Pistone.
Il pistone è un movimento alternato nel corpo cilindro di un motore automobilistico. La struttura di base del pistone può essere suddivisa in testa, cilindro e mantello. La testa del pistone è la parte principale della camera di combustione e la sua forma è correlata alla forma della camera di combustione scelta. I motori a benzina utilizzano principalmente pistoni a testa piatta, che hanno il vantaggio di una ridotta area di assorbimento del calore. La testa del pistone dei motori diesel presenta spesso una varietà di cavità, la cui forma, posizione e dimensione specifiche devono essere in base alla formazione della miscela e ai requisiti di combustione del motore diesel.
La testa del pistone è un componente della camera di combustione, quindi è spesso realizzata in forme diverse. Il pistone del motore a benzina utilizza al massimo una testa piatta o concava, in modo da ottenere una camera di combustione compatta, una superficie di dissipazione del calore ridotta e un processo di fabbricazione semplice. I pistoni a testa convessa sono comunemente utilizzati nei motori a benzina a due tempi. Le teste del pistone dei motori diesel sono spesso realizzate con diverse cavità.
La testa del pistone è la parte sopra la sede dello spinotto del pistone ed è dotata di un anello di tenuta per impedire che gas ad alta temperatura e alta pressione entrino nel basamento e che l'olio entri nella camera di combustione. La maggior parte del calore assorbito dalla parte superiore del pistone viene trasmesso anche al cilindro attraverso la testa del pistone e quindi trasferito attraverso il mezzo di raffreddamento.
La testa del pistone è lavorata con diverse scanalature per il montaggio dei segmenti, il cui numero dipende dai requisiti della tenuta, che sono correlati alla velocità del motore e alla pressione del cilindro. I motori ad alta velocità hanno meno segmenti rispetto ai motori a bassa velocità, e i motori a benzina ne hanno meno rispetto ai motori diesel. I motori a benzina in genere utilizzano 2 segmenti gas e 1 segmento olio; i motori diesel ne hanno 3 e 1 segmento olio; i motori diesel a bassa velocità utilizzano 3-4 segmenti gas. Per ridurre le perdite per attrito, l'altezza della cinghia deve essere ridotta il più possibile e il numero di segmenti deve essere ridotto per garantire la tenuta.
Tutte le parti dell'anello del pistone al di sotto della scanalatura sono chiamate mantello del pistone. Il loro ruolo è quello di guidare il pistone nel cilindro per il moto alternato e resistere alla pressione laterale. Quando il motore è in funzione, a causa dell'effetto della pressione del gas nel cilindro, il pistone si piega e si deforma. Dopo che il pistone si è riscaldato, l'espansione è maggiore rispetto ad altre zone a causa del metallo presente sullo spinotto. Inoltre, il pistone produce una deformazione per estrusione sotto l'azione della pressione laterale. Come risultato di questa deformazione, la sezione del mantello del pistone diventa un'ellisse in direzione dell'asse longitudinale perpendicolare allo spinotto. Inoltre, a causa della distribuzione non uniforme della temperatura e della massa lungo l'asse del pistone, l'espansione termica di ciascuna sezione è maggiore nella parte superiore e minore in quella inferiore.
I principali guasti del gruppo pistone e le relative cause sono i seguenti:
1. Ablazione della superficie superiore del pistone. L'ablazione del pistone si verifica sulla parte superiore del pistone, con vaiolatura nei carter leggeri e fusione localizzata nei carter pesanti. La causa principale dell'ablazione della parte superiore del pistone è una combustione anomala, che causa un eccessivo assorbimento di calore o un carico eccessivo della parte superiore dopo che l'anello del pistone si è bloccato e rotto.
2. La superficie superiore del pistone si crepa. La direzione della crepa sulla superficie superiore del pistone è generalmente perpendicolare all'asse del foro del perno del pistone, il che è causato principalmente dalla cricca da fatica causata dallo stress termico. Il motivo: il funzionamento in sovraccarico del motore porta a un'eccessiva deformazione del pistone, con conseguente cricca da fatica sulla superficie superiore del pistone;
3. Usura della parete laterale della scanalatura dell'anello del pistone. Quando il pistone si muove su e giù, l'anello del pistone dovrebbe deformarsi radialmente e telescopicamente, con conseguente deformazione del cilindro. In particolare, la temperatura della prima scanalatura dell'anello è elevata e risente dell'impatto del gas e del cuneo dell'olio, quindi l'attrito e le vibrazioni dell'anello si verificano nella scanalatura, causando usura.
4. L'anello del pistone presenta coke incastrato nella scanalatura. La cokeria dell'anello del pistone è il risultato dell'ossidazione dell'olio lubrificante o della perdita di libertà di movimento dell'anello nel serbatoio, un guasto molto dannoso. Le cause principali sono: surriscaldamento del motore diesel o sovraccarico prolungato, che causa la formazione di gomma nell'olio lubrificante, nell'anello del pistone e nel cilindro; grave inquinamento dell'olio lubrificante, scarsa qualità dell'olio lubrificante; malfunzionamento del dispositivo di ventilazione del basamento, che causa un'eccessiva depressione o una scarsa tenuta all'aria del cilindro, con conseguente fuoriuscita di olio. Pertanto, è necessario garantire l'utilizzo di olio qualificato per prevenire il surriscaldamento del motore diesel.
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