نقش پیستون در خودرو

نقش پیستون در خودرو جزء عوامل مهم است که می‌تواند براساس مکانیزم طراحی شده انرژی حاصل از احتراق سوخت در موتور را به حرکت رفت و برگشتی تبدیل نموده و در نهایت این حرکت، به چرخ‌ها و به صورت حرکت چرخشی منتقل می‌شود. نظر به اهمیت پیستون در عملکرد خودرو، بر آن شدیم تا جهت آشنایی بیشتر مخاطبین، مقاله‌ای در این زمینه تهیه نماییم که پیشنهاد می‌کنیم در ادامه همراهمان باشید.

نحوه عملکرد پیستون

پیستون قطعه‌ای تقریبا استوانه‌ای شکل است؛ تقریبا از آن روی که سازندگان این قطعه، به مقدار بسیار اندک به آن شکل بیضوی می‌دهند چراکه به دمای پیستون به هنگام حرکت خودرو به شدت بالا می‌رود و حتی ممکن است به دماهایی چون 2200 درجه سانتی‌گراد نیز برسد و همین امر باعث انبساط پیستون می‌گردد و در این وضعیت است که پیستون شکل استوانه‌ای به خود می‌گیرد. این قطعه استوانه‌ای حرکت‌های رفت و برگشتی رو به بالا و پایین دارد که در هنگام بالا رفتن منجر به متراکم شدن سوخت می‌گردد و پس از احتراق و انفجار، به سمت پایین حرکت می‌کند.

این حرکت رفت و برگشتی توسط میل‌لنگ، به حرکت دورانی تبدیل می‌شود. شایان ذکر است که چنانچه، پیستون و  سیلندر نسبت به هم خلاصی نداشته باشند و یا به عبارتی دیگر، اصطکاک بین سیلندر و پیستون بیش از حد باشد؛ عملا حرکت رفت و برگشتی به سختی انجام شده و منجر به آسیب‌های جدی به سیلندر و پیستون خواهد شد.

قسمت‌های مختلف پیستون

پیستون‌ها از 4 قسمت مهم تشکیل شده‌اند:

تاج پیستون

تاج پیستون همان قسمت بالایی پیستون بوده و شکل آن تاثیر بسزایی بر نحوه احتراق سوخت دارد چنانچه طراحی صحیح آن، باعث اختلاط بهتر سوخت و هوا شده و قدرت بهینه را تولید می‌نماید. تاج پیستون می‌تواند به سه شکل صاف، محدب و یا مقعر طراحی گردد.

دامنه پیستون

دامنه یا تنه پیستون در سه نوع بدون برش، نیمه برش و برش کامل ساخته می‌شود.

شیار رینگ‌ها

شیارها در قسمت بالایی دامنه قرار داشته و رینگ‌ها در داخل آن جای می‌گیرند. رینگ‌ها از جنس چدن ساخته شده و چندین وظیفه اساسی بر عهده دارند:

1. کاهش سطح تماس میان پیستون و جداره سیلندر تا حداقل ممکن: افزایش سطح تماس به معنای افزایش اصطکاک بوده و آسیب‌های جدی را به دنبال خواهد داشت؛ شایان ذکر است که رینگ‌ها شاید بعد از مدتی ساییده شده و این امر نیز می‌تواند منجر به افزایش اصطکاک گردد.

2. درزبندی محفظه احتراق و جلوگیری از نشت گاز از اطراف پیستون: نشت گاز از اطراف پیستون می‌تواند در کار موتور اختلال ایجاد نماید که رینگ‌ها وظیفه‌ آب‌بندی و جلوگیری از این مورد را بر

3. انتقال گرما از پیستون به جداره سیلندر: همانطور که در بالا عنوان شد دمای پیستون به هنگام کار به شدت افزایش می‌یابد و باید دمای آن کاهش پیدا کند که رینگ‌ها در این امر تاثیرگذار بوده و با انتقال گرمای پیستون به سیلندر که دمای پایین‌تری دارد به کاهش دمای پیستون کمک می‌کند.

4. روغنکاری در فاصله بین دیواره سیلندر و پیستون: روغن‍کاری دیواره منجر به کاهش اصطکاک بین دیواره سیلندر و پیستون می‌گردد.

5. گژنبین: گژنبین یا انگشتی، میله‌ای توخالی بوده و رابط بین شاتون و پیستون است.

تعداد پیستون موتور خودرو

جهت افزایش قدرت تولیدی موتور، تعداد سیلندرها نیز افزایش و بر اساس آرایش و تعداد سیلندرها، تعداد پیستون‌ها تعیین می‌گردد. موتورها بر اساس نحوه چیدمان به دو دسته خطی و V شکل تقسیم می‌شوند. موتورهای خطی شکل از تک‌سیلندر تا 5 سیلندر و موتورهای Vشکل نیز شامل موتورهای 5، 6 و 8 سیلندر هستند. واضح است که به تعداد سیلندرها، پیستون باید در داخل سیلندر نصب گردد به عنوان مثال موتور 8 سیلندر دارای 8 پیستون نیز است.

جنس پیستون

پیستون از دو جنس آلیاژ آلومینیوم و یا آلیاژ چدن ساخته می‌شوند که هر کدام دارای مزایا و معایبی هستند. از مزایای آلومینیوم می‌توان به سبکی و ضریب انتقال حرارتی بالا اشاره نمود در مقابل آلومینیوم دارای معایبی چون قیمت بالا و انبساط زیاد است. از مزایای چدن نیز می‌توان به مقاومت بالا در برابر حرارت، قیمت پایین و انبساط کم آن اشاره نمود و معایب آن نیز شامل مواردی چون وزن زیاد و انتقال حرارت کم است.

انواع پیستون‌ها

پیستون‌ها از دیدگاه‌های مختلفی تقسیم‌بندی می‌شوند که یکی از این دسته‌بندی‌ها بر اساس نوع موتور است. پیستون‌ها از این منظر به دو نوع دو زمانه و چهار زمانه تقسیم می‌شوند.

پیستون‎‌های دو زمانه

این پیستون‌ها برای موتورهای کوچک و موتورسیکلت‌ها استفاده شده و به دلیل ماهیت عملکرد موتورهای دو زمانه، در معرض بارهای شدید مکانیکی و حرارتی قرار می‌گیرند.

پیستون‎‌های چهار زمانه

این پیستون‌ها عمدتا در خودروهای سواری و سبک استفاده می‌گردد.

سایز پیستون

عمدتا قطر پیستون‌های موتور خودرو بین ۷۶ تا ۱۲۲ میلی متر بوده و جهت عملکرد مناسب موتور، باید تمام پیستون‌ها به لحاظ اندازه و وزن یکسان باشند تا موتور دچار لرزش نگردد.

خرابی‌های پیستون

ذوب شدگی پیستون

حرارت بالا می‌تواند منجر به ذوب شدن پیستون گردد که می‌تواند ناشی از موارد ذیل باشد:

• زمان تزریق اشتباه

• درزبندی نامناسب

• تاخیر احتراق

• خرابی نازل‌های تزریق

• حجم تزریق اشتباه

ترک‌خوردگی

ترک‌خوردگی از دیگر خرابی‌های رایج پیستون است که می‌تواند بر اثر عوامل زیر به وجود آید:

• نازل تزریق خراب

• فشار ناکافی

• زمان تزریق اشتباه

• حجم تزریق اشتباه

• ریخته‌گری اشتباه

• خنک‌سازی ناکافی

• بار بیش از حد

خرابی رینگ

همانطور که عنوان شد رینگ‌ها، وظایف بسیار حیاتی را برعهده دارند که موارد زیر می‌تواند به آسیب رینگ‌های منجر شود:

• مشکلات موجود در مونتاژ اولیه

• سرریز شدن سوخت

• فرسایش محوری مهره رینگ

• صاف شدن رینگ

فرسایش شعاعی پیستون

فرسایش شعاعی می‌تواند ناشی از موارد ذیل باشد:

• اختلال در احتراق

• ·فشار ناکافی فشردهسازی

• ابعاد اشتباه پیستون

• وجود مواد خورنده

با توجه به نقش حیاتی پیستون در عملکرد موتور، در نگهداری این تجهیز به شدت دقت نموده و همواره به کارشناسان و مکانیک‌های مجرب، مراجعه نمایید.