Deslocamento de pino de pistão

O deslocamento do pino de pistão – também chamado de “offset” – é um recurso muito utilizado em projetos de pistão, mas nem sempre há o satisfatório entendimento sobre os efeitos desta prática.

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Esse deslocamento apareceu nos anos 50 quando em busca de aperfeiçoamento, alguns problemas começaram a serem solucionados, tais como o de vibração do pistão em funcionamento e melhorar a cinemática do conjunto. Descobriram que, para eliminar essa vibração e a conseqüente falha nos pistões, se um deslocamento fosse adicionado ao pino para esquerda (tomando como referencia a frente do motor), essa vibração seria anulada por forças na movimentação do conjunto. Em outras palavras, no momento de subida do pistão, o centro do pino na biela é posicionado atrás do centro de massa do pistão impedindo que o pistão oscile em torno do pino, fazendo-o subir levemente inclinado sem possibilidade de vibrar.

Um efeito característico deste deslocamento do pino é o chamado “piston slap”. Isso mesmo, um “tapa” que o pistão dá no cilindro no exato momento em que a biela atinge a posição vertical (90º) e está na iminência de mudar o sentido para a descida do pistão. Esse fenômeno causa ruído, pois cada vez que um pistão encosta no cilindro, ele gera um som e isso multiplicado por uma determinada rotação, cria um som contínuo. Porém é importante dizer que isto ocorre apenas nas partidas a frio, onde o sistema todo ainda não está com as folgas de trabalho.

Outro fator relevante é o fato que, utilizando este tipo de pistão, o conjunto biela e pistão atingem o PMS – ponto morto superior – antes do virabrequim. Você deve estar se perguntando: e daí? A vantagem é que o movimento fica mais “fácil” porque as mudanças de sentido do pistão sempre ocorrem com o conjunto biela/virabrequim em ângulo e nunca alinhados. Isto, em cinemática, permite que a biela facilite o movimento do virabrequim no momento em que pressões muito altas surgem na câmara de combustão. Entretanto, não há ganhos de potência ou torque na utilização desse método ou tipo de pistão.

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Uma variante no método de montagem com o pistão com pino deslocado é a utilização do deslocamento de pino de pistão para a direita (tomando como referência a frente do motor). Esse tipo de pistão é fabricado por marcas de pistões esportivos para que haja um melhor aproveitamento da queima e é utilizado por preparadores que buscam um ganho de torque e potência. Vejamos as razões.

Nesta configuração, quando o virabrequim atinge a posição de PMS, a biela ainda não atingiu a posição vertical (90º). Isso quer dizer que, no momento que o virabrequim começa a descer (3 a 5 graus), o pistão sobe um pouco mais porque a biela finalmente atinge o ângulo de 90°. Neste exato momento, está ocorrendo a queima da mistura de combustível e a maior força de todo o processo está sendo gerada. Como a biela está totalmente vertical, toda esta força é transmitida com muito menos perda do que se a biela estivesse inclinada, como ocorre sem o deslocamento do pino, porque a biela iria decompor as forças sobre ela.

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Matematicamente falando, podemos concluir que a força no corpo da biela que será passada para o virabrequim, será a máxima força exercida pelo pistão multiplicada pelo SENO do ângulo da biela. (Fbiela=Fpistão*SENO(ângulo)). Quanto mais você manter a biela na posição de 90º com a máxima pressão, maior será o ganho de torque e potência que o motor irá gerar.

É claro que esta configuração confere mais potência, mas exige mais do sistema e consequentemente das peças que o compõe, reduzindo sua durabilidade. Mas se você quer competir, vale o investimento.

Frederico Falcão Weissinger
Engenheiro Mecânico

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