MOTO PHYSICS: TUDO O QUE VOCÊ PRECISA SABER SOBRE OS PISTÕES DE ALTA COMPRESSÃO 

Aumentar a compressão do seu motor deve ser uma decisão informada. É importante primeiro entender quais são os efeitos da alta compressão, a anatomia de um pistão de alta compressão e quais aplicações normalmente são mais beneficiadas. Por Paul Olesen

Pistões de alta compressão são uma atualização comum para motos e outras motocicletas, mas aumentar a compressão nem sempre é benéfico. MXA dá uma olhada nos efeitos que uma compressão mais alta tem, projetando pistões de alta compressão e quais fatores devem ser considerados ao considerar adicionar um.

Esteja você competindo ou procurando um melhor desempenho na trilha, há uma infinidade de atualizações de desempenho a serem consideradas para aumentar a potência de sua máquina. Os fabricantes de pistão, como JE Pistons, oferecem pistões de alta compressão para muitas aplicações, mas existem benefícios e desvantagens importantes que você deve considerar ao decidir se um pistão de alta compressão é adequado para sua aplicação. Vamos dar uma olhada no que aumenta a taxa de compressão e quais efeitos tem no motor, detalhar como os pistões de alta compressão são feitos e fornecer uma visão geral de alto nível de quais aplicações podem se beneficiar da utilização de um pistão de alta compressão.

HÁ LIMITES DE QUANTO A MISTURA PODE SER COMPRIMIDA ANTES DA COMBUSTÃO. SE A TEMPERATURA DA MISTURA AUMENTAR MUITO ANTES DO ACIONAMENTO DA VELA, A MISTURA PODE SER AUTO-IGNIADA.

Como uma taxa de compressão aumentada afeta o desempenho do motor? Para entender como o aumento da taxa de compressão afeta o desempenho, temos que começar entendendo o que acontece com a mistura combustível / ar no curso de compressão. Durante o curso de compressão, a mistura combustível / ar é comprimida e, devido às leis termodinâmicas, a mistura comprimida aumenta em temperatura e pressão. Em comparação com a compressão de uma razão de estoque, a mistura combustível / ar é mais comprimida, resultando em aumento da temperatura e pressão antes do evento de combustão.

Compressão mais alta, como neste pistão JE, permite que uma maior quantidade de mistura de combustível / ar seja queimada com sucesso, resultando em mais potência produzida durante o curso de potência.

A detonação e a pré-ignição podem aumentar a pressão e a temperatura do cilindro, causando danos e corrosão na coroa do pistão. A potência resultante que pode ser extraída do evento de combustão depende fortemente da temperatura e da pressão da mistura ar/combustível antes da combustão. A temperatura e a pressão da mistura antes da combustão influenciam o pico de pressão do cilindro durante a combustão, bem como o pico de temperatura no cilindro. Por razões termodinâmicas, aumentos no pico de pressão e temperatura do cilindro durante a combustão resultarão em aumento da eficiência mecânica, na extração de mais trabalho e no aumento da potência durante o curso de potência. Em resumo, quanto mais a mistura ar/combustível puder ser comprimida antes da combustão, mais energia poderá ser extraída dela.

Os tratamentos de superfície podem proteger a coroa do pistão e as ranhuras do anel de danos potenciais causados ​​pela alta pressão e temperatura do cilindro. O revestimento EN de JE pode aumentar a longevidade em uma construção de corrida de alta compressão.

Existem, no entanto, limites de quanto a mistura pode ser comprimida antes da combustão. Se a temperatura da mistura aumentar muito antes do acionamento da vela de ignição, a mistura pode inflamar-se automaticamente, o que costuma ser conhecido como pré-ignição. Outra condição de combustão prejudicial que pode ocorrer é chamada de detonação. A detonação ocorre quando os gases remanescentes se acendem espontaneamente após o disparo da vela. Ambas as condições colocam grande estresse mecânico no motor porque as pressões do cilindro excedem em muito o que o motor foi projetado, o que pode danificar componentes de ponta e afetar negativamente o desempenho.

QUANDO A BICICLETA É CONDUZIDA A BAIXA VELOCIDADE, EM CONDIÇÕES DE APERTO, OU COM MUITO USO DA EMBREAGEM, O MOTOR PODE SER NEGATIVAMENTE IMPACTADO PELA INCORPORAÇÃO DE UM PISTÃO DE ALTA COMPRESSÃO.

Agora que há um entendimento de quais mudanças ocorrem durante a combustão para fornecer maior potência, podemos ver quais outros efeitos essas mudanças têm no motor. Como a pressão do cilindro aumenta, mais estresse é colocado no motor. A quantidade de estresse adicional que é introduzida depende em grande parte da configuração geral do motor. Como as temperaturas de combustão aumentam com o aumento da taxa de compressão, o motor também deve dissipar mais calor. Se não for gerenciado adequadamente, o aumento da temperatura pode reduzir a vida útil dos componentes de última geração.

Os pistões de alta compressão aumentam a carga na estrutura de trabalho do motor, incluindo os anéis, o próprio pistão e os rolamentos da haste da extremidade superior.

Freqüentemente, modificações adicionais podem ser feitas para ajudar a mitigar os efeitos colaterais do aumento da taxa de compressão. Para ajudar a reduzir o risco de pré-ignição e detonação, usar um combustível com uma taxa de octanagem mais alta pode ser vantajoso - pense em gás de corrida. Alterar o evento de combustão, aumentando a quantidade de combustível (enriquecendo a mistura) e alterando o tempo de ignição também pode ajudar - pense maior e retarde a ignição. A melhoria do sistema de resfriamento pode ser uma maneira eficaz de combater o calor adicional gerado pelo evento de combustão - pense em radiadores maiores, resfriadores de óleo, bombas de água Boyesen ou tampas de radiador de alta pressão. Equipar o motor com uma embreagem de alto desempenho pode ajudar a reduzir o deslizamento e o desgaste da embreagem, que podem ocorrer devido ao aumento da potência - pense em Hinson ou Rekluse.

Uma compressão mais alta é comumente alcançada aumentando o volume da cúpula combinado com recursos elevados e bolsas de válvula profundas, como acontece com este pistão JE.

A altura de compressão também pode ser aumentada, o que aumenta a distância entre o centro do furo do pino e a coroa do pistão. Vamos dar uma olhada rápida em quais considerações são feitas ao projetar um pistão de alta compressão. Normalmente, os pistões de alta compressão são feitos adicionando volume de cúpula à coroa do pistão, o que reduz o volume de folga no ponto morto superior (TDC). Em alguns casos, isso é difícil de fazer, dependendo do formato da câmara de combustão, do tamanho das válvulas ou da quantidade de elevação da válvula. Ao projetar a cúpula, é essencial optar por designs de cúpula suaves. Cúpulas lisas, em oposição a designs com estrias mais agressivas, são preferidas porque estas últimas podem resultar em pontos quentes na coroa do pistão, o que pode levar à pré-ignição. Outra opção de projeto comum é aumentar a distância de compressão, que é a distância do centro do furo do pino até a coroa do pistão. Nesta abordagem, a folga de compressão, que é a folga entre o pistão e o cabeçote, é reduzida.

Da esquerda para a direita: pistões de taxa de compressão de 13.0:1, 13.5:1 e 14.0:1, todos para uma YZ250F. Observe as diferenças no volume e design da cúpula do pistão.

Uma visão geral de alto nível de quais aplicativos podem se beneficiar de uma taxa de compressão aumentada pode ser útil ao avaliar se uma atualização de alta compressão é uma boa escolha para sua máquina. Como o aumento da taxa de compressão aumenta a potência e a saída de calor, os aplicativos que se beneficiam da potência adicional e podem lidar com o calor adicional obtêm os ganhos de desempenho mais significativos. Por outro lado, as aplicações em que a bicicleta é conduzida em baixa velocidade, em condições apertadas ou com muito uso de embreagem podem ser afetadas negativamente pelo  incorporação de um pistão de alta compressão. Lembre-se de que essas instruções são generalizações e cada mecanismo responde de maneira diferente a taxas de compressão aumentadas.

Felizmente, se você está pensando em aumentar a taxa de compressão de seu motor utilizando um pistão de alta compressão, muitos projetos de reposição foram testados e otimizados para motores específicos e classificações de octanagem do combustível. Por exemplo, a maioria dos fabricantes de pistão oferece pistões com taxas de compressão cada vez maiores para que você possa incorporar uma configuração que funcione melhor para você. Por exemplo, os pistões de alta compressão JE para bicicletas off-road estão comumente disponíveis em aumentos de taxa de compressão de 0.5. Se a taxa de compressão de estoque de um motor for 13.0: 1, provavelmente haverá opções de 13.5: 1 e 14.0: 1, para que você possa tomar uma decisão informada sobre o quanto a compressão o beneficiará com base em sua máquina e tipo de condução.

Mesmo se a compressão for melhor para sua aplicação, a construção forjada, designs de saia mais fortes e designs de coroa mais eficientes de pistões de reposição ainda podem fornecer desempenho e durabilidade aprimorados.

Se o desempenho for suficiente na taxa de compressão de estoque de um motor, ainda existem melhorias na eficiência e durabilidade que podem ser feitas com um pistão forjado. Os pistões forjados têm um fluxo de grãos de liga melhor alinhado do que os pistões fundidos, criando uma peça mais forte e mais resistente às tensões da operação do motor. Além do material forjado, melhorias podem ser feitas nos designs de saia do pistão para aumentar a resistência em relação aos designs padrão, como os designs FSR de JE. Os projetistas de pistão também costumam abordar o projeto de cúpula em pistões de compressão de estoque, empregando suavidade nos relevos de válvula, bordas e outros recursos da coroa para melhorar o deslocamento da chama, diminuir os pontos quentes e, por fim, aumentar a eficiência do motor.