Cấu trúc cơ bản của piston có liên quan chặt chẽ đến vai trò của nó trong động cơ đốt trong và nó là một trong những bộ phận chuyển động quan trọng nhất trong động cơ. Pít-tông chuyển động tịnh tiến bên trong xi-lanh, tạo thành buồng đốt cùng với đầu xi-lanh và thành xi-lanh, chịu trách nhiệm nén, đốt cháy và thải ra hỗn hợp không khí{1}}nhiên liệu. Hiệu suất và cấu trúc của piston ảnh hưởng trực tiếp đến công suất, tính kinh tế, hiệu suất phát thải và độ tin cậy của động cơ đốt trong. Vì vậy, việc phân tích kỹ lưỡng cấu trúc cơ bản của piston giúp hiểu rõ hơn về nguyên lý làm việc của động cơ đốt trong và tối ưu hóa thiết kế của nó.
1. Đầu pít-tông
Đầu piston là phần trên của piston, thường có hình bán cầu hoặc phẳng. Nó tạo thành buồng đốt giữa chính nó và đầu xi-lanh, đây là khu vực chính để đốt cháy hỗn hợp không khí-nhiên liệu. Hình dạng và kích thước của đầu piston có ảnh hưởng đáng kể đến quá trình cháy. Nói chung, diện tích đầu piston lớn hơn sẽ cung cấp nhiều không gian đốt hơn, có lợi cho việc đốt cháy hoàn toàn nhiên liệu, từ đó cải thiện công suất động cơ. Tuy nhiên, diện tích đầu piston quá lớn cũng có thể dẫn đến tăng tổn thất nhiệt và giảm hiệu suất nhiệt của động cơ. Vì vậy, các yếu tố này cần phải được cân bằng khi thiết kế đầu piston để đạt được hiệu suất tối ưu.
Ngoài ra, đầu piston còn có các rãnh vòng piston để lắp các vòng piston. Chức năng chính của các vòng piston là bịt kín buồng đốt, ngăn không cho khí cháy rò rỉ vào cacte. Chúng cũng đóng vai trò cạo dầu, tản nhiệt và giảm mài mòn. Loại và số lượng vòng piston cũng ảnh hưởng đến hiệu suất của piston. Nói chung, nhiều vòng piston giúp làm kín tốt hơn nhưng cũng làm tăng tổn thất ma sát và chi phí sản xuất. Do đó, trong các ứng dụng thực tế, cần lựa chọn cấu hình vòng piston thích hợp dựa trên yêu cầu vận hành và mục tiêu hiệu suất của động cơ.
2. Váy pít-tông
Váy piston là phần dưới của piston, có dạng hình trụ. Nó tạo thành một khớp trượt với thành xi lanh, chịu áp lực và ma sát từ phía bên. Hình dạng và kích thước của váy piston có tác động đáng kể đến độ ổn định và độ mòn chuyển động của piston. Để giảm tổn thất ma sát và cải thiện khả năng chống mài mòn, váy piston thường sử dụng các vật liệu đặc biệt và quy trình xử lý bề mặt. Ví dụ: vỏ pít-tông bằng hợp kim nhôm có thể được anod hóa cứng hoặc được phủ một lớp phủ chống mài mòn-để tăng độ cứng bề mặt của chúng; váy piston bằng gang có thể sử dụng các quy trình như làm cứng bằng laser để cải thiện khả năng chống mài mòn của chúng.
Ngoài ra, váy piston còn được trang bị các lỗ dầu và rãnh dầu để bôi trơn và làm mát. Dầu bôi trơn đi vào khe hở giữa váy piston và thành xi lanh qua các lỗ dầu, tạo thành màng dầu để bôi trơn; đồng thời, dầu bôi trơn cũng mang đi một phần nhiệt, góp phần làm mát. Thiết kế và sắp xếp các lỗ và rãnh dầu này cũng là những yếu tố chính ảnh hưởng đến hiệu suất của piston.
3. Ghế chốt pít-tông
Ghế chốt piston là phần giữa nối đầu piston và váy piston, đồng thời là vị trí lắp đặt chốt piston. Chốt piston là bộ phận quan trọng nối giữa piston và thanh truyền, chịu lực kéo và nén xen kẽ. Do đó, bệ chốt piston phải có đủ độ bền và độ cứng để đảm bảo khả năng cố định chốt piston và truyền mô-men xoắn đáng tin cậy. Đồng thời, việc thiết kế đế chốt piston cũng cần tính đến việc bôi trơn và tản nhiệt. Nói chung, ghế chốt piston chứa các kênh dầu bôi trơn và tản nhiệt để đảm bảo điều kiện bôi trơn và làm mát tốt cho chốt piston. Những chi tiết thiết kế này rất quan trọng để cải thiện độ bền và độ tin cậy của piston.
Ba bộ phận này thực hiện các chức năng và vai trò khác nhau, cùng tạo thành piston, một bộ phận chuyển động quan trọng. Trong quá trình thiết kế và chế tạo, cần xem xét đầy đủ sự ảnh hưởng của các yếu tố như hình dạng, kích thước, vật liệu, quy trình của từng bộ phận đến khả năng hoạt động của piston để đạt được hiệu suất tốt nhất.
