L'estructura bàsica d'un pistó està estretament relacionada amb el seu paper en un motor de combustió interna, i és una de les parts mòbils més crítiques del motor. El pistó fa un moviment alternatiu dins del cilindre, formant la cambra de combustió juntament amb la culata i les parets del cilindre, amb la responsabilitat de la compressió, la combustió i l'emissió de la mescla d'aire de combustible-. El rendiment i l'estructura del pistó afecten directament la potència, l'economia, el rendiment d'emissions i la fiabilitat del motor de combustió interna. Per tant, una anàlisi exhaustiva de l'estructura bàsica del pistó ajuda a comprendre millor el principi de funcionament del motor de combustió interna i optimitzar el seu disseny.
1. Capçal del pistó
El cap del pistó és la part superior del pistó, generalment semiesfèrica o plana. Forma la cambra de combustió entre ell mateix i la culata, que és l'àrea principal per a la combustió de la mescla de combustible-aire. La forma i la mida del cap del pistó tenen un impacte significatiu en el procés de combustió. En general, una àrea de capçal més gran del pistó proporciona més espai de combustió, cosa que afavoreix la combustió completa del combustible, millorant així la potència del motor. Tanmateix, una àrea del cap del pistó excessivament gran també pot provocar una major pèrdua de calor i una reducció de l'eficiència tèrmica del motor. Per tant, aquests factors s'han d'equilibrar a l'hora de dissenyar el cap del pistó per aconseguir un rendiment òptim.
A més, el capçal del pistó té ranures dels anells del pistó per instal·lar els anells del pistó. La funció principal dels anells del pistó és segellar la cambra de combustió, evitant que els gasos de combustió es filtrin al cárter. També tenen un paper en el raspat d'oli, la dissipació de la calor i la reducció del desgast. El tipus i el nombre d'anells del pistó també afecten el rendiment del pistó. En general, els anells de pistons múltiples proporcionen un millor segellat, però també augmenten la pèrdua de fricció i els costos de fabricació. Per tant, en aplicacions pràctiques, s'ha de seleccionar la configuració adequada dels anells del pistó en funció dels requisits de funcionament del motor i els objectius de rendiment.
2. Falda de pistó
La faldilla del pistó és la part inferior del pistó, de forma cilíndrica. Forma un ajust lliscant amb la paret del cilindre, suportant la pressió lateral i la fricció. La forma i la mida de la faldilla del pistó tenen un impacte significatiu en l'estabilitat i el desgast del moviment del pistó. Per reduir la pèrdua de fricció i millorar la resistència al desgast, les faldilles dels pistons solen utilitzar materials especials i processos de tractament de superfícies. Per exemple, els faldons de pistons d'aliatge d'alumini poden patir un anoditzat dur o estar recoberts amb un recobriment resistent al desgast-per augmentar la seva duresa superficial; Les faldilles de pistons de ferro colat poden utilitzar processos com l'enduriment per làser per millorar la seva resistència al desgast.
A més, la faldilla del pistó està equipada amb forats d'oli i ranures d'oli per a la lubricació i la refrigeració. L'oli lubricant entra a l'espai entre la faldilla del pistó i la paret del cilindre a través dels forats d'oli, formant una pel·lícula d'oli per a la lubricació; simultàniament, l'oli lubricant també s'emporta una mica de calor, contribuint al refredament. El disseny i la disposició d'aquests forats i ranures d'oli també són factors clau que afecten el rendiment dels pistons.
3. Seient del passador del pistó
El seient del pistó és la part mitjana que connecta el cap del pistó i la faldilla del pistó, i també és la ubicació d'instal·lació del passador del pistó. El passador del pistó és un component important que connecta el pistó i la biela, que suporta càrregues de tracció i compressió alternes. Per tant, el seient del passador del pistó ha de tenir la força i la rigidesa suficients per garantir una fixació fiable del passador del pistó i la transmissió del parell. Al mateix temps, el disseny del seient del pistó també ha de tenir en compte la lubricació i la dissipació de calor. En general, el seient del passador del pistó conté canals d'oli lubricant i dissipadors de calor per garantir unes bones condicions de lubricació i refrigeració del passador del pistó. Aquests detalls de disseny són crucials per millorar la durabilitat i la fiabilitat del pistó.
Aquestes tres parts compleixen diferents funcions i papers, constituint conjuntament el pistó, un component mòbil clau. Durant el procés de disseny i fabricació, cal tenir en compte l'impacte de factors com la forma, la mida, el material i el procés de cada peça en el rendiment del pistó per tal d'aconseguir el millor rendiment.
