Διωστήρας (μπιέλα)

Ο διωστήρας, ευρύτερα γνωστός με την ιταλικής προέλευσης ονομασία μπιέλα, είναι το λεπτό εξάρτημα που γεφυρώνει το έμβολο με τον στροφαλοφόρο άξονα μέσα σε έναν παλινδρομικό κινητήρα εσωτερικής καύσης. Η ύπαρξή του λύνει ένα θεμελιώδες γεωμετρικό πρόβλημα: το έμβολο κινείται ευθύγραμμα, πάνω-κάτω μέσα στον κύλινδρο, ενώ ο κινητήρας πρέπει να αποδώσει περιστροφική κίνηση για να κινήσει τους τροχούς. Χωρίς έναν μηχανισμό που να μεταφράζει τη μία κίνηση στην άλλη, η ενέργεια που απελευθερώνει η καύση δεν θα μπορούσε να αξιοποιηθεί ως ωφέλιμη ροπή. Κάθε κύλινδρος ενός συμβατικού κινητήρα έχει τον δικό του διωστήρα, οπότε ένας τετρακύλινδρος φέρει τέσσερις και ένας V8 οκτώ.

Μηχανικά, ο διωστήρας χωρίζεται σε τρεις περιοχές. Το μικρό άκρο φιλοξενεί τον πείρο του εμβόλου, που λειτουργεί ως άρθρωση προς το έμβολο, ο μακρύς κορμός σηκώνει το φορτίο, ενώ το μεγαλύτερο κάτω άκρο σφίγγει γύρω από το κομβίο του στροφαλοφόρου. Το κάτω άκρο είναι χωρισμένο σε δύο μισά και επανασυναρμολογείται με κοχλίες ώστε να τοποθετηθεί πάνω στο έκκεντρο κομβίο, με ένα λεπτό κουζινέτο ολίσθησης ανάμεσα στον διωστήρα και το κομβίο, τροφοδοτούμενο με λάδι υπό πίεση. Καθώς το έμβολο κατεβαίνει στη φάση εκτόνωσης, ο διωστήρας ωθεί πλάγια το κομβίο και, επειδή αυτό βρίσκεται εκτός του άξονα του στροφαλοφόρου, η ευθύγραμμη ώθηση μετατρέπεται σε περιστροφική ροπή. Ο ίδιος μηχανισμός λειτουργεί αντίστροφα στις υπόλοιπες φάσεις, με την αδράνεια του στροφαλοφόρου να επαναφέρει το έμβολο προς τα πάνω.

Τα φορτία που υφίσταται ο διωστήρας είναι σφοδρά και διαρκώς εναλλασσόμενα. Σε κάθε κύκλο θλίβεται κατά την καύση και εφελκύεται καθώς επιβραδύνει το έμβολο στο άνω νεκρό σημείο, με τις δυνάμεις εφελκυσμού να αυξάνονται απότομα με τις στροφές. Έτσι ένας διωστήρας πρέπει να είναι ιδιαίτερα ισχυρός και άκαμπτος σε θλίψη ώστε να αντιστέκεται στον λυγισμό, αλλά και όσο το δυνατόν ελαφρύτερος, καθώς η μάζα του προστίθεται στις παλινδρομικές και περιστροφικές δυνάμεις που πρέπει να συγκρατήσει ο κινητήρας. Αυτή η ένταση ανάμεσα στην αντοχή και την ελαφρότητα καθορίζει τον σχεδιασμό του.

Οι περισσότεροι διωστήρες σφυρηλατούνται από χάλυβα για άριστη σχέση αντοχής προς βάρος, ενώ οι κινητήρες υψηλών επιδόσεων και αγωνιστικής χρήσης συχνά χρησιμοποιούν σφυρήλατο αλουμίνιο ή τιτάνιο για να μειώσουν την παλινδρομική μάζα, και ορισμένοι βενζινοκινητήρες μεγάλης παραγωγής χρησιμοποιούν διωστήρες κονιομεταλλουργίας ή τεχνικής σπασμένου καπακιού για φθηνή και ακριβή κατασκευή. Η χαρακτηριστική διατομή σε σχήμα I ή H μεγιστοποιεί την ακαμψία με το ελάχιστο δυνατό υλικό.

Επειδή βρίσκεται στην καρδιά της διαδρομής των δυνάμεων του κινητήρα, η αστοχία ενός διωστήρα είναι από τις πιο καταστροφικές. Ένας διωστήρας που σπάει ή εκτινάσσεται, συχνά εξαιτίας υπερβολικών στροφών, έλλειψης λίπανσης στο κουζινέτο ή υδραυλικού κλειδώματος, μπορεί να διαπεράσει το στροφαλοθάλαμο, ένα συμβάν που στα αγγλικά περιγράφεται παραστατικά ως 'πέταγμα μπιέλας'. Μια τέτοια ζημιά σχεδόν πάντα συνεπάγεται πλήρη ανακατασκευή ή αντικατάσταση του κινητήρα, γι' αυτό και η τροφοδοσία λαδιού στα κουζινέτα και τα όρια στροφών έχουν τόσο μεγάλη πρακτική σημασία.