O pistão é uma das partes mais carregadas e importantes de um motor de automóvel. É graças a ele que a energia térmica da combustão do combustível é convertida em movimento da máquina. Mas muitos condutores não fazem ideia de como é o pistão de um motor. Falamos sobre a estrutura do pistão, bem como sobre as suas possíveis falhas.
Como funciona o pistão do motor num automóvel
Os motores de combustão interna tradicionais são também designados por motores de pistão. Nos seus corpos (blocos) são feitas cavidades cilíndricas, ou simplesmente cilindros. Cada cilindro tem o seu próprio pistão. Recordemos o princípio de funcionamento dos motores de combustão interna. Durante a combustão da mistura combustível-ar, os gases pressionam o pistão e este começa a mover-se progressivamente. Com a ajuda da biela e da cambota, este movimento de translação é transformado em movimento de rotação, sendo depois transmitido através da transmissão para as rodas.
O pistão tem também uma forma cilíndrica (ou melhor, quase cilíndrica) para se adaptar bem à superfície do cilindro do motor. De facto, o pistão (juntamente com outros componentes) é concebido para converter a energia de combustão da mistura ar-combustível em energia cinética.
Em que partes consiste um pistão
Se observarmos com atenção o aspeto do pistão de um motor de combustão interna, podemos notar os seus dois componentes importantes: a carcaça do pistão e a peça de vedação. A carcaça do pistão, por sua vez, é constituída por uma parte inferior e uma parte guia.
A parte inferior do pistão (ou cabeça) é a parte superior e final do pistão. Suporta a pressão do gás e a maior parte da carga térmica, pelo que tem um metal mais espesso do que o resto da caixa.
A parte inferior do pistão pode ter uma forma diferente: plana, com um entalhe para criar a forma ideal da câmara de combustão, com entalhes para as placas das válvulas (se estas partes se encontrarem subitamente quando a correia de distribuição se partir ou a corrente deslizar). Nos motores diesel e nos motores a gasolina de baixo volume com elevada taxa de compressão, o pistão pode ter um fundo côncavo – de facto, a maior parte da câmara de combustão está nele. Noutros motores (motores a gasolina de alta compressão), a cabeça do pistão pode ser convexa.
A parte guia (lateral) do pistão é também designada por saia. Mantém a posição correta do pistão em relação ao cilindro. A saia do pistão desliza ao longo das paredes do pistão. Por isso, é normalmente revestida com materiais antifricção.
No lado interior da saia do pistão são feitos espessamentos (saliências) com orifícios para o pino do pistão, que liga esta peça à biela. O pino é fixado por um ajuste apertado ou por anéis de pressão – existem ranhuras na saia para eles.
A peça de vedação é um componente muito importante do movimento do pistão no cilindro. Sem ela, os gases da câmara de combustão fluiriam para o cárter e o óleo do cárter fluiria para a câmara de combustão. Para o evitar, o pistão tem ranhuras para a instalação de anéis especiais de compressão e de óleo. Os anéis de pistão também são utilizados para arrefecer o próprio pistão, removendo o excesso de calor da parte inferior do pistão para as paredes do cilindro.
O objetivo destes anéis está bem patente no seu nome. Os anéis de compressão – normalmente existem dois por pistão, superior e inferior – não permitem que os gases se escapem para o cárter, mantendo a pressão de trabalho (compressão) no cilindro. E os escumadores de óleo – removem o excesso de óleo da superfície do cilindro à medida que o pistão se desloca para baixo.
De que material são feitos os pistões? Antigamente, eram fundidos em ferro fundido pesado e bastante frágil. Depois, surgiram as ligas de alumínio. Estas têm uma melhor dissipação de calor e pesam menos, pelo que podem ser utilizadas em motores modernos e de maior rotação.
Para além dos pistões de alumínio, estão agora a ser fabricados pistões de aço. Eles são mais capazes de suportar temperaturas e pressões ainda mais altas no cilindro. E graças às paredes mais finas e à altura total com o mesmo diâmetro do cilindro, têm normalmente uma massa mais baixa.
Quais são as causas do desgaste do pistão e quais são as consequências
Tal como outras peças, o pistão do motor de combustão interna está sujeito a desgaste natural, especialmente a sua parte superior, que está mais próxima da câmara de combustão. É ela que suporta a principal carga térmica e física. O primeiro anel do pistão e a sua ranhura desgastam-se primeiro.
Há factores que encurtam a vida de um pistão de motor, como a falta de óleo ou a má qualidade do óleo. Além disso, o pistão pode começar a avariar devido a sobreaquecimento ou ao aparecimento de detonação – um processo explosivo de combustão de combustível, que é acompanhado por picos de pressão repentinos e aumentos de temperatura nos cilindros.
Os sintomas de desgaste crítico do pistão são geralmente facilmente perceptíveis:
- funcionamento instável do motor;
- batidas quando o motor está a funcionar;
- diminuição da potência do motor;
- aumento do consumo de óleo e fumo azul no tubo de escape;
- sujidade nas velas de ignição;
- aumento do consumo de combustível.
Se for detectado algum dos problemas acima referidos, não adie a sua solução – podem ter consequências graves até à revisão do motor.
Este pistão tem arranhões bem visíveis (riscos) na saia, que podem ter ocorrido devido a sobreaquecimento ou falta de óleo.
Como escolher o pistão de substituição correto
Os bons pistões de motor têm metal de qualidade, elevada precisão dimensional e peso fixo (com desvios mínimos). Os fabricantes pouco conhecidos têm normalmente problemas com cada um dos pontos.
Por isso, para não encontrar um defeito, é melhor escolher apenas peças sobresselentes originais ou pistões de fabricantes conhecidos. Por exemplo, empresas bem estabelecidas como a Mahle ou a Kolbenschmidt.
Os pistões com esta forma são instalados em motores a gasóleo. À esquerda está um pistão de alumínio, à direita – aço. Foto: Mahle
É importante não se enganar com o tamanho do pistão. Para muitos modelos de motores, existem peças de tamanhos de reparação – têm um diâmetro ligeiramente (normalmente uma fração de milímetros) maior. Isto compensa o desgaste das paredes do cilindro, que, no processo de reparação, perfuram sob o novo tamanho, ao mesmo tempo que restauram as suas superfícies.
Por conseguinte, o tamanho do pistão é selecionado tendo em conta a produção do cilindro (se não for significativo, é suficiente comprar pistões de tamanho nominal). As peças que são necessárias em cada caso particular são determinadas pelos mestres de serviços de acordo com os resultados dos defeitos e medições do motor reparado.
Então, em resumo
- O pistão move-se através do cilindro do motor e recebe a carga dos gases em expansão durante a combustão da mistura de combustível.
- As partes principais do pistão são a carcaça (fundo e saia) e a parte de vedação com anéis.
- Os pistões desgastam-se naturalmente, mas o processo pode acelerar a falta de lubrificação, a detonação e o sobreaquecimento.
- Ao substituir os pistões, é necessário selecionar corretamente o seu tamanho, é melhor utilizar produtos de fabricantes conhecidos.