Para que serve o pistão de motor de carro
Os pedaços de alumínio dentro do seu motor vivem em um inferno de fogo. Em aceleração total e 6000 rpm, um pistão de motor em que a gasolina é submetido a quase 10 toneladas de força a cada 0,02 segundo, conforme explosões repetidas, aquecem o metal a mais de 600 graus Fahrenheit.
Hoje em dia, aquele Hades cilíndrico está mais quente e mais intenso do que nunca, e só pode piorar para o pistão. Enquanto os fabricantes de automóveis buscam maior eficiência, os fabricantes de pistão estão se preparando para um futuro, no qual os motores a gasolina naturalmente aspirados e mais potentes produzirão 175 cavalos por litro, comparados com os 130 de hoje. Com turbo alimentação e saídas aumentadas, vêm condições ainda mais difíceis. Na última década, as temperaturas de operação do pistão de carro subiram 120 graus, enquanto as pressões de pico do cilindro aumentaram de 1.500 psi para 2.200.
Mas o que é pistão?
Um pistão conta uma história sobre o motor em que reside. A coroa pode revelar o furo, o número de válvulas e se o combustível é ou não injetado diretamente no cilindro. No entanto, o design e a tecnologia de um pistão também podem dizer muito sobre as tendências e desafios mais amplos que a indústria automotiva enfrenta. Para cunhar uma máxima: conforme o automóvel avança, também avança o motor; e conforme o motor avança, também avança o pistão. Na busca por maior economia de combustível e emissões mais baixas, os fabricantes de automóveis estão pedindo tipos de pistão mais leves e de menor atrito, com resistência para suportar condições operacionais mais difíceis. São essas três preocupações – durabilidade, fricção e massa – que consomem os dias de trabalho dos fornecedores de pistões.
De muitas maneiras, o desenvolvimento de motores a gasolina está seguindo o caminho traçado pelos motores diesel há 15 anos. Para compensar o aumento de 50 por cento nas pressões de pico do cilindro, alguns pistões de alumínio agora têm uma inserção de ferro ou aço para apoiar o anel superior. Os motores a gasolina mais quentes exigirão em breve uma galeria de resfriamento ou um canal fechado na parte inferior da coroa que é mais eficiente na remoção de calor do que o método atual de simplesmente borrifar óleo na parte inferior do pistão. Os esguichos injetam óleo em uma pequena abertura na parte inferior do cilindro, que alimenta a galeria. A tecnologia aparentemente simples não é fácil de fabricar. Criar uma passagem oca significa fundir como duas peças e uni-las por fricção ou soldagem a laser.
Os pistões são responsáveis por pelo menos 60% do atrito do motor, e as melhorias aqui têm um impacto direto no consumo de combustível. Remendos de resina impregnada de grafite para redução de fricção impressos na saia são agora quase universais. A fornecedora Federal-Mogul está experimentando uma face cônica no anel de óleo, que permite uma redução na tensão do anel sem aumentar o consumo de óleo. A fricção do anel inferior pode desbloquear até 0,15 cavalos de potência por cilindro.
Os fabricantes de automóveis também estão ávidos por novos acabamentos redutores de fricção entre as peças, que esfregam ou giram umas contra as outras. O revestimento duro e escorregadio em forma de diamante, ou DLC, é uma promessa para camisas de cilindro, anéis de pistão e pinos de pulso, onde pode eliminar a necessidade de rolamentos entre o pino e a biela. Mas é caro e tem poucas aplicações nos carros de hoje.
A modelagem por computador cada vez mais sofisticada e métodos de fabricação mais precisos, também permitem formas mais complexas. Além dos recipientes, cúpulas e entalhes de válvula necessários para a folga e para atingir uma taxa de compressão específica, as saias assimétricas apresentam uma área menor e mais rígida no lado de impulso do cilindro, para reduzir o atrito e as concentrações de tensão. Vire a peça e você verá paredes cônicas com pouco mais de 0,1 polegada de espessura. Paredes mais finas exigem um controle mais rígido das tolerâncias, que já são medidas em mícrons ou milésimos de milímetro.
