Función
La energía contenida en el combustible se convierte en calor y presión en el cilindro durante la carrera de potencia. Los valores de calor y presión aumentan muy bruscamente en poco tiempo. El pistón, como componente móvil de la cámara de combustión, 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 áreas de la cabeza del pistón con sección del segmento, buje del pistón y faldón. La cabeza del pistón transmite las fuerzas de presión generadas durante la combustión de la mezcla de combustible y aire al cigüeñal a través del casquillo del pistón, el bulón del pistón y la biela.
Requisitos
Los pistones deben cumplir los siguientes requisitos:
- Adaptabilidad a las condiciones de funcionamiento
- Resistencia al comer y al mismo tiempo un funcionamiento muy suave
- Peso bajo con fuerza suficiente
- Las pérdidas por fricción más bajas posibles
Los requisitos a veces contradictorios tanto para el diseño como para el material requieren medidas que pueden variar mucho de un caso a otro.
Diseño
Debido a los requisitos operativos, las aleaciones de aluminio y silicio han prevalecido generalmente como material del pistón.
Las áreas funcionales del pistón son la cabeza del pistón, el área del segmento con la superficie superior, el saliente 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 las masas bajas, los pistones deben diseñarse cuidadosamente.
Forma de pistón
El pistón se expande y se deforma bajo la influencia de la temperatura y las fuerzas del gas, particularmente 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 la dirección del bulón que en la dirección de empuje/antiempuje. La diferencia es la ovalidad.
El pistón se tira un poco hacia adentro en el extremo superior e inferior para promover la formación de la cuña de aceite lubricante de apoyo. La mayor muesca en la zona de la sección del segmento del pistón tiene en cuenta la fuerte dilatación térmica debida a las altas temperaturas en esta zona y la deformación provocada por la fuerza del gas. Por lo tanto, el pistón se corona.
La forma final del pistón solo se puede verificar mediante simulaciones exhaustivas y pruebas de motor.
