آموزش مقدماتی: آشنایی با پیستون های موتور

پیستون قطعه ای استوانه ای شکل است که در درون سیلندر بالا و پایین می رود در حرکت انبساط تا تا 18000 نیوتون نیرو به طور ناگهانی به کف پیستون وارد می شود وقتی با سرعت زیاد رانندگی می کنید این اتفاق در هر سیلندر 30 تا 40 بار در ثانیه رخ می دهد دمای کف پیستون به 2200 درجه سانتیگراد یا بیشتر میرسد پیستون باید به اندازه ای محکم باشد که بتواند این تنشها را تحمل کند در عین حال پیستون باید چنان سبک باشد که بار وارد بر یاتاقانها کاهش یابد وقتی پیستون در نقطه مرگ بالایی یا پایینی متوقف می شود و سپس در جهت عکس به حرکت در میاید با وارد به یاتاقان را تغییر می دهد پیستون را از الومینییوم می سازند زیرا فلزی سبک است در بیشتر موتورهای خودرو از پیستونهای تمام لغزان استفاده می شود دامنه یا قسمت پایین پیستون را می تراشند تا هم وزن ان کاهش یابد و هم جا برای وزنه های تعادل میل لنگ باز شود قطر پیستون موتور خودرو بین 76 تا 122 میلیمتر تغییر می کند وزن این پیستون ها در حدود 450 گرم است همه پیستون ها باید هموزن باشد تا موتور دچار لرزش نشود پیستون های الومینیومی را به یکی از دو روش ریخته گری و اهنگری می سازند پیستون های اهنگری شده را با استفاده از لقمه الومینیوم الیاژی می سازند پس از ماشینکاری پیستون ان را طبق روال خاصی گرم و سرد می کنند به اصطلاح روی ان عملیات گرمایی انجام میدهند تا خواص مطلوب را پیدا کنند پس از این مرحله روی بسیاری از پیستونها را با لایه نازکی از اب قلع یا مواد دیگر می پوشانند در نتیجه هنگام راه اندازی موتور سطح پیستون ساییده نمی شود سایش هنگامی رخ می دهد که ذرهای فلزی از یک قطعه متحرک به قطعه دیگر انتقال یابد ودر نتیجه حفره ها یا شیارهای روی سطح در تماس ایجاد شود در بیشتر موتورهای پرقدرت از پیستونهای اهنگری شده استفاده میکنند پیستون های اهنگری شده در مقایسه با پیستون های ریخته گری متراکم تر و محکم ترند و در دمای پایینتری کار می کنند زیرا گرما را بهتر انتقال می دهند قطر پیستون در ناحیه سر از همه جا کمتر است نتیجه در بالای پیستون فضای بیشتری برای انبساط وجود دارد بعضی پیستونها از محور گژنپین تا پایین دامنه شیب دارند در این پیستون قطر در پایین دامنه از همه جا بیشتر است.


خلاصی پیستون: خلاصی پیستون (یا خلاصی دامنه پیستون)عبارت اند فاصله بین جدار سیلندر و دامنه پیستون این فاصله معمولا بین 0.025 تا0.10 میلیمتر است وقتی موتور روشن است پیستون به رینگ های روی لایه ای از روغن حرکت می کنند که این فاصله را پر کرده است اگر خلاصی پیستون خیلی کم باشد در نتیجه اصطکاک زیاد و سایش شدید توان موتور کاهش می یابد در این ممکن است پیستون به جداره سیلندر بچسبد و به اصطلاح گریپاژ می کند اگر خلاصی پیستون بیش از حد باشد سبب زدن پیستون می شود.


کنترل انبساط پیستون : پیستونهای الومینیومی در نتیجه افزایش دما بیشتر از سیلندر های چدنی منبسط می شوند و همین امر ممکن است سبب از بین رفتن خلاصی پیستون شود پیستون از جداره سیلندر بیشتر گرم می شود و همین امر نیز سبب می شود که باز هم بیشتر انبساط یابد اما اگر کف پیستون خیلی داغ شود ممکن است سبب خود سوزی شود در نتیجه ترتیب احتراق بهم می خورد و ممکن است موتور ای ببیند یک از راهای کنترل انبساط پیستون افزایش اهنگ دفع گرما از کف پیستون است هرچه کف پیستون ضخیمتر باشد گرمای بیشتری دفع خواهد شدو پیستون خنکتر کار می کند اما افزایش ضخامت کف پیستون سبب افزایش وزن ان می شود همچنین اگر کف پیستون خیلی سرد کار کند لایه های مخلوط هوا – سوخت مجاور ان نمی سوزد مخلوط هوا-سوخت نسوخته از طریق اگزوز در محیط پخش می شود در نتیجه بازده موتور کاهش و دود ان افزایش می یابد برای کمک کردن به کنترل انبساط پیستون بیشتر پیستونها را طوری تراشکاری می کنند که اتاقک انها اندکی بیضوی شود وقتی پیستونهای اتاقک – بیضوی گرم می شوند شکل بیضوی خود را از دست می دهند و گرد می شوند راه دیگر کنترل انبساط پیستون تعبیه یک پشت بندی فولادی در پیستون است وقتی پیستون گرم می شود این تقویت کننده انبساط کف پیستون و برامدگی بوش گژنپین را محدود می کند


شکل کف پیستون : در بسیاری از موتور ها از پیستون کف تخت استفاده می شود اما شکلهای کف پیستون ممکن است مطابق طرح موتور تغییر کند شکل کف پیستون مطابق با شکل سرسیلندر و شکل محفظه احتراق نیز تغییر کند بعضی از پیستون ها کف پیستون فنجانی یا فرو رفتگی جای سوپاپ دارد که وقتی سوپاپها باز می شوند می توانند در ان حرکت کنند در بعضی از پیستون ها سر پبیستون گنبدی یا به شکلهای دیگر است تا تلاطم در محفظه احتراق افزایش یابد

خارج از مرکزی گژن پین : زدن پیستون صدایی است که از جابجا شدن پیستون ازیک طرف سیلندر به طرف دیگر ان در اغاز حرکت انبساط ناشی می شود برای جلوگیری از زدن پیستون در بسیاری از موتورها از پیستون هایی استفاده می شود که گژنپین انها اندکی خارج از مرکز است این خارج از مرکزی به طرف دامنه پیستون است که به منزله سطح فشار گیر اصلی عمل می کند این همان سطحی از پیستون است که در حین حرکت انبساط بیشترین تماس را با جداره سیلندر پیدا می کند با نصب خارج از مرکز گژنپین پیستون نوعی حرکت نوسانی انجام می دهد و بر یک طرف ان نسبت به طرف دیگر فشار بیشتری وارد می شود فشار ناشی از احتراق سبب می شود که پیستون در حال حرکت به سمت بالا وقتی به نقطه مرگ بالایی نزدیک می شود اندکی به طرف راست کج می شود در نتیجه سر پایینی سطح فشار گیر اصلی با جداره سیلندر تماس می گیرد پس از انکه پیستون از نقطه مرگ بالایی گذشت صاف می شود در این هنگام سطح فشار گیر اصلی به طور کامل با جداره سیلندر تماس پیدا می کند این تماس نوعی عمل روبشی است که زدن پیستون را به حداقل می رساند در نتیجه همین عمل موتور ارامتر کار می کند و دوام پیستون افزایش میابد زدن پیستون معمولا فقط در موتورهای کهنه ای مشاهده می شود که جداره سیلندر های انها ساییده شده و دامنه پیستون انها ساییده یا شکسته شده است


تقویت رینگ نشین : وقتی پیستون در سیلندر بالا و پایین می رود رینگهای تراکم هم در رینگ نشینها بالا و پایین میرود وقتی پیستون در نقطه های مرگ بالایی و پایینی جهت حرکت خود را عوض میکند هر رینگ لحظه ای از پیستون عقب می ماند این تاخیر لحظه ای از اثر لختی و خلاصی جانبی رینگ ناشی می شود لحظه ای بعد بغل رینگ نشین به رینگ می خورد و ان را در سیلندر بالا و پایین می راند وقتی حرکت انبساط اغاز می شود فشار شدید ناشی از احتراق رینگ تراکم بالایی را به شدت به سطح پایینی رینگ نشین می فشارد این برخورد های مکرر سبب ساییدگی رینگ نشین بالایی می شود برای مقابله با این سایش در بعضی از پیستونها رینگ نشین بالایی را تقویت می کند یکی از روش های مورد استفاده در پیستونهای ریخته گری ان است که رینگ نشین بالایی را بطور کامل به صورت یک مغزی از جنس چدن یا چدن نیکل دار در قالب قرار می دهند و الومینیوم را دور ان بریزند روش دیگر نصب یک فاصله گذار فولادی است که به منزله سطح بالای رینگ نشین عمل می کند در هنگام تولید پیستون به روش اهنگری ناحیه رینگ نشین را فلز پاشی می کنند

پیستون های کم اصطکاک : این پیستونها را از الیاژ الومینیوم با سیلیسیم می سازند پس از انکه پیستون ریخته شد روی دامنه ان ماده ای شیمیایی می مالند که ذرات الومینیوم را از سطح می زداید و ذرات سیلیسیم را باقی می گذارد در نتیجه سطح سخت تر و بادوامتری حاصل می شود.