Che cos'è la dilatazione termica e in che modo influenza il lavoro dei pistoni. Ecco come funziona la lubrificazione nei cilindri
Quali sono le caratteristiche del pistone e delle sue parti: il cielo, la testa, il mantello e lo spinotto. Come sono realizzati e qual è stata l'evoluzione
Prosegue la nostra analisi “in discesa” del motore, partendo dalla parte alta, per arrivare giù in basso, fino al basamento. Dopo aver iniziato con la testa e la distribuzione, gli alberi a camme e le valvole, il cilindro e le canne, ora è il momento di parlare del pistone. La sua “carta d’identità” lo definisce come uno stantuffo che si muove all’interno del cilindro, alternativamente nei due sensi, tra i due punti morti. E’ collegato all’albero a gomiti tramite lo spinotto e la biella. Al pistone sono demandate funzioni importantissime: aspirare la miscela fresca, espellere i gas combusti, raccogliere energia meccanica per inviarla all’albero e guidare la biella. Inoltre lavora in condizioni molto gravose, sopporta pressioni, carchi inerziali e temperature elevatissimi. In questo approfondimento vedremo perché è importante ogni parte del pistone nei motori a combustione.
Articolo aggiornato il 4 novembre 2020 alle ore 8:00
PISTONE MOTORE: IL CIELO, LA TESTA, IL MANTELLO E LO SPINOTTO
La parte superiore del pistone, quella che è a diretto contatto con i gas, è chiamata cielo e costituisce la parete mobile della camera di combustione, quindi la sua geometria è molto importante per il rendimento termico. La testa del pistone è la parte al di sopra dello spinotto, in cui vengono ricavate le “cave” che alloggiano i segmenti (ovvero le guarnizioni di tenuta). Il mantello, invece, è la parte al di sotto della testa, che ha il compito di guidare il pistone durante il suo movimento e di scaricare sulla parete del cilindro la spinta trasversale dovuta all’inclinazione della biella. Lo spinotto, infine, è un perno tubolare che garantisce il collegamento con la biella e viene inserito con gioco ridottissimo in fori specifici ricavati nel “portale” del pistone.
EVOLUZIONE E GIOCO DEL PISTONE
Per tanti anni il pistone ha avuto la tipica forma a bicchiere rovesciato. Finché il mantello non ha iniziato a rimpicciolirsi, sia in altezza che come circonferenza, per ridurre attriti e peso. L’evoluzione ha visto ridursi progressivamente la quantità di materiale accanto allo spinotto, fino ad arrivare a mantelli ridotti a due “pattini” di appoggio. Il pistone si installa nella canna del cilindro con un gioco diametrale di alcuni centesimi di millimetro. Quando il pistone stesso e la canna si dilatano per via del calore, il gioco varia fino a ridursi sensibilmente quando il motore è alla temperatura di esercizio. Fondamentale è che il gioco non si annulli mai, caso in cui si verifica il grippaggio perché il libero movimento del pistone viene impedito e il velo d’olio presente tra questo e la canna interrotto.
COM’E’ FATTO IL CIELO DEL PISTONE
Nei motori a quattro tempi, il cielo può avere conformazioni molto diverse. In generale, più le valvole sono inclinate più la superficie deve essere bombata, per ottenere un buon rapporto di compressione. Solitamente, in corrispondenza dei funghi delle valvole, vengono praticati degli incavi che permettono di mantenere una distanza di sicurezza in prossimità del PMS, quando le valvole si trovano nella fase d’incrocio. Infine, i pistoni vengono quasi sempre realizzati in leghe di alluminio.
