acestora, este mai bine să utilizați produse ale producătorilor cunoscuți.