پیستون چیست و چه وظیفه ای دارد؟

در این مقاله از سری مقالات فنی سراسری 24 قصد داریم به نقش پیستون و نحوه عملکرد آن بپردازیم در این مقاله شما با نحوه کارکرد پیستون اصل بقای انرژی بسیار ساده ولی در عین حال آنچنان حیاتی است که در صورت نبود آن، زندگی بشری نیز وجود نداشت؛ بر اساس همین اصل ساده است که انرژی شیمیایی موجود در سوخت به انرژی مکانیکی تبدیل می‌شود که این فرآیند تبدیل انرژی برعکس اصل بقای انرژی، بسیار پیچیده بوده و سیستم‌ها و تجهیزات زیادی در آن دخیل هستند.

 یکی از این تجهیزات مهم، پیستون 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 همراه باشید.

نحوه عملکرد پیستون ماشین

کار پیستون در ماشین چیست؟ 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 ماشین

پیستون ماشین چهار تا بخش اصلی داره که هر کدوم نقش مهمی دارن.

تاج پیستون

تاج پیستون همون بخش بالایی پیستونه و شکلش تأثیر زیادی روی نحوه سوختن سوخت داره. اگه درست طراحی بشه، باعث میشه سوخت و هوا بهتر باهم مخلوط بشن و بیشترین قدرت رو تولید کنه. تاج پیستون رو می‌تونن به سه شکل درست کنن: صاف، برآمده یا فرورفته.

دامنه پیستون ماشین

البته، در ادامه متن بازنویسی شده به صورت عامیانه و دوستانه آورده شده:

پیستون‌ها از نظر بدنه یا تنه‌شون سه جور ساخته می‌شن: یا بدون برش هستن، یا نیمه‌برش، یا کاملاً برش خورده.

شیار رینگ‌ها

شیارها توی قسمت بالایی دامنه قرار دارن و رینگ‌ها توشون جا می‌گیرن. رینگ‌ها از جنس چدن ساخته شدن و چند تا کار اصلی رو انجام می‌دن:

– کم کردن سطح تماس بین پیستون و دیواره سیلندر تا جایی که بشه: هرچی سطح تماس بیشتر باشه، اصطکاک هم بیشتر میشه و آسیب‌های جدی به بار میاره. یه نکته هم اینکه رینگ‌ها ممکنه بعد از مدتی سابیده بشن و این خودش می‌تونه اصطکاک رو زیاد کنه.
– درزگیری محفظه احتراق و جلوگیری از نشت گاز از اطراف پیستون: اگه گاز از اطراف پیستون در بره، کار موتور به هم می‌ریزه. رینگ‌ها وظیفه دارن این نشتی رو بگیرن و آب‌بندی کنن.
– انتقال گرما از پیستون به دیواره سیلندر: همونطور که گفتم، دمای پیستون موقع کار خیلی بالا میره و باید خنک بشه. رینگ‌ها اینجا کمک می‌کنن و با انتقال گرمای پیستون به سیلندر که خنک‌تره، دماش رو میارن پایین.
– روغن‌کاری فاصله بین دیواره سیلندر و پیستون: روغن‌کاری دیواره باعث میشه اصطکاک بین سیلندر و پیستون کم بشه.

گژنبین: گژنبین یا همون انگشتی، یه میله توخالیه که شاتون رو به پیستون وصل می‌کنه.

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 چیست؟

پیستون‌ها معمولاً از دو جنس ساخته می‌شن: یکی آلیاژ آلومینیوم و دیگری آلیاژ چدن. هر کدوم خوبی‌ها و بدی‌های خودشون رو دارن. آلومینیوم سبکه و خیلی خوب گرما رو منتقل می‌کنه، ولی از طرفی قیمتش بالاست و زیاد هم منبسط می‌شه. اما چدن، در برابر حرارت مقاوم‌تره، قیمت مناسبی داره و کم واکش می‌ده. از بدی‌هاش هم می‌شه به سنگینی زیاد و انتقال گرمای کمش اشاره کرد.

انواع پیستون‌ها

پیستون‌ها رو از جنبه‌های مختلف دسته‌بندی می‌کنن. یکی از این دسته‌بندی‌ها بر اساس نوع موتوره. از این نظر، پیستون‌ها به دو دسته تقسیم می‌شن: یکی پیستون موتورهای دو زمانه و دیگری پیستون موتورهای چهار زمانه.

پیستون‎‌های دو زمانه

این پیستونا تو موتورهای کوچیک و موتورسیکلت‌ها به کار می‌رن و به خاطر نوع کاری که موتورهای دو زمانه دارن، فشار مکانیکی و گرمای زیادی رو تحمل می‌کنن.

پیستون‎‌های چهار زمانه

این پیستون‌ها بیشتر تو ماشین‌های سواری و سبک به کار می‌رن.

سایز پیستون

خب، معمولاً قطر پیستون‌های موتور ماشین‌ها بین ۷۶ تا ۱۲۲ میلی‌متر هست. برای اینکه موتور خوب کار کنه، باید همه پیستون‌ها از نظر اندازه و وزن باهم برابر باشن، وگرنه موتور شروع می‌کنه به لرزیدن و تکون خوردن.

خرابی‌های پیستون

ذوب شدگی پیستون

خب، اگه حرارت بیش از حد بالا بره، ممکنه پیستون آب بشه و این چندتا دلیل می‌تونه داشته باشه:

– زمان پاشش سوخت درست تنظیم نباشه
– درزگیرها خوب کار نکنن
– احتراق با تأخیر بیفته
– نازل‌های سوخت‌رسانی خراب باشن
– حجم سوخت پاشیده شده اشتباه باشه

ترک‌خوردگی

ترک خوردن پیستون هم یکی دیگه از مشکلات رایجه که ممکنه پیش بیاد. این ترک‌ها معمولاً به خاطر این دلایل ایجاد می‌شن:

– نازل پاشش سوخت خراب باشه
– فشار کافی نباشه
– زمان پاشش سوخت درست تنظیم نشده باشه
– حجم سوخت پاشیده شده اشتباه باشه
– فرآیند ریخته‌گری درست انجام نشده باشه
– خنک‌کاری به اندازه کافی نباشه
– فشار یا بار بیش از حد به موتور وارد بشه

خرابی رینگ

خب، همون‌طور که گفتیم، رینگ‌ها یه سری وظایف خیلی مهم و حیاتی دارن که اگه درست انجام نشن، ممکنه باعث آسیب دیدن خود رینگ‌ها بشه. چند تا از مهم‌ترین دلایلش ایناست:

– وقتی اول کار رینگ‌ها رو سوار می‌کنن، ممکنه مشکل داشته باشه
– سوخت از حد مجاز بریزه بیرون
– مهره رینگ از طرفین دچار ساییدگی بشه
– خود رینگ صاف و پهن بشه

فرسایش شعاعی پیستون

فرسایش شعاعی ممکنه به خاطر این دلایل پیش بیاد:

– احتراق درست انجام نشه
– فشار تراکم کافی نباشه
– اندازه پیستون اشتباه باشه
– مواد خورنده داخل موتور باشه

از اونجایی که پیستون نقش خیلی مهمی تو کار موتور داره، موقع نگهداریش حسابی دقت کن و همیشه از مکانیک‌ها و کارشناسای باتجربه کمک بگیر.