با انواع پیستون ماشین و وظیفه آن در موتور خودرو بیشتر آشنا شوید

در بخش مربوط به موتور خودرو ، عملکرد و وظیفه پیستون خودرو شرح داده شد. در اینجا اطلاعات بیشتری نسبت به پیستون خودرو ارائه می شود.

همانطور که می دانید ، پیستون خودرو داخل سوراخ های ایجاد شده در داخل بلوک سیلندر ( بوش سیلندر ) ، بالا و پایین می رود و این حرکت طولی پیستون داخل سیلندر ، توسط شاتون به حرکت چرخشی تبدیل شده و به میل لنگ داده می شود. در شکل زیر ، این اجزا را می بینید.

در شکل زیر ، یک نمونه پیستون را مشاهده می کنید.

جهت افزایش قدرت و کشش خودرو از چندین سیلندر و پیستون در خودرو استفاده می کنند. مثلا در دو مدل خودرو با اندازه پیستون های مشابه ، خودرویی که دارای پیستون بیشتری می باشد ، قدرت بیشتری خواهد داشت. بدیهیست که در بلوک سیلندر یک خودرو ، به تعداد پیستون های آن بوش سیلندر تعبیه شده است بنابراین هرچقدر تعداد پیستون های یک خودرو بیشتر شود ، حجم و اندازه بلوک سیلندر آن خودرو نیز افزایش پیدا می کند. مثلا اگر گفته شود خودرویی 4 سیلندر می باشد ، بلوک سیلندر آن ظرفیت قرارگیری 4 پیستون داخل آن را دارا می باشد. در شکل زیر یک سیستم چهار سیلندر نشان داده شده که در هر سیلندر آن چهار سوپاپ استفاده شده است. همچنین در شکل ، تبدیل حرکت خطی پیستون به حرکت چرخشی میل لنگ ، توسط شاتون با فلش های آبی نشان داده شده است

میل لنگ خودرو نیز به اندازه تعداد سیلندرهای یک خودرو ، ظرفیت پذیرش شاتون را خواهد داشت ، در شکل زیر ، پیستون ، شاتون و میل لنگ یک خودرو 4 سیلندر را مشاهده می کنید.

پیستون ، در عمق موتور خودرو می باشد ، برای مشاهده پیستون میبایست درب سوپاپ و سرسیلندر باز شود. در شکل زیر موقعیت پیستون در موتور خودرو را مشاهده می کنید ، پیستون ها با رنگ نارنجی نشان داده شده اند.

در اینجا برای درک بهتر ادامه مطالب باید نکته ای را درباره سوپاپ خودرو شرح دهیم ، در سیلندرهای یک خودرو ممکن است از یک سوپاپ ورودی و یک سوپاپ خروجی استفاده کنند که به آن سیلندر دو سوپاپه می گویند. در شکل زیر ، سرسیلندر یک خودرو با سیلندرهای دو سوپاپه را مشاهده می کنید ، توجه کنید که در بالای هر سیلندر دو سوپاپ طراحی شده است.

در بعضی از خودروها نیز در هر سیلندر از دو سوپاپ ورودی و دو سوپاپ خروجی استفاده می شود که به آن سیلندر ، سیلندر چهار سوپاپه گفته می شود. ( علت آن در مبحث تایمینگ و سوپاپ خودرو شرح داده شده است.) در شکل زیر سرسیلندر خودرویی را مشاهده می کنید که در هر سیلندر آن  4 سوپاپ استفاده شده است.

از مهمترین قسمت های پیستون ، سطح بالایی آن می باشد ، شکل سطح بالای پیستون بر شیوه احتراق مخلوط سوخت و هوا اثر می گذارد و اگر سطح بالایی پیستون به خوبی طراحی شود اختلاط مخلوط سوخت و هوا بهتر شده و باعث ایجاد قدرت بهینه می شود.

سطح بالای پیستون ها را معمولا به سه حالت می سازند.

پیستون صاف و یکدست

در شکل زیر همانطور که می بینید سطح بالای پیستون صاف و یکدست می باشد.

پیستون گنبدی

سطح بالای پیستون زیر ، گنبدی شکل می باشد.

پیستون مقعر

در شکل زیر ، سطح بالای پیستون ، مقعر می باشد.

در خودروهایی که سیستم تایمینگ و سوپاپ آنها متغیر می باشد ( در بخش تایمینگ به شرح آن پرداخته ایم ) برای جلوگیری از برخورد سوپاپ ها به پیستون ، شیارهایی بر طبق شکل سوپاپ در پیستون ایجاد کرده اند تا اگر سوپاپ در هنگام بالا بودن پیستون ، پایین بود ، با پیستون برخورد نکند.

علاوه بر خودروهای دارای سیستم تایمینگ متغیر ، این شیارها باعث می شوند هنگامی که تسمه تایم پاره شود ( درباره تسمه تایم نیز در بخش سیستم تایمینگ نگارش شده ) و زمان بندی سوپاپ به هم بخورد ، از برخورد سوپاپ به پیستون جلوگیری شده و از ایجاد خسارات شدید جلوگیری کند.

در شکل زیر ، شیارهای سوپاپ ایجاد شده در یک پیستون صاف و یکدست را می بینید. با توجه به این که 4 شیار در پیستون ایجاد شده ، این پیستون متعلق به یک سیلندر 4 سوپاپ می باشد.

در شکل پایین ، شیارهای سوپاپ ایجاد شده در یک پیستون گنبدی شکل را می بینید. با توجه به این که 2 شیار در پیستون ایجاد شده ، این پیستون متعلق به یک سیلندر 2 سوپاپ می باشد.

در شکل پایینی نیز ، شیارهای سوپاپ ایجاد شده در یک پیستون مقعر را می بینید. با توجه به این که 4 شیار در پیستون ایجاد شده ، این پیستون نیز متعلق به یک سیلندر 4 سوپاپ می باشد.

با توجه به اینکه فرآیند احتراق در محفظه احتراق به شدت پیچیده می باشد و کوچکترین برآمدگی یا فرورفتگی در پیستون ، بر شکل و نوع احتراق تاثیر می گذارد ، در بعضی از خودروها علاوه بر فرم هایی که در بالا به آن اشاره شد ، فرم های پیچیده و بهینه ای به سطح بالای پیستون می دهند. به پیستون شکل زیر نگاه کنید.

اگر به دیواره پیستون های نمایش داده شده دقت کنید می بینید در دیواره همه آنها شیارهایی ایجاد شده است ؛ این شیارها محل نصب رینگ پیستون می باشد. معمولا در جداره ( دیواره ) پیستون ها ، سه شیار ایجاد می کنند و سه رینگ پیستون داخل این شیارها می اندازند؛ اما علت این کار چیست؟

همانگونه که می دانید بالای پیستون محفظه احتراق می باشد و مخلوط سوخت و هوا می بایست در محفظه احتراق فشرده بشوند تا با یک جرقه کوچک شمع ، محترق شوند و موج انفجار حاصله ، پیستون را به پایین رانده و ایجاد نیرو و انرژی بنماید؛ اگر قطر پیستون از قطر سیلندر ( قطر بوش سیلندر ) کوچکتر باشد ، هوا و سوخت در هنگام فشرده شدن ، از فضای خالی بین پیستون و سیلندر خارج می شود و مواد احتراق ، فشرده نشده و احتراق به درستی انجام نمی شود؛ از طرف دیگر اگر قطر پیستون بیشتر از قطر سیلندر باشد ، پیستون داخل سیلندر گیر می کند و امکان حرکت پیدا نمی کند.

برای رفع این مشکل یعنی ایجاد مخلوط سوخت و هوای فشرده و جلوگیری از گیرکردن پیستون داخل سیلندر ، قطر پیستون را تا آنجا که به بدنه سیلندر گیر نکند  بزرگ درست می کنند و برای ایجاد مخلوط فشرده سوخت و هوا از رینگ های نازکی در دیواره پیستون استفاده می کنند. در شکل زیر چند نمونه رینگ پیستون را مشاهده می کنید.

این رینگ ها که به نام رینگ پیستون شناخته می شوند ، در بدنه پیستون ، داخل شیارهای مخصوص در بدنه پیستون قرار گرفته و قطرشان مقدار بسیار کمی بیشتر از قطر سیلندر می باشد و این قطر بیشتر باعث می شود که وقتی پیستون ( به همراه رینگ پیستون ) در داخل سیلندر قرار گرفت ، رینگ های پیستون ، اجازه خروج مخلوط سوخت و هوا از بالای محفظه احتراق به فضای پایین پیستون را ندهند و در نتیجه ، امکان فشرده کردن مخلوط سوخت و هوا در بالای پیستون وجود داشته باشد.

در شکل زیر قرار دادن رینگ پیستون در داخل شیار پیستون را مشاهده می کنید.

این کار را می توان توسط ابزار مخصوص نیز انجام داد.

رینگ های پیستون علاوه بر فشرده کردن مواد احتراق در بالای پیستون ، مانع نفوذ روغن روانکار از پایین پیستون به داخل محفظه احتراق نیز می شوند ، در غیر این صورت ، روغن موتور به داخل محفظه احتراق نفوذ کرده و باعث روغن سوزی موتور خودرو می شود. علت وجود روغن در پایین پیستون ، در مبحث روانکاری تشریح شده است.

در پایین پیستون ، سوراخی در جهت عرض پیستون ایجاد شده است ، این سوراخ جهت اتصال پیستون به شاتون ایجاد شده است. سعی طراحان خودرو بر آنست که تا حد امکان ، پیستون ها را سبک درست کنند ولی از طرف دیگر باید ضخامت پیستون به حدی باشد که تحمل شرایط سخت محفظه احتراق را داشته باشد.