Como o formato do pistão afeta a combustão?

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Com os motores em constante evolução, as montadoras continuam encontrando novas maneiras de construir pistões melhores, inclusive alterando seu tamanho e composição. Veja mais fotos de motores. Paul Eekhoff / Escolha do fotógrafo / Getty Images

Quando falamos de motores, costumamos dizer que algo é um "quatro cilindros" ou um "seis cilindros". Mas o que isso realmente significa exatamente? Para quem não está familiarizado com os fundamentos do motor, um "cilindro" é o espaço no qual um pistão se desloca, e os pistões são peças vitais dentro da maioria dos motores movidos por combustão interna.

Basicamente, a gasolina e o ar se misturam na câmara de combustão acima de um pistão. Quando uma faísca elétrica acende essa mistura, ela cria uma pequena explosão que empurra o pistão para cima e para baixo. Esse movimento gira um virabrequim, que é responsável por conduzir uma transmissão e as rodas.

Como você pode esperar, os pistões estão sujeitos a mais calor, pressão e movimento do que quase qualquer outra peça do motor. Eles devem ser construídos para durabilidade. Com os motores em constante evolução, as montadoras continuam encontrando novas maneiras de construir pistões melhores, incluindo alterar seu tamanho e composição.

O pistão está no centro de como um motor cria movimento. Adicionar pistões a um motor ou torná-los maiores aumenta a cilindrada, o que significa que o motor gera mais potência porque queima mais gasolina.

O número de pistões em um motor não é a única coisa importante sobre eles. A forma de um pistão tem um grande efeito no processo de combustão interna. Principalmente, a forma de um pistão tem muito a ver com como o calor e a mistura ar / combustível são gerenciados.

Vamos primeiro falar sobre os diferentes formatos de pistão. Os pistões elípticos ou ovais tornam-se mais circulares quando o calor é aplicado. Isso permite uma vedação aprimorada quando o cilindro encontra a câmara de combustão para maior eficiência. Alguns pistões são cônicos ou cônicos, o que permite que o pistão se mova mais livremente, independentemente da quantidade de calor presente. Outros têm a forma de um "barril", que é mais suave e gera menos ruído e aspereza à medida que se move [fonte: University of Windsor].

A seguir, vamos aprender mais sobre como a parte superior de um pistão afeta o desempenho, a economia de combustível e a longevidade do motor.

Conforme os motores evoluíram ao longo dos anos, os pistões também evoluíram. Eles estão ficando mais curtos e leves, e usam saias menores - o "corpo" cilíndrico do pistão. Os pistões mais novos costumam ser feitos de ligas de alumínio compostas por mais silício do que no passado. Isso melhora a resistência ao calor e reduz a expansão térmica [fonte: Engine Builder].

Um dos maiores avanços na tecnologia de pistão é o uso de diferentes "topos" ou "coroas" de pistão, a parte que entra na câmara de combustão e é submetida à combustão. Enquanto os topos de pistão mais antigos eram em sua maioria planos, muitos agora apresentam tigelas na parte superior que têm efeitos diferentes no processo de combustão.

O copo do pistão é usado principalmente em motores a diesel. Os motores diesel não têm uma fase de ignição, então a própria coroa do pistão pode formar a câmara de combustão [fonte: CDX]. Esses motores costumam usar pistões com coroas de formatos diferentes, embora com a injeção direta se tornando cada vez mais popular, os motores a gasolina estão começando a usá-los também.

A forma da tigela do pistão controla o movimento do ar e do combustível conforme o pistão sobe para o curso de compressão (antes que a mistura seja inflamada e o pistão seja empurrado para baixo). O ar e o combustível giram em um vórtice dentro da tigela do pistão antes da combustão (ou compressão) ocorre, criando uma mistura melhor [fonte: Vegburner].

Ao afetar a mistura ar / combustível, você pode obter uma combustão melhor e mais eficiente, o que leva a mais potência. As tigelas têm uma variedade de formatos diferentes - algumas também são projetadas para otimizar a economia de combustível.

Com a injeção direta se tornando a mais nova tecnologia em alta para motores a gasolina, espere que os pistões com cilindros exclusivos se tornem cada vez mais populares.

Para obter mais informações sobre o formato do pistão e combustão, siga os links na próxima página.

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Fontes

  • Carley, Larry. "Piston Design, an Evolutionary Tale." Revista Engine Builder. 1 de abril de 2003. (7 de dezembro de 2011) http://www.enginebuildermag.com/Article/1948/piston_design_an_evolutionary_tale.aspx
  • Livro didático on-line do CDX. "Componentes do motor: Pistões." (8 de dezembro de 2011) http://www.cdxetextbook.com/engines/comp/pistons/pistons.html
  • University of Windsor. "Design de pistão." (7 de dezembro de 2011) http://courses.washington.edu/engr100/Section_Wei/engine/UofWindsorManual/Piston%20Design.htm
  • Vegburner. "DI Combustion Chamber Design." (8 de dezembro de 2011) http://vegburner.co.uk/DIcombustion.html



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