IL PISTONE

TKART Staff

04 Luglio 2016

È uno dei particolari più sollecitati del motore, l’elemento fondamentale che deve consentire la trasformazione della pressione in camera di combustione in movimento del manovellismo

COS'È

COME FUNZIONA

IN PRATICA

Il pistone è un elemento cilindrico (ma non del tutto) realizzato, nel caso dei motori da kart 2T da competizione, in lega di alluminio. La parte superiore, detta cielo, in genere ha forma leggermente bombata, ma in alcuni casi può variare. Poco sotto il cielo è posizionato un elemento fondamentale per aumentare le capacità di tenuta del pistone: la fascia elastica o segmento.

Realizzata come anello aperto da un lato, è preformato per avere diametro superiore al pistone e potersi adattare a un diametro inferiore, premendo sulla parete del cilindro. La fascia può avere sezione rettangolare o a L. Quest’ultima tende a regolare meglio apertura e chiusura delle luci e generare maggiore tenuta, per questo è più utilizzata nei motori a monomarcia come OK e KF, che necessitano di grande spinta anche ai bassi regimi.

La sezione rettangolare, invece, è più diffusa nei motori KZ, riduce gli attriti e risulta più affidabile. A livello teorico, il pistone, che ha il ruolo di stantuffo nel cilindro, svolge diverse funzioni, prima tra tutte quella di sigillare i gas che, in conseguenza della combustione della miscela, sono presenti ad altissima pressione in camera di combustione. Inoltre, nei motori 2T, si sostituisce alle valvole di aspirazione e scarico e regola, con il suo movimento alternato, l’apertura e la chiusura delle luci di travaso e scarico. Altre funzioni sono quelle di “scaricare” buona parte del calore della camera di combustione sulle pareti del cilindro, e di scorrere lungo la canna del cilindro stesso con i minori attriti possibili.
È evidente che le sollecitazioni a cui è sottoposto questo elemento sono notevoli: progettazione e struttura del pistone sono dunque fondamentali sia per le prestazioni, sia per l’affidabilità.

IL PISTONE HA DIVERSE FUNZIONI: DI TENUTA; DI CONTROLLO DELLE LUCI; DI TRASMISSIONE DEL CALORE E DI SCORRIMENTO ALL’INTERNO DEL CILINDRO

La legge che restituisce la posizione del pistone in funzione del rapporto raggio di manovella - lunghezza della biella, e dei gradi di rotazione dell’albero motore

COS'È

COME FUNZIONA

IN PRATICA

PISTONE

SEGMENTO DI TENUTA

SPINOTTO

1 di 3

Il pistone non è un cilindro perfetto, ma ha una forma leggermente tronco-conico, con la parte più stretta in alto. Questa, infatti, è la zona che più si scalda durante il funzionamento e, quindi, che più si dilata. Per lo stesso motivo il pistone è anche leggermente ellittico, con asse minore lungo lo spinotto dove, internamente al pistone, è presente più materiale e, dunque, con il calore, la dilatazione è maggiore. Per avere prestazioni costanti e non troppo variabili con la temperatura, che in camera di combustione, a seconda di giri motore, anticipo della fase, carico sul motore e temperatura esterna, varia da 350 a 400° C, il pistone è in lega di alluminio con alto tenore di Silicio (18% in genere) che riduce la dilatazione.

COS'È

COME FUNZIONA

IN PRATICA

La produzione avviene per fusione o stampaggio a caldo, questo, più costoso, offre risultati migliori ed è utilizzato per i kart da competizione. La parete laterale (mantello) è ottenuta per tornitura con tolleranze minime.
Altro elemento fondamentale è la fascia elastica, o segmento, che determina maggiore tenuta dei gas combusti ma anche maggiori attriti. Nei motori ad alte prestazioni e numero di giri, in genere la fascia è una sola; in altri casi se ne hanno due. La fascia contribuisce anche a smaltire il calore: si calcola che il forte contatto di questa con la parete del cilindro trasferisca dal 40 al 70% del calore incamerato dal pistone.
Per realizzare un elemento meccanicamente resistente e con buona capacità di trasmettere il calore, si usa la ghisa. Ma, oggi, si

studiano anche fasce in lega di acciaio.
Altri elementi del pistone sono: lo spinotto, che si inserisce in 2 fori laterali del pistone collegandolo con la biella, e i due anelli elastici che lo fissano nella sede. Gli anelli possono avere la parte terminale ripiegata a 90 gradi per creare una linguetta che aiuti il montaggio. Non, però, nei motori 2T da competizione, dove la linguetta è eliminata per evitare che le sollecitazioni possano romperla.
Sullo spinotto si monta un cuscinetto a rulli, per questo la sua superficie esterna, come quella interna della testa di biella, è lucidata e indurita tramite trattamenti superficiali di tempra e l’utilizzo di acciaio da nitrurazione o cementazione. La lubrificazione della gabbietta viene ottimizzata con dei fori sul piede di biella.

PISTONI DIVERSI

Motori Tecniengines, Iame, TM, Modena Engines

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