Pistones de tapas planas VS. Pistones abovedados

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Jupiterimages/liquidlibrary/Getty Images

El diseño de los pistones ha sido durante mucho tiempo un punto de contención entre los "hot rod", y por buenas razones. Las cabezas de pistón pueden ir de tapas perfectamente planas a pistones con forma de platos con una depresión en el centro, y sus opuestos equivalentes en domo; cada diseño tiene ventajas y desventajas que dependen en gran medida de otros factores, como el diseño de la culata. Llegar a algunas conclusiones básicas sobre la base de lo que se conoce de viajar constantemente y el peso de los componentes puede ayudarte a continuar en la dirección correcta.

Viajar constantemente

El viaje de llama es uno de los factores más importantes, por lo que lo mejor es empezar por ella. La gasolina no explota en sus cilindros, se quema en una burbuja en expansión llamada un frente de llama. Suponiendo que el motor tiene algún tipo de efecto remolino en el cilindro, como lo tiene la mayoría, la llama en realidad viaja en una especie de vórtice hacia abajo en movimiento. Un pistón de cabeza plana permite que el frente de llama se disperse uniformemente a lo largo de la cabeza del pistón, mientras que poner una cúpula encima de las interrupciones del pistón incluso interrumpe el viaje de un frente de llama constantemente. Así que, siendo todo lo demás igual, la cúpula casi seguramente te cueste un poco de energía simplemente porque la mezcla no se quema tan uniformemente o tan rápido como podría. En este caso, la ventaja del viaje de la llama ayuda al pistón de la parte superior plana.

Poder de expresión

Los gases de combustión en la cámara de combustión de tu motor mueven el pistón por la creciente presión del cilindro, medida en libras por pulgada cuadrada. Digamos que tienes un pistón de cabeza plana con un diámetro de 4 pulgadas (10,16 centímetros), usar un poco de matemática nos indica que tiene una superficie de 12,56 pulgadas (31,90 centímetros). Si tu evento de combustión que da 200 libras (90 kg) de presión por pulgada cuadrada, terminas con 2.512 libras (1.139 kg) de fuerza que empuja hacia abajo el pistón. Ahora, coloca una cúpula triangular en la parte superior. Los lados del triángulo deben viajar un poco más allá para abarcar el pistón de 4 pulgadas (10,16 centímetros) de diámetro, ya que van en un ángulo, lo que resulta en una mayor superficie. Por lo tanto, si tienes un pistón domo que aumenta el área de superficie del pistón con un adicional de 1,0 pulgadas (2,5 centímetros), la presión sobre el pistón se incrementa en un extra de 200 psi. Por esta razón, los pistones domo tienen la ventaja en la expresión de potencia.

Peso y rpm

El peso es un factor importante en el diseño del pistón, principalmente debido a que determina qué tan alto el motor podría acelerar antes de encajar la biela del pistón. A altas rpm, los pistones experimentan fuerzas de aceleración que medidas en los miles de g. A menos revoluciones, el pistón puede experimentar sólo sobre 400 g de aceleración y desaceleración. En otras palabras, el pistón ejerce 400 veces más fuerza, ya que pesa. A 10.000 rpm, el pistón puede verse tan alto como 9.000 o 10.000 g. En ese tipo de velocidad, un pistón promedio superior plano con un peso moderado 500 g --o 1,1 libra--, ejercería aproximadamente 11.000 libras (4.989 gk) de fuerza sobre la varilla. La adición de una cúpula de aluminio de 0,22 libras (99,79 gramos) de eficacia añade 2.200 libras (997 kilogramos) de carga en la varilla. El peso adicional puede causar que la biela conectora se quiebre y el motor se auto-destruya a altas revoluciones. Una vez más, la ventaja en peso y rpm va al pistón de la parte superior plana.

Aceleración

Las ventajas de aceleración entre los tipos de pistón puede ser un tipo de lavado y dependen en gran medida del motor. La masa adicional significa más peso para acelerar y desacelerar, y como ya hemos visto, las fuerzas inerciales pueden ser muy significativas. Los pistones disminuyen la aceleración del motor, que no hace mucho por su rendimiento, pero más importante que frenar es la desaceleración. Un motor que se desacelera lentamente tarda más en disminuir las rpm entre cambios de marcha, retardando así el cambio. Si bien esto puede sonar un tanto quisquilloso, el peso del pistón puede marcar la diferencia entre los cambios lentos y difíciles y los cambios suaves y rápidos. Sin embargo, debido a que la zona del pistón domo de la superficie aumenta y una mayor expresión de energía, no es probable que se pierdan caballos de fuerza debido a las fuerzas de aceleración. Al final, la potencia perdida a través de la aceleración es aproximadamente la misma entre los dos tipos de pistón, pero la ventaja de la desaceleración del motor y las características cambiantes la tiene el pistón de la parte superior plana.

El veredicto

Considera a los pistones domo como un elemento de último recurso, para ser utilizado sólo si tienes una cámara de combustión enorme y necesitas desesperadamente la cúpula para aumentar la compresión a un nivel aceptable. Si bien los pistones domo ofrecen algunos beneficios en términos de expresión de potencia a través del aumento de superficie, los pistones de platos pueden hacer lo mismo con mucho menos peso. Básicamente, los motores únicos que realmente necesitan pistones domo son los que utilizan cámaras de combustión hemisféricas; en este caso, el techo de la cámara es tan alto y puntiagudo que casi no se puede mantener una relación de compresión decente sin una cabeza de pistón domo. De lo contrario, sería mejor que correr una cámara de combustión más pequeñas y mover el evento de combustión hacia abajo en el pistón de platos. Pero esto tiene ciertos costos de peso en comparación con un pistón de cabeza plana, de modo que el pistón en plato es más adecuado para una gran cilindrada y motores de rpm bajas. Todo esto hace al pistón de plano superior el preferible para la mayoría de los motores de alto rendimiento, especialmente aquellos que no utilizan cámaras de combustión hemisféricas.