پیستون ماشین چیست و چطور کار میکند؟
یکی از مهم‌ترین بخش‌های پیشرانه ماشین پیستون است اما وظیفه این قطعه چیست و چه عملکردی دارد؟ در جدیدترین مقاله بخش آموزش ماندالا به دنبال پاسخ این پرسش‌ها خواهیم بود.
پیستون ماشین چیست و روش کار آن چگونه است؟
پیشرانه درون‌سوز وسایل نقلیه از هزاران قطعه ثابت و متحرک تشکیل شده و یکی از مهم‌ترین آن‌ها پیستون است. نقش این قطعه به حدی مهم است که هرگونه آسیب دیدنش باعث از کار افتادن پیشرانه و تحمیل هزینه‌های سنگین به مالک خواهد شد. پیستون قطعه‌ای فلزی است که داخل سیلندر حرکت میکند. لبه‌های پیستون دارای رینگ‌هایی است که با دیواره سیلندر در تماس هستند. این قطعه مهم از آلومینیوم یا چدن ساخته می‌شود و از طریق شاتون با میل‌لنگ ارتباط پیدا میکند.
در هر سیلندر پیشرانه یک پیستون وجود دارد و با بالا و پایین رفتن پیستون شاهد چرخش میل‌لنگ با ارتباط شاتون هستیم. همان‌طور که قبلاً در مقاله میل‌لنگ خودرو ذکر کرده‌ایم، نیروی حاصل از احتراق مخلوط سوخت و هوا از طریق پیستون، شاتون و میل‌لنگ به سایر اجزای پیشرانه انتقال یافته و نهایتاً به چرخ‌ها می‌رسد تا به این ترتیب خودرو حرکت نماید. با پایین رفتن پیستون مخلوط سوخت و هوا وارد سیلندر یا محفظه احتراق می‌شود. زمانی که پیستون به بالا حرکت کند مخلوط یاد شده متراکم خواهد شد و با جرقه‌زنی شمع منفجر خواهد شد. در ادامه نیروی حاصل از احتراق سوخت و هوا باعث می‌شود پیستون دوباره به پایین حرکت کند. زمانی که پیستون مجدداً به بالای سیلندر حرکت کند گازهای سوخته شده از سیلندر خارج خواهند شد. این سیکل بارها و بارها و به عبارتی صدها یا هزاران بار در دقیقه تکرار می‌شود.
وظایف پیستون ماشین
در ادامه به برخی از مهم‌ترین وظایف پیستون ماشین می‌پردازیم:
- تأمین انرژی مکانیکی
پیستون می‌تواند انرژی ناشی از سوختن مخلوط سوخت و هوا را به انرژی مکانیکی تبدیل کند. زمانی که شمع جرقه می‌زند فرایند احتراق رخ می‌دهد. انرژی حاصل از این فرایند به حداکثر نخواهد رسید زیرا فعلاً به انرژی مکانیکی تبدیل نشده است. در مراحل بعدی پیستون از نقطه بالای سیلندر به پایین حرکت خواهد کرد تا چنین فرایندی را انجام دهد.
- تنظیم حجم سیلندر
کار پیستون حرکت رو به بالا و پایین در سیلندر است. زمانی که این قطعه به پایین حرکت کند حجم سیلندر افزایش می‌یابد و پیشرانه مخلوط سوخت و هوا را به داخل محفظه احتراق می‌مکد. با آمدن پیستون به بالا حجم سیلندر کاهش یافته و فشار افزایش خواهد یافت. همین موضوع درباره دمای گازهای محفظه احتراق نیز صدق میکند. نهایتاً چنین کاری باعث تحت‌فشار قرار گرفتن مخلوط سوخت و هوا خواهد شد.
- متراکم کننده مخلوط سوخت و هوا در سیلندر
وظیفه بعدی پیستون ماشین متراکم کردن مخلوط داخل سیلندر است. این مخلوط متراکم شده در ادامه منفجر خواهد شد. کاهش حجم سیلندر زمانی رخ می‌دهد که پیستون از پایین سیلندر به بخش بالا حرکت کند. در این حالت سوپاپ نیز کاملاً بسته خواهد بود. از آنجایی که مخلوط سوخت و هوا هنوز داخل سیلندر است بنابراین با کاهش حجم شاهد افزایش تراکم آن خواهیم بود.
پیستون ماشین از چه بخش هایی تشکیل شده است؟
مهم‌ترین اجزای پیستون شامل موارد زیر هستند:
رینگ پیستون به شکل حلقه‌ای فلزی است که در برابر گرما مقاومت بالایی دارد و در اطراف پیستون قرار می‌گیرد تا فاصله بین آن با سیلندر را تنظیم نماید. از جمله وظایف رینگ پیستون می‌توان به کاهش اصطکاک پیستون با دیواره سیلندر، روغن‌کاری پیستون و دیواره سیلندر و عایق‌بندی برای جلوگیری از ورود سایر مواد همچون آب و روغن به محفظه احتراق اشاره کرد.
تاج بخش فوقانی پیستون را تشکیل می‌دهد و با مخلوط سوخت و هوا در تماس است. طراحی این بخش باید به گونه‌ای باشد که بهترین عملکرد را در مخلوط شدن سوخت و هوا ارائه نماید.
این بخش پیستون از جنس فولاد است تا در برابر گرما مقاومت زیادی داشته باشد. پین باعث ارتباط پیستون با شاتون شده و نیروی تولیدی را به آن منتقل میکند.
این بخش پیستون محلی برای قرار گرفتن رینگ‌ها خواهد بود.
وظیفه این بخش جلوگیری از ورود روغن به داخل سیلندر است. همچنین با وجود رینگ روغن در زمان حرکت پیستون ماشین شاهد پاک شدن دیواره سیلندر از این ماده خواهیم بود.
چه عواملی باعث خرابی پیستون می‌شوند؟
با توجه به نقش کلیدی پیستون در انتقال قدرت پیشرانه، نگهداری از آن اهمیت زیادی دارد. در این بخش می‌خواهیم برخی از عواملی را که باعث خرابی پیستون می‌شوند ذکر کنیم.
- فرسودگی قطعات
با افزایش عمر خودرو و کارکرد بالا شاهد استهلاک پیستون‌ها خواهیم بود. هرچقدر کارکرد خودرو بیشتر باشد از کیفیت پیستون نیز کاسته خواهد شد. معمولاً زمانی که ۵ سال از عمر خودرو می‌گذرد آسیب‌های وارده به پیستون خود را نشان می‌دهند.
- استفاده از سوخت بی‌کیفیت
احتمالاً در زمان سوخت‌گیری واژه اکتان را شنیده‌اید. سوخت‌های اکتان پایین باعث آسیب دیدن پیستون خواهند شد.
- استفاده از روغن‌موتور بی‌کیفیت
استفاده از روغن‌های بی‌کیفیت نه تنها پیستون ماشین بلکه سایر قطعات را نیز تحت تأثیر قرار می‌دهد. به همین خاطر استفاده از روغن‌موتور باکیفیت و منطبق با مشخصات خودرو ضروری خواهد بود.
- برخورد پیستون و سوپاپ
درصورتی‌که پیستون بکار رفته در خودروی شما از نوع اصلی نباشد احتمال برخورد آن با سوپاپ وجود خواهد داشت.
علائم خرابی پیستون ماشین
پیستون ماشین در تعامل کامل با قطعاتی همچون بوش و رینگ کار میکند و بنابراین اختلال در کار هریک باعث تأثیر روی قطعات دیگر خواهد شد. رینگ پیستون از ورود روغن به محفظه احتراق جلوگیری میکند و بارزترین نشانه خرابی آن خروج دود آبی از اگزوز خواهد بود. در حقیقت خرابی در سه قطعه یاد شده باعث روغن‌سوزی می‌شود. یکی دیگر از علائم خرابی پیستون می‌تواند افت توان و قدرت پیشرانه باشد.
آلیاژ پیستون خودرو
از آنجایی که قطعه یاد شده تحت‌فشار زیادی قرار دارد بنابراین از جنس آلیاژ آلومینیوم و چدن ساخته می‌شود.
کارکرد پیستون ماشین
از جمله مهم‌ترین وظایف پیستون می‌توان به تأمین انرژی مکانیکی پیشرانه، تراکم مخلوط سوخت و هوا در سیلندر و تنظیم حجم سیلندر اشاره کرد.
