Pistón

Los pistones del tronco son largos en relación con su diámetro. Funcionan tanto como pistón como cruceta cilíndrica . Dado que la biela está inclinada durante gran parte de su rotación, también se genera una fuerza lateral que actúa a lo largo del pistón contra la pared del cilindro. Un pistón más largo ayuda a soportar esta fuerza.

Los pistones de tipo tronco han sido un diseño común desde los inicios del motor de combustión interna alternativo. Se utilizaban tanto en motores de gasolina como diésel, aunque los motores de alta velocidad ahora han adoptado el pistón deslizante, más ligero .

Una característica de la mayoría de los pistones de bloque, en particular para los motores diésel, es que tienen una ranura para un anillo de aceite debajo del bulón , además de los anillos entre el bulón y la cabeza del pistón.

El nombre «pistón de tronco» deriva del « motor de tronco », un diseño primitivo de máquina de vapor marina . Para lograr un diseño más compacto, prescindieron de la biela con cruceta independiente, típica de las máquinas de vapor, y fueron los primeros en colocar el bulón directamente dentro del pistón. Por lo demás, estos pistones de motor de tronco guardaban poca semejanza con el pistón de tronco; eran de diámetro extremadamente grande y de doble efecto. Su «tronco» era un cilindro estrecho montado en el centro del pistón.

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Los motores diésel grandes de baja velocidad pueden requerir soporte adicional para contrarrestar las fuerzas laterales que actúan sobre el pistón. Estos motores suelen utilizar pistones de cruceta . El pistón principal cuenta con una varilla de gran diámetro que se extiende hacia abajo hasta un segundo pistón de menor diámetro. El pistón principal se encarga del sellado hermético y aloja los segmentos del pistón. El pistón más pequeño actúa como guía mecánica. Se desplaza dentro de un cilindro pequeño como guía de la columna de dirección y también aloja el bulón del pistón.

La lubricación del cabezal transversal presenta ventajas sobre el pistón del tronco, ya que su aceite lubricante no está expuesto al calor de la combustión : el aceite no se contamina con partículas de hollín de la combustión, no se degrada debido al calor y se puede utilizar un aceite más ligero y menos viscoso. La fricción tanto del pistón como del cabezal transversal puede ser tan solo la mitad que la de un pistón de tronco. ^{[ 3 ]}

Debido al peso adicional de estos pistones, no se utilizan en motores de alta velocidad.

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Un pistón deslizante es un pistón para un motor de gasolina que se ha reducido en tamaño y peso al máximo. En el caso extremo, se reduce a la cabeza del pistón, el soporte para los segmentos del pistón y lo justo de la falda del pistón para dejar dos ranuras que impidan que el pistón oscile dentro del cilindro. Los lados de la falda del pistón alrededor del bulón se reducen alejándose de la pared del cilindro. El objetivo principal es reducir la masa recíproca, facilitando así el equilibrio del motor y permitiendo altas velocidades. ^{[ 4 ]} En aplicaciones de competición, las faldas de los pistones deslizantes se pueden configurar para obtener un peso extremadamente ligero manteniendo la rigidez y la resistencia de una falda completa. ^{[ 5 ]} La inercia reducida también mejora la eficiencia mecánica del motor: las fuerzas necesarias para acelerar y desacelerar las partes recíprocas provocan mayor fricción del pistón con la pared del cilindro que la presión del fluido sobre la cabeza del pistón. ^{[ 6 ]} Un beneficio secundario puede ser cierta reducción de la fricción con la pared del cilindro, ya que el área de la falda, que se desliza hacia arriba y hacia abajo en el cilindro, se reduce a la mitad. Sin embargo, la mayor parte de la fricción se debe a los segmentos del pistón , que son las piezas que encajan con mayor precisión en el orificio y en las superficies de apoyo del bulón del pistón, por lo que el beneficio se reduce.

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Los pistones deflectores se utilizan en motores de dos tiempos con compresión en el cárter, donde el flujo de gas dentro del cilindro debe dirigirse cuidadosamente para lograr un barrido eficiente . En el barrido cruzado , los puertos de transferencia (entrada al cilindro) y escape se encuentran en lados opuestos de la pared del cilindro. Para evitar que la mezcla entrante pase directamente de un puerto al otro, el pistón tiene una nervadura elevada en su cabeza. Esto tiene como objetivo desviar la mezcla entrante hacia arriba, alrededor de la cámara de combustión . ^{[ 7 ]}

Se invirtió mucho esfuerzo y se diseñaron muchas formas diferentes de cabeza de pistón para mejorar el barrido. Las cabezas evolucionaron desde una simple nervadura hasta una gran protuberancia asimétrica, generalmente con una cara pronunciada en el lado de admisión y una curva suave en el de escape. A pesar de esto, el barrido cruzado nunca fue tan efectivo como se esperaba. La mayoría de los motores actuales utilizan el sistema de lumbreras Schnuerle . Este sistema coloca un par de lumbreras de transferencia en los laterales del cilindro y favorece que el flujo de gas gire alrededor de un eje vertical, en lugar de uno horizontal. ^{[ 8 ]}

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En los motores de competición, la resistencia y rigidez del pistón suelen ser mucho mayores que las de un motor de turismo, mientras que el peso es mucho menor, para lograr las altas RPM del motor necesarias en competición. ^{[ 9 ]}