Pistones para motores atmosféricos y pistones para motores turboalimentados: las diferencias
Construcción de pistones: diferencias en motores de aspiración y turbo
¿Alguna vez te has preguntado si los pistones siempre tienen la misma apariencia, independientemente de si se utilizan en motores turbo o en motores aspirados?
Los pistones están siempre sometidos a altas cargas, independientemente del motor en el que trabajen. Sin embargo, la naturaleza de la carga es muy diferente y esto debe tenerse en cuenta en el diseño de los pistones. El grosor del material y otros factores tienen una gran influencia en la estabilidad, la formación de la mezcla y mucho más. Aquí aprenderás exactamente en qué difieren los pistones para motores turbo y los pistones para motores aspirados.
- 1. Las diferencias entre los pistones para motores de aspiración y los pistones para motores turbo
- 2. ¿Por qué es tan importante el diseño del pistón? – Gran prueba de resistencia para los pistones
- 3. ¿Qué importancia tienen el material y el grosor de los pistones para el rendimiento?
- 4. ¿Qué significan las altas velocidades y la fricción para los pistones?
- 5. Perfecto para aumentar el rendimiento: el vástago asimétrico de JE Pistons.
- 6. Fondo del pistón plano o abombado: ¿qué pistón se utiliza en cada motor?
- 7. ¿Por qué son tan importantes los bulones y los ojales de los pistones para la durabilidad?
- 8. ¿Por qué se utilizan los segmentos de pistón nitrurados con gas principalmente en las carreras?
- 9. ¿Quieres más?
Las diferencias entre los pistones para motores de aspiración y los pistones para motores turbo
Los pistones suelen parecerse mucho, ya sea para motores de aspiración o para motores sobrealimentados. Sin embargo, deben cumplir con diferentes requisitos y se diseñan de manera diferente en consecuencia. Muchos piensan que los pistones para motores turbo son solo un poco más gruesos que los de motores de aspiración. Sin embargo, existen algunas diferencias pequeñas pero fundamentales en la construcción. Estas afectan a la estabilidad, la densidad, la formación de mezcla, el peso y otros aspectos. Dado que ambos tipos de motores están expuestos a cargas muy diferentes en cuanto a presión, calor y revoluciones, también se ajusta el diseño del pistón. Solo así se puede garantizar la máxima durabilidad y rendimiento. Aquí aprenderás qué aspectos son importantes en pistones de calidad.
Aquí se puede ver que la base del pistón del "Pistón turbo" es más grande que la del "Pistón de succión". El grosor continúa y se estrecha hacia la camisa del pistón. (Imágenes de JE Pistons).
¿Por qué es tan importante el diseño del pistón? – Prueba de resistencia para los pistones
La importancia del diseño preciso de los pistones para el Tuning se revela al observar las diferentes fuerzas que actúan sobre el pistón en un motor de alto rendimiento. Debido al movimiento constante de subida y bajada (y la aceleración y desaceleración asociadas) dentro del cilindro, se generan fuerzas de inercia. La fuerza del pistón, que se transmite a la biela y a la cigüeñal, empuja adicionalmente el pistón hacia un lado, contra la pared del cilindro. Esta fuerza lateral, también llamada fuerza normal, depende de varios factores, incluido, por ejemplo, el ángulo en el que se encuentran el pistón y la biela. Durante todo el ciclo de cuatro tiempos, todas las áreas del pistón (fondo del pistón, segmentos, pasador del pistón y vástago) están expuestas a una carga constante y elevada.
El método de elementos finitos ayuda a los fabricantes de pistones a identificar y eliminar puntos débiles. (Imagen de JE Pistons)
Qué tan importantes son el material y el grosor de los pistones para el rendimiento?
Con el aumento de la potencia del motor, también aumentan la presión en los cilindros y el calor. Tanto los pistones para motores de aspiración como los pistones para motores turbo se fabrican con una aleación de aluminio especial. Además de una metalurgia similar, los pistones para motores de aspiración y turbo tienen poco en común. Dado que los motores sobrealimentados alcanzan rápidamente las tres veces la potencia de un motor de aspiración, las diferentes áreas de los pistones se fabrican más gruesas y también se aumentan los espacios libres. De esta manera, se garantiza que el diseño del pistón funcione dentro de los límites de resistencia. Pero no solo la potencia determina el diseño perfecto de un pistón. También la aplicación y el ciclo de trabajo son factores decisivos.
Los pistones de JE Pistons son asimétricos. Estos son muy robustos y gruesos en un lado y ligeros y delgados en el otro. (Imagen de JE Pistons)
¿Qué significan las altas revoluciones y la fricción para los pistones?
Los motores de aspiración tuneados representan para el pistón en altas revoluciones una carga similar a la de los motores sobrealimentados. La diferencia radica en cómo la carga actúa sobre el pistón. Por ello, se presta especial atención a que el área del agujero del bulón sea firme y estable. De este modo, se puede evitar que el bulón sea extraído del pistón.
A altas revoluciones, se generan fricciones que limitan extremedamente el rendimiento. Por ello, en la construcción de pistones se utilizan formas y perfiles de eje únicos que reducen la fricción sin comprometer la estabilidad y la estanqueidad de los anillos. El eje del pistón y los estribos de los anillos se optimizan para minimizar la superficie y así limitar la fricción a lo estrictamente necesario. Con esto, se obtiene entre 10 y 20 PS adicionales en comparación con un pistón convencional.
Perfecto para el aumento de potencia: El biela asimétrica de JE Pistons
La optimización del biela sigue siendo un método popular y efectivo para reducir la fricción. Puedes encontrar más información sobre los JE Pistons entre otros en el JE Blog. Por cierto: JE Pistons también ofrece un recubrimiento especial para las bases y camisas de los pistones.
Fondo de pistón plano o abombado: ¿Qué pistón se usa en qué motor?
Antes, se podía distinguir los pistones por sus fondos planos o abombados. Así, los pistones para motores turbo tenían un fondo abombado. Esto ya no es así. Los cabezas de cilindro modernas tienen cámaras de combustión más pequeñas, por lo que un pistón abombado también se utiliza en motores de aspiración. Asimismo, los pistones con fondo plano también se emplean en motores sobrealimentados para reducir la compresión estática.
En esta imagen se puede ver que la camisa del pistón en pistones para motores turbo es más gruesa. Esto es necesario para contrarrestar las enormes fuerzas de empuje a las que está sometido el pistón. (Imagen de JE Pistons)
Por qué son tan importantes los bulones de pistón y los ojos de bulón para la durabilidad
Para la mayoría de los pilotos de carreras, los bulones de pistón son solo un mal necesario que contribuye al peso total del pistón. En realidad, reducir la masa no es tan importante como la resistencia a la deformación. Porque los bulones de pistón son responsables de transferir la presión del cilindro aplicada a los pistones hacia las barras de biela. Cuando los pistones se mueven desde el OT (punto muerto superior) hacia el UT (punto muerto inferior), los bulones evitan que golpeen también en las cabezas de los cilindros. Los bulones de pistón que se doblan debido a un grosor insuficiente de la pared pueden aumentar la carga sobre el pistón.
El diámetro del bulón de pistón generalmente está determinado por el diámetro reducido de la biela. Sin embargo, a medida que aumenta la potencia, los fabricantes de pistones a menudo también aumentan el grosor de la pared. También se pueden usar aleaciones de mayor calidad. Además, el diseño del ojo del bulón de pistón juega un papel importante en la durabilidad.
El fondo liso del pistón evita puntos de tensión, ya que no hay bordes duros. (Imagen de JE Pistons)
¿Por qué se utilizan principalmente anillos de pistón nitrurados en el deporte de motor?
Aunque los motores de aspiración y los motores turbo están expuestos a diferentes niveles de calor y presión, ambos han beneficiado en igual medida de las mejoras significativas en la tecnología de anillos de pistón durante la última década. La mayoría de los anillos de pistón para el deporte de motor están compuestos por un anillo de acero nitrurado y un segundo anillo elástico en forma de gancho. Esta combinación permite un mejor control del aceite, menor tensión en los anillos, reducción de la fricción, y una mejor adaptación de forma y sellado del anillo.
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