پیستون چیست و چه کارکردی دارد؟

مجموعه: اصول تعمیر و نگهداری خودرو

همه چیز درباره ی پیستون

پیستون چیست؟ و چه کاربردی دارد؟

یک سیلندر از پیستون، شاتون، میل لنگ و سیستم سوخت تشکیل شده است. پیستون به عنوان قلب موتور شناخته می شود. بدون پیستون، موتور رفت و برگشتی نمی تواند مخلوط هوا و سوخت را فشرده کند. بنابراین نگهداری و سرویس پیستون برای عملکرد صحیح موتور بسیار مهم است. پیستون ها بیشتر در موتورهای بنزینی و موتورهای دیزلی استفاده می شوند. این مقاله عمدتاً کارکرد، انواع و برخی از جنبه های دیگر پیستون را توضیح می دهد.

پیستون چیست؟ و چه کارکردی دارد؟

پیستون یک دیسک مکانیکی رفت و برگشتی است که در داخل محفظه تراکم موتور به سمت جلو و عقب حرکت می کند. حرکت خود را از طریق یک شاتون به میل لنگ منتقل می کند.

عملکرد یک موتور احتراق داخلی به عملکرد پیستون بستگی دارد.

این قسمت از موتور آی سی دارای قسمت متحرک فلزی با رینگ پیستون می باشد. یک پین پیستون برای اتصال شاتون به پیستون استفاده می شود. این شاتون بیشتر از طریق پیستون به میل لنگ متصل می شود.

با انقباض یا انبساط مایع یا گاز در محفظه تراکم، دیسک پیستون شروع به حرکت در محفظه می کند. در طی فرآیند احتراق مخلوط هوا و سوخت، انرژی شیمیایی تولید می شود.

همانطور که مخلوط هوا و سوخت احتراق منبسط می شود، انرژی تولید شده، نیروی رانش تولید می کند. این رانش، پیستون را به جلو و عقب حرکت می دهد. این حرکت خود را به میل لنگ منتقل می کند که باعث حرکت بیشتر خودرو می شود.

پیستون شما باید قابلیت اطمینان و انعطاف پذیری بالایی داشته باشد، اما وزن آن باید تا جایی که می توانید کم باشد. پیستون سبک وزن به کاهش اینرسی تولید شده به دلیل جرم رفت و برگشتی آن کمک می کند.

باید توانایی تحمل نیروی انفجاری و دمای بالا را که در محفظه تراکم تولید می شود را داشته باشد. پیستون موتور شما باید با حداقل اصطکاک در محفظه تراکم رفت و برگشتی داشته باشد.

در موتورهای چهار زمانه خودرو (موتورهای بنزینی و دیزلی)، فرآیندهای مکش، تراکم، احتراق و اگزوز در بالای پیستون در سرسیلندر انجام می شود که باعث می شود پیستون به سمت بالا و پایین حرکت می کند. در داخل سیلندر، و باعث چرخش میل لنگ می شود.

در پمپ باد، عملکرد معکوس می شود و نیرو از میل لنگ به پیستون به منظور فشرده سازی یا خارج کردن سیال در سیلندر منتقل می شود. در برخی از موتورها ، پیستون با پوشاندن و باز کردن پورت های سیلندر به عنوان یک سوپاپ عمل می‌کند.

انواع پیستون

پیستون از چه چیزی ساخته شده است ؟

برای افزایش کارایی، اجزای موتور برای طول عمر و وزن سبک باید مقاوم باشند.

در نتیجه، پیستون‌ها معمولاً از آلیاژ آلومینیوم ساخته می‌شوند، اما رینگ های پیستون (معمولاً از بالا به پایین شامل یک حلقه فشرده سازی، یک حلقه پاک کننده و یک حلقه روغن) از چدن یا فولاد ساخته می‌شوند.

حلقه روغن هنگامی که پیستون در حال حرکت است، روغن را از دیواره سیلندر پاک می کند، اما با گذشت زمان، آن و سایر رینگ ها ممکن است فرسوده شوند، و اجازه می دهد روغن از موتور به داخل محفظه احتراق حرکت کند.

مصرف بیش از حد روغن و دود سفید از لوله اگزوز نشان دهنده سایش رینگ پیستون است.

موتورهای احتراق داخلی می توانند با یک سیلندر - و بنابراین یک پیستون (موتور سیکلت و ماشین چمن زنی بنزینی) یا تا 12 سیلندر کار کنند، اما اکثر خودروها دارای چهار یا شش سیلندر هستند.

موتورهای شعاعی، که معمولاً در هواپیماهای ملخ‌دار استفاده می‌شوند، دارای تعداد فرد سیلندر و پیستون برای عملکرد نرم تر هستند.

پیستون ها همچنین در موتورهای احتراق خارجی، که در غیر این صورت به عنوان موتورهای بخار شناخته می شوند، وجود دارند ، جایی که آب در یک دیگ گرم می شود و بخار حاصل برای به حرکت درآوردن یک جفت پیستون (معمولا) در سیلندرهای خارجی استفاده می‌شود که سپس چرخ ها را به حرکت در می آورند. موتورهای دوار، سیلندر یا پیستون ندارند.

قسمت های اصلی پیستون

قسمت های اصلی پیستون ‌ها در انواع مختلف تفاوتی ندارند. اما شکل آن ها بسته به نوع موتور، نوع سوخت، سیلندرها، سرسیلندر و … تغییر می‌کند. اما قسمت های ثابت و اصلی پیستون عبارتند از:

– تاج: بخش فوقانی پیستون که یکی از قسمت‌های متغیر آن است و با مخلوط هوا و گاز برخورد دارد. طراحی صحیح و متناسب این بخش نسبت به سیلندر و محفظه‌ احتراق در کیفیت اختلاط هوا و سوخت، احتراق و در نتیجه قدرت تولید شده توسط موتور تاثیر دارد.

– دامنه: بخش پایینی پیستون که با سه حالت بدون برش، با برش سطحی و با برش کامل طراحی می شود و با شاتون و میل‌لنگ در ارتباط است. دامنه‌ پیستون گاهی قطر کمتری نسبت به تاج دارد. این اختلاف قطر بین نیم تا 7 دهم میلیمتر است.

– شیار رینگ: در قسمت بالای دامنه طراحی می‌شوند و محل قرار گرفتن رینگ ها را فراهم می کنند.

– سوراخ گژن پین: این بخش محل قرار دادن گژن پین است. این قطعه که انگشتی نیز نامیده می شود میله ای توخالی است که برای برقراری ارتباط پیستون با شاتون به کار می رود.

معمولا روی دامنه ی پیستون در بالا و پایین سوراخ های ریزی نیز جهت نفوذ روغن به داخل پیستون تعبیه می شود.

اجزای تشکیل دهنده ی پیستون

انواع پیستون های موتور خودرو

انواع پیستون خودرو از منظرهای متفاوتی تقسیم می‌شوند؛ اما اگر بخواهیم بر اساس نوع موتور پیستون ها را تقسیم بندی کنیم آنها را به دو نوع دو زمانه و چهار زمانه تقسیم بندی می کنند.

پیستون های دوزمانه

این نوع از پیستون ها، در موتور های کوچک و عمدتاً موتورسیکلت ها مورد استفاده هستند و اینگونه پیستون ها به خاطر عملکردشان و ماهیتی که دارند؛ در معرض بادهای شدید مکانیکی و حرارتی قرار می‌گیرند.

پیستون های چهار زمانه

بیشتر این نوع از پیستون ها به خاطر نوع عملکردشان، در خودروهای سبک و سواری مورد استفاده هستند که البته این نوع پیستون های چهار زمانه خود به چند دسته تقسیم بندی می شوند که عبارتند از :

انواع پیستون های خودروهای سبک و سواری چهار زمانه :

پیستون های اتوترمیک

این نوع پیستون ها دارای نوار فولادی از نوع ریخته گری و دارای یک چاک در بدنه هستند؛ که از قسمت رینگ تا دامنه ی پیستون کشیده شده است.

این پیستون ها حرکت بسیار نرمی را در داخل سیلندر خودرو ایجاد می کنند.

پیستون ریخته گری شده

در این نوع پیستون قسمت های تاج پیستون، دامنه پیستون و محل قرار گرفتن رینگ ها که همان شیار رینگ هاست؛ به طور یکجا و واحد ساخته می‌شوند.

این پیستون ها با دوام زیادی که دارند؛ دارای صرفه اقتصادی به خصوص برای موتورهای بنزینی و گازوئیلی هستند.

پیستون ماشین کاری شده

این مدل از انواع پیستون خودرو عمدتاً در موتورهایی که بارهای سنگینی را حمل می‌کنند و موتورهای مسابقه ای استفاده می شوند.

چون استحکام در این نوع با توجه به مراحل تولید افزایش می‌یابد؛ در آن امکان کم کردن سطح مقطع و کاهش وزن در پیستون وجود دارد.

کاربردهای پیستون

عملکرد پیستون :

مهمترین وظایفی که پیستون ها باید انجام دهند عبارتند از :

• برای دریافت نیروی رانش ناشی از انفجار و انتقال نیرو از طریق شاتون به میل لنگ. (انتقال نیرو به میل لنگ در حال کار).

• به عنوان یک درزگیر عمل می کند تا فشار احتراق زیاد به میل لنگ فرار نکند.

• به عنوان هدایت کننده ی یاتاقان برای انتهای کوچک شاتون.

ویژگی پیستون :

پیستون ها باید به اندازه کافی قوی باشند تا بتوانند پایداری کنند:

اثر چکشی فشار گاز احتراق، نوسان بار و دمای بالای گازها

پیستون باید :

سبک وزن، بی صدا در کار و از نظر مکانیکی قوی باشد.

به دلیل سبک بودن :

تلفات اینرسی و به دلیل تغییر در حرکت، بارهای اینرسی روی یاتاقان کاهش می یابد.

کاربرد یا موارد استفاده پیستون :

کاربرد اصلی پیستون ها عبارتند از :

• اینرسی کاهش یافته نیز باعث بهبود راندمان مکانیکی موتور می شود.

• سیال داخل سیلندر را فشرده می کند و در نتیجه فشار و دمای سیال داخل سیلندر را افزایش می دهد.

• جهت را نیز فراهم می کند.

مزایای پیستون :

مزایای اصلی پیستون ها عبارتند از :

– سادگی مکانیکی

– انعطاف پذیری و قابلیت اطمینان

– نسبت قدرت به وزن

– قابلیت چند سوختی

– دمای پایین عملکرد توربین

– لرزش و نویز کمتر

– نگهداری کمتر

– راه اندازی آسان پیستون

– بسیار مناسب برای بازیابی حرارت هدر رفته

– درجه بالایی از قدرت مانور دادن

– هزینه تولید کمتر

– انتشار کم NOx

– این فرآیند احتراق HCCI را ارائه می دهد

– از نظر درونی متعادل است

معایب پیستون :

معایب اصلی پیستون ها عبارتند از:

– مصرف سوخت ضعیف

– پایداری عرضه سوخت

– بازده بار قطعه ضعیف

– سرعت احتراق بالا

– دنده های کاهشی مورد نیاز است

معایب آلیاژ آلومینیومی :

– انبساط زیاد در برابر حرارت

– قیمت بالا

معایب آلیاژ چدنی :

– انتقال حرارت کم

– وزن زیاد

– دارا بودن خاصیت شکنندگی.

محل قرار گیری پیستون

سوالات متداول :

انواع پیستون چیست ؟

سه نوع پیستون وجود دارد که هر کدام به دلیل شکل خود نامگذاری شده اند: پیستون با سر صاف، پیستون با سر محدب، پیستون با سر مقعر.

قدرت پیستون چیست ؟

اجزای اصلی یک موتور احتراق داخلی سیلندرها همچنین مجهز به سوپاپ هایی هستند که هوا و سوخت را وارد می کنند و اجازه خروج دود از اگزوز را می دهند. سوخت داخل موتور با شمع ها مشتعل می شود و این احتراق به حرکت پیستون ها نیرو می دهد.

پیستون در کجا استفاده می شود ؟

پیستون بخشی ضروری از موتور احتراق داخلی است که در تبدیل سوختی که برای پر کردن خودرو استفاده می‌کنید به انرژی برای به جلو راندن خودرو بسیار مهم است. این یک جزء متحرک است که برای انتقال نیروی گازی که در سیلندرها منبسط می شود به میل لنگ برای چرخاندن چرخ ها استفاده می شود.

چرا پیستون ها می ترکند ؟

ترک های بالای پیستون (تاج) در موتورهای بنزینی معمولاً در نتیجه فشار احتراق بیش از حد ناشی از فشرده سازی بیش از حد یا زمان جرقه زنی بیش از حد بسیار است. تغییرات شدید ثابت در دمای احتراق در نهایت منجر به ترک های حرارتی تاج پیستون می شود.

یک پیستون در کجا قرار دارد ؟

پیستون ها یکی از مهم ترین بخش های موتور هستند زیرا مکانیسم هایی هستند که انرژی موتور را در خود جای می دهند. پیستون ها در بلوک سیلندر قرار دارند. تعداد سیلندرهای یک موتور می تواند متفاوت باشد. در داخل سیلندر، مخلوطی از سوخت و هوا از طریق دریچه ورودی تزریق می شود.

پیستون با چه سرعتی حرکت می کند ؟

ارقام معمولی بین 500 دور در دقیقه و 7000 دور در دقیقه هستند. از آنجایی که هر سیلندر باید برای هر دور یک بار بالا و پایین برود، با فشار دادن بیشتر پدال گاز به سمت پایین، واضح است که سریعتر حرکت می کنند.

چه نیروهایی میل لنگ را می چرخانند ؟

میل بادامک باز و بسته شدن سوپاپ ها را کنترل می کند. توزیع کننده باعث جرقه زدن شمع ها می شود که باعث شعله ور شدن مخلوط سوخت و هوا می شود. انفجار حاصل، پیستون را مجبور به حرکت به سمت پایین می کند که به نوبه خود باعث چرخش میل لنگ می شود.

اگر پیستون بشکند چه اتفاقی می افتد ؟

آسیب پیستون یا سایش پیستون یکی از دلایل اصلی خرابی موتور است. منجر به از بین رفتن فشرده سازی، افزایش انتشار گازهای گلخانه ای، نشت گازها از محفظه احتراق و از بین رفتن روغن کاری می شود. هنگامی که آسیب شامل رینگ های پیستون می شود، می تواند به معنای راه یافتن روغن به داخل محفظه احتراق باشد.

گردآوری: بخش خودرو بیتوته