I pistoni, a cosa servono?

I pistoni nei motori odierni dei veicoli a motore devono eseguire diverse funzioni:

- i pistoni del motore trasmettono la forza generata dalla combustione del gas alle bielle.
- i pistoni servono da sostegno per definire il percorso del movimento del le bielle all'interno dei cilindri,
- i pistoni del motore sostengono la forza normale applicata contro le pareti del cilindro, mentre la pressione del cilindro è trasmessa alla biella,
- insieme con i loro elementi di tenuta, chiudono ermeticamente la camera di combustione dal basamento,
- i pistoni del motore assorbono il calore per il successivo trasferimento al sistema di raffreddamento.

Sia la progettazione del pistone che la configurazione dello spinotto impiegati per trasferire le forze di combustione del gas alla biella sono gran parte determinati dalla forma della camera di combustione, inclusi la geometria della corona del pistone, mentre le altre variabili includono il processo selezionato di combustione e la massima pressione che ne deriva. La priorità è produrre il più leggero pistone possibile in un’unità in grado di sopportare forze intense durante il funzionamento in un ambiente con temperature che possono avvicinarsi ai limiti fisici dei materiali. La definizione precisa delle dimensioni di pistoni, dello spinotto e delle boccole dello spinotto sono essenziali per raggiungere questo obiettivo.

I materiali più usati per le pareti interne di cilindri e pistoni sono ghisa grigia e alluminio. I pistoni e la canna del cilindro hanno diversi coefficienti di espansione. Allo stesso tempo, le variazioni nella clearance del pistone all'interno del cilindro devono essere ridotte al minimo per ridurre il rumore (schiaffo del pistone) e migliorare la tenuta. A tal fine, le strisce d’acciaio o fermi simili sono a volte incastrati nei pistoni per limitarne l’espansione. Il pistone striscia tra l’elemento di tenuta tra la camera di combustione e il basamento. I due di sopra, gli anelli di compressione, servono come sigilli di gas. È presente almeno un altro anello (generalmente di un design diverso), l'anello di controllo dell’olio. Questo anello raschiatore determina il tipo di pellicola di olio contro i quali pistoni e fasce elastiche funzionano. A causa dell’estrema tensione degli anelli e della forza corrispondente che questi esercitano contro le pareti del cilindro, sono una grande fonte di attriti all'interno del motore a pistoni alternativi.