función
La energía contenida en el combustible se convierte en calor y presión en el cilindro durante el ciclo de trabajo. Los valores de calor y presión aumentan muy rápidamente en un corto período de tiempo. Como componente móvil de la cámara de combustión, el pistón tiene la tarea de convertir parte de esta energía en trabajo mecánico.
En su forma básica, el pistón es un cilindro hueco cerrado por un lado con las zonas de la cabeza del pistón con el segmento anular, el cubo del pistón y el eje. La cabeza del pistón transmite las fuerzas de presión resultantes de la combustión de la mezcla de aire y combustible al cigüeñal a través del cubo del pistón, el bulón del pistón y la biela.
Requisitos
Los pistones deben cumplir los siguientes requisitos:
- Adaptabilidad a las condiciones de funcionamiento.
- Comer seguro y funcionar sin problemas al mismo tiempo
- Peso reducido con suficiente resistencia.
- Pérdidas por fricción lo más bajas posible
Los requisitos a veces contradictorios tanto en el diseño como en el material requieren medidas que pueden variar mucho en cada caso individual.
Diseño
Debido a los requisitos operativos, las aleaciones de aluminio y silicio generalmente se han convertido en el material de pistón preferido.
Las áreas funcionales del pistón son la cabeza del pistón, la sección del segmento con la parte superior, el cubo del pistón y la falda del pistón. El conjunto del pistón también incluye los anillos del pistón, el pasador del pistón y las abrazaderas del pistón.
Para mantener bajas las masas, es necesario un diseño cuidadoso de los pistones.
Forma de pistón
El pistón se expande y deforma bajo la influencia de la temperatura del gas y las fuerzas, especialmente la fuerza del gas. Este cambio de forma debe tenerse en cuenta al diseñar el pistón para garantizar un funcionamiento sin atascos a la temperatura de funcionamiento.
Los pistones suelen tener un diámetro ligeramente menor en el sentido del bulón que en el sentido presión-contrapresión. La diferencia es la ovalidad.
El pistón se retrae ligeramente en los extremos superior e inferior para favorecer la formación de la cuña de aceite lubricante de soporte. La hendidura más fuerte en la zona de la zona del segmento del pistón tiene en cuenta la fuerte expansión térmica debida a las altas temperaturas en esta zona y la deformación provocada por la fuerza del gas. Por tanto, el pistón queda abombado.
La forma final del pistón sólo puede confirmarse mediante extensas simulaciones y pruebas del motor.
