پیستون چیست و طرز کار آن چگونه است؟
۲. رینگهای روغن
این رینگها که شیاردار یا سوراخدار طراحی میشوند، از انتشار روغن روی دیواره سیلندر و مصرف بیش از حد و غیرضروری آن جلوگیری میکنند. رینگهای روغن پایینتر از رینگهای تراکم و در پایینترین شیارهای پیستون و نزدیک به سوراخ گژن پین قرار میگیرند. گاهی یک رینگ روغنی نیز در شیاری پایینتر از سوراخ گژن پین تعبیه میشود که جلوگیری از انتشار روغن کاملتر صورت گیرد. رینگهای روغنی دهانهدار هستند که این دهانه به تنظیم قطر آنها با قطر پیستون و سیلندر کمک میکند.
همچنین برای کنترل بهتر روغن از یک منبسط کننده فنری در پشت رینگهای روغن و بغل رینگیهای فولادی آب کروم شده استفاده میشود. این رینگ عمل جمع کردن روغن از دیواره سیلندر را برای جلوگیری از نفوذ آن به محفظه احتراق به کمک رینگ تراکم تکمیل میکند و اگر رینگ تراکم جمع کردن روغن را ناقص انجام داده باشد رینگ روغن آن را کامل میکند.
انواع پیستون
پیستون ها با فاکتورهای مختلفی دسته بندی میشوند. از قبیل جنس، طرح و شکل و نوع موتوری که در آنها به کار میروند. پیستون ها براساس نوع موتور به دو دسته تقسیم میشوند که عبارتند از:
پیستون های دو زمانه
این پیستون ها که به دلیل نوع طراحی موتورهای دو زمانه تحت فشار مکانیکی زیاد و حرارت بالا قرار دارند کمتر در خودروها کاربرد دارند و بیشتر در موتورسیکلتها به کار میروند. پیستون های دو زمانه را در سواریهای سایز کوچک با موتورهای کم حجم مشاهده میکنیم. این پیستون معمولا از آلیاژ آلومینیوم ساخته میشوند. پیستون در موتورهای دو زمانه، برای هر سیکل حرکت موتور باید یکبار رفت و برگشت داشته باشد، بنابراین فشار بیشتری را تحمل میکند.
پیستون های چهارزمانه
این پیستون ها که در موتورهای چهار زمانه استفاده میشوند بیشتر در خودروها کاربرد دارند. جنس آنها از آلیاژ چدن یا آلومینیوم است و تحت فشار کمتری از طرف گازهای احتراق و حرارت پایینتری از سوی انفجار قرار دارند. پیستون در موتورهای چهارزمانه نیاز به ۲ بار رفت و برگشت برای تامین نیروی یک سیکل حرکتی موتور دارد.
انواع طرحهای پیاده شده در پیستون های آلومینیومی
پیستون های آلومینیومی به دلیل ضریب انبساط بالا به شکلهای مختلف طراحی میشوند. این اشکال از انبساط بیش از حد آنها جلوگیری کرده و نیاز به فضای لقی بیشتر بین این نوع پیستون و سیلندر را کاهش میدهد.
۱. پیستون با شکاف عرضی
این شکاف که زیر شیار رینگ روغن قرار دارد از انتقال حرارت تاج به دامنه پیستون جلوگیری میکند.
۲. پیستون با شکاف عمودی
این شکاف که در طول پیستون و قسمت دامنه ایجاد میشود انبساط پیستون را کنترل میکند. به این ترتیب که در زمان منبسط شدن دامنه به قطر آن افزوده نشده و دهانه شکاف کوچکتر میشود.
۳. پیستون با تیغه فولادی
این تیغهها که به اینوار معروف هستند، جهت تقویت دامنه در آن به کار میروند. جنس تیغههای اینوار از فولاد، نیکل و کربن است. اینوار در سوراخ گژن پین به صورت یک تیغه تعبیه میشود و یا به صورت حلقه در بالای این سوراخ به کار میرود.
انواع پیستون بر اساس شعاع دامنه
گفتیم که ارتفاع پیستون از قطر آن بیشتر است. اما برای کوتاه کردن ارتفاع موتور با این طراحی، شاتون کوتاهتر شده و پیستون به میل لنگ نزدیکتر میشود. کوتاهتر شدن شاتون تغییراتی در طراحی دامنه پیستون ایجاد میکند. انواع پیستون با توجه به فرم دامنه عبارتند از:
پیستون کامل
این پیستونها در آنها برشی اعمال نشده و کامل هم نامیده میشوند. توسط یک شاتون بلند با میللنگ در ارتباط هستند و وزنههای تعادل میل لنگ با آنها فاصله دارد.
پیستون با برش نیمه
این پیستون برشی تا نیمه بدنه خود دارد و وزنههای تعادل میللنگ از داخل این شیارها عبور میکنند. طول شاتون در این نوع پیستونها متوسط است.
پیستون با برش کامل
در این نوع پیستون، برشی کامل در دامنه ایجاد میشود تا از برخورد میللنگ با آن جلوگیری شود. چرا که با کوتاه کردن شاتون فاصله پیستون و میللنگ کمتر از همیشه شده است. این نوع پیستون و میللنگ همپوشانی بیشتری دارند و دور موتور را افزایش میدهند.
انواع پیستون بر اساس نوع طراحی تاج
در گذشته تمام پیستون ها با تاجی صاف طراحی میشدند اما امروزه بسته به نوع موتور این سطح طراحی متفاوتی دارد. نوع طراحی تاج سیلندر فضای محفظه احتراق، استحکام و ضریب انبساط پیستون و کیفیت احتراق را تحت تاثیر میگذارد. انواع پیستون در این دسته بندی به این شرح است:
پیستون با سر صاف: سطح تاج این پیستون ها صاف و یک دست است. سادهترین نوع در این دستهبندی هستند.
پیستون با سر محدب: سطح تاج آنها شکلی گنبدی دارد. این دسته پیستون وزن سبکتر و استحکام بیشتری دارند.
پیستون با سر مقعر: سطح تاج آنها گود و مقعر است. در این دسته، در تاج پیستون برای سر شمع و یا سوپاپها فضایی را با گود کردن آن ایجاد میکنند.
خودروهایی که دارای زمانبندی (تایمینگ) سوپاپ متغیر هستند، برای جلوگیری از برخورد سوپاپ با تاج پیستون شیارهایی روی آن ایجاد میکنند. فرم این شیارها با توجه به فرم تاج و تعداد سوپاپهای هر سیلندر در موتور تغییر میکند. این شیارها در مواقع پاره شدن تسمه تایم نیز مانع از برخورد سوپاپها با سطح پیستون میشوند.
پیستون
خرابیهای پیستون
پیستون ممکن است دچار نواقص و مشکلاتی شوند که هریک دلایل خاص خود را دارد. این مشکلات میتوانند ایجاد اختلال و نقص جدی در عملکرد موتور کنند. همچنین تعمیر آنها ممکن است سخت یا کمدردسر باشد. با هم برخی از آنها را بررسی میکنیم؛
۱. ذوب شدگی پیستون
این تصور که پیستون به دلیل مقاومت گرمایی بالا ذوب نمیشود دیدگاهی اشتباه و رایج است. در حالی که پیستون ممکن است به دلایل متعددی ذوب شده و با سیلندر دچار سایش و یا چسبندگی شود. این دلایل عبارتند از
– زمانبندی اشتباه تزریق سوخت
– درزبندی ناقص بین سیلندر و پیستون
– زمانبندی نادرست احتراق و تاخیر در آن
– خرابی و عملکرد ناقص نازلهای تزریق
– تزریق بیش از اندازه و یا کمتر از حد مورد نیاز
به طور کلی تنظیم میزان سوخت، زمانبندی تزریق آن در محفظه احتراق و زمانبندی جرقه زنی شمع تاثیر زیادی در پیشگیری از این مشکل دارد.
۲. ترک خوردگی پیستون
پیشتر گفته شد که جنس برخی پیستونها خاصیت شکنندگی آنها را افزایش میدهد. ترک خوردگی از این خاصیت ناشی میشود. علاوه بر اینکه تمام عوامل ایجاد ذوب شدگی در پیستون میتوانند باعث شکست و ترکخوردگی آن هم شوند، عوامل دیگری نیز در بروز این مشکل نقش دارند. مانند: ریختهگری ناصحیح پیستون، خنک کردن کمتر از میزان لازم توسط روغن موجود در فضای کارتر و سیستم خنک کننده و همچنین تنظیم نبود فشار وارده به پیستون که میتواند از تنظیم نبودن میزان تزریق و یا زمانبندی احتراق نشات بگیرد منجر به ترک خوردگی پیستون میشود.
۳. فرسایش شعاعی پیستون
فرسایش شعاعی به معنا سایش سطح دیواره یا کنارههای دامنه و تاج پیستون و خوردگی آنها است. این مشکل تعادل لقی پیستون درون سیلندر را برهم زده و از حالت متوازن و یکسان خارج میکند. این معضل نیز ممکن است به دلایل زیر ایجاد شود.
– فشرده سازی ناقص و ایجاد فشار کمتر از حد نیاز در این فرایند
– احتراق ناقص و ناصحیح
– اندازه و ابعاد نامتناسب پیستون با سیلندر
– وجود مواد خورنده پیستون درون روغن
فرسایش شعاعی پیستون میتواند منجر به آسیب دیدن سیلندر و یا بوش سیلندر شود.
۴. خرابیهای رینگ
درباره نقش مهم رینگها در عملکرد پیستون توضیحاتی داده شد. بنابراین خرابیها و نواقص رینگها نیز میتواند منجر به مشکلاتی در کار پیستون شود. خرابیهای رینگ میتوانند شامل موارد زیر شوند:
– صاف شدن کناره رینگ
– عدم درزگیری کامل و نفوذ سوخت از کنارههای آن
خرابی رینگها و نقص عملکرد آنها ممکن است در اثر نقص مونتاژ موتور باشد. همچنین رینگها اگر روغن را از روی سطح سیلندر به صورت کامل پاکسازی نکنند منجر به روغنسوزی درون محفظه احتراق میشوند.
پیستون
چگونه از پیستونها مراقبت کنیم؟
توضیحات بیان شده درباره اجزا و عملکرد پیستون بیان کننده اهمیت روانکاری و روغنکاری مناسب این قطعه دارد. به طور کلی قطعات متحرک موتور که فاصله کمی نیز با قطعات مجاور خود دارند برای کارایی بیشتر، طول عمر بهتر و بازده بالاتر نیاز به عوامل کاهش دهنده اصطکاک و سایش سطوح دارند. بنابراین باید به صورت منظم روغنکاری شوند. پیستون نیز از این قاعده مستثنا نیست و برای حرکت راحت و بدون مشکل درون سیلندر نیاز به روغنکاری دارد. وجود روغن کافی در فضای لقی بین پیستون و سیلندر ضمن حفظ تعادل پیستون به عملکرد بهتر رینگها نیز کمک میکند و از استهلاکشان میکاهد.
بنابراین استفاده از روغنکاریهای استاندارد در دورههای زمانی منظم تاثیر بسیاری در کاهش آسیبهای احتمالی به پیستون دارد. همچنین نگه داشتن موتور در دورهای بالا در مواقع غیر ضروری، فشار وارده به پیستون و ضریب حرکتی آن را بالا میبرد که منجر به فرسایش و اختلال عمل آن میشود. سرویس منظم سیستم خنککاری خودرو که شامل فن، رادیاتور، واتر پمپ و ترموستات میشود میتواند از بالا رفتن دمای پیستون و مشکلات در پی آن پیشگیری کند.
منبع: 1