Principais Componentes do Pistão e Suas Funções em Motores de Combustão Interna

As partes do pistão trabalham juntas para transformação de energia térmica em trabalho mecânico e vice-versa. Move-se para cima e para baixo dentro do cilindro para expandir e contrair a mistura ar-combustível. Por isso, o pistão é indispensável em motor de combustão interna.

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Hoje iremos a fundo nos principais componentes dos pistões e suas funções.

Principais partes dos pistões e suas funções

Abaixo as explicações dos principais componentes de um pistão:

Anéis do pistão:

Anéis do pistão são anéis fendidos montados em área recartilhada do pistão. Geralmente três anéis em um motor. Às vezes pode ser um, dependendo do tipo de motor.

A função primária do anel do pistão é vedar a câmara de combustão e controlar uso de óleo lubrificante. Os anéis também ajudam a conduzir calor ao furo do cilindro.

O primeiro anel mais próximo à câmara de combustão é o anel de compressão. Também chamado anel de gás ou pressão. Impede vazamento de gases de combustão e transfere calor do pistão às paredes do cilindro.

O anel raspador ou limpador (wiper ring) fica no meio entre anel de compressão e anel de óleo. Projetado com superfície cônica e serve função do primeiro e último anéis. Seu propósito inclui vedar a câmara de combustão e limpar óleo nas paredes do cilindro do pistão.

Finalmente, o anel de controle de óleo é o anel inferior no pistão. Consiste em duas superfícies finas com furos ao redor. Sua função é permitir retorno de óleo ao cárter e remover excesso de óleo das paredes do cilindro.

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Saia do pistão:

A saia do pistão é material cilíndrico fixado na porção arredondada do pistão. Geralmente feita de ferro fundido para resistir ao desgaste e propriedades auto-lubrificantes. Existem ranhuras na saia que permitem aos anéis assentar perfeitamente.

A função da saia é mover-se para cima e para baixo no cilindro. Projetada para suportar forças laterais desenvolvidas ao mudar o ângulo da biela. Existem dois tipos principais: saia completa (full skirt) e saia tipo slipper.

A saia completa também chamada saia sólida. Projetada em formato tubular, comum em motores automotivos grandes. A saia tipo slipper comum em motocicletas e poucos carros. Parte da saia é recortada deixando apenas superfícies na frente e verso da parede do cilindro. Reduz peso e minimiza área de contato entre cilindro e parede do pistão.

Se a saia está gasta, será difícil obter vedação adequada para combustão eficiente. O pistão também roçará o cilindro de forma descontrolada, causando "piston slap" (batida do pistão). Com isso, ruído ocorre, especialmente em partidas a frio. O ruído desaparece quando o motor aquece, pois a expansão resultante fecha a folga entre pistão e cilindro.

Se o ruído não para, o cilindro pode precisar retífica e outras medidas. Se não, o problema pode causar mais danos ao motor.

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Pino do pistão:

O pino do pistão também é conhecido como pino de pulso (wrist pin) ou pino de biela (gudgeon pin). É o eixo oco ou sólido na seção da saia. Há uma biela pivotada neste pino, mantida no casquilho do anel do pistão.

Pinos do pistão são criados de aço liga para oferecer boa resistência à tração. São usinados para assentar nos mancais do pistão. Óleo é entregue a este pino através de furos na biela, reduzindo atrito.

A função do pino do pistão é oferecer suporte de mancal para o pistão funcionar corretamente. Isso porque os pinos formam conexão ou ponto pivotal dos pistões e biela. O pino auxilia o movimento de vai-e-vem do pistão. Existem três tipos de pino do pistão.

O pino fixo ou estacionário é um dos três tipos. Fixado aos bosses do pistão através de parafuso, permitindo a biela posicionar-se nele.

O pino semi-flutuante é outro tipo fixado à biela no meio. Projetado para mover livremente o mancal do pistão e nos bosses. Finalmente,

O pino totalmente flutuante não é fixado à biela do pistão. Porém, é firmemente tampado, com clipe ou anel de trava montado nos bosses do pistão. Este design permite o pino oscilar nos bosses e na biela.

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Cabeça do pistão:

Esta parte também conhecida como coroa ou cúpula, é a superfície superior. É a parte que contacta os gases de combustão, experimentando temperatura extremamente alta.

O pistão é feito com ligas especiais como liga de aço que suportam a temperatura e evitam fusão.

A função da cabeça do pistão é receber pressões, temperaturas e outros esforços do gás em expansão.

A cabeça do pistão também serve outros propósitos: criar turbulência (swirl) para combustão uniforme e regulação de detonação (knocking). Atua como barreira térmica entre câmara de combustão e partes inferiores do pistão.

Pistões estão disponíveis em diferentes tipos adequados a tipo específico de motor. Muitos fatores determinam o design da cabeça do pistão como tipo de motor e performance requerida.

Biela:

A biela é uma das principais partes do pistão, frequentemente abreviada como conrod. Conecta o pistão ao virabrequim do motor e permite movimento do pistão na câmara.

O componente é projetado para suportar tensão mecânica, por isso é robusto. Partes do pistão são feitas por forjamento e às vezes fundição.

A maioria dos pistões é feita com aço para motores de alta performance. Alumínio usado quando pistão mais leve necessário para motores mais brandos.

A função da biela é girar o virabrequim produzindo movimento que permite o motor mover-se. Esta biela contém furo que entrega óleo lubrificante às paredes do cilindro e pino de pulso.

Bielas têm diferentes designs: junta fresada, junta trincada, reta e separação angular, bem como design de hastes paralelas e cônicas. Existem várias partes numa biela:

• Cabeça pequena: menor extremidade da haste que consiste de olhal da haste e casquilho do pistão. Esta cabeça pequena conecta-se ao pistão através do pino do pistão.
• Cabeça grande: parte oposta à cabeça pequena. Conecta-se ao virabrequim.
• Corpo da biela: parte entre cabeça pequena e grande. Geralmente construção duplo-T e pode ou não conter passagem de óleo para conduzir óleo ao cilindro.

Parafuso da biela:

Outra parte do pistão que não pode ser deixada de lado é o parafuso da biela. Usado para fixar a haste ao virabrequim. Há tampa da haste e mancal na extremidade inferior dos parafusos. Porca então trava componentes junto com o parafuso.

O parafuso é feito de aço, mas alumínio usado quando peça mais leve necessária. Níquel também usado quando haste mais forte requerida, comum em veículos pesados.

A função dos parafusos é fixar a biela ao virabrequim, ajudando a haste suportar tensão causada pelo virabrequim rotativo.

A haste quebraria e afetaria funcionamento das partes do motor se o parafuso fosse excluído. Este parafuso garante cada curso do pistão e assegura operação suave do motor.

Mancais do pistão:

Os mancais são ótimas partes do pistão que auxiliam a eficácia do movimento. Localizados nos pontos onde rotação pivotal ocorre. Geralmente peças metálicas semicirculares que assentam nos furos destes pontos.

Casquilhos na cabeça grande onde a haste conecta ao virabrequim são parte dos mancais do pistão. Componente frequentemente fabricado de metais como cobre, silício alumínio, etc. Revestido para aumentar dureza e capacidade de suportar carga do pistão e movimentos da biela.

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