موتورهای خودرو قطعات بسیار پیچیده‌ای هستند که از به هم پیوستن صدها قطعه متحرک و ثابت به وجود می‌آیند. دانستن نکاتی ساده اما کاربردی می‌تواند به ما در نگهداری هرچه بهتر موتور خودروی‌مان کمک بکند. یکی از قابل تشخیص‌ترین، مهم‌ترین و گران قیمت‌ترین اجزای موتور خودرو، پیستون خودرو است. احتمالاً مطالب زیادی در مورد اهمیت پیستون خودرو شنیده‌اید؛ اما با کارکرد، جنس، قطعات سازنده و ویژگی‌های یک پیستون خودرو خوب آشنایی کافی را ندارید. پیستون خودرو بخش متحرکی است که در درون سیلندر قرار می‌گیرد و با حرکات رفت و برگشتی خود به سمت بالا و پایین، نقش بسیار تعیین‌کننده‌ای در موتورهای خودروها بازی می‌کند.
پیستون خودرو چیست؟
پیستون جزء فلزی است که در داخل یک سیلندر قرار گرفته و حرکت رفت و برگشتی انجام می‌دهد. لبه پیستون دارای حلقه‌هایی است که آن را محکم به دیواره سیلندر می‌چسباند. پیستون که از آلیاژ آلومینیوم و چدن یا چدن خالص ساخته می‌شود، توسط یک شاتون به میل لنگ متصل می‌شود و با یک پین بر روی شاتون می‌چرخد.
به ازای هر سیلندر یک پیستون در موتور وجود دارد. همان‌طور که پیستون در سیلندر بالا و پایین می‌رود، میله اتصال میل لنگ را مجبور به چرخش می‌کند. این قطعه با حرکت رفت و برگشتی خود فشار و کشش لازم برای عملکرد تمام قطعات خودروی شما را ایجاد می‌کند، از چرخاندن دینام و پمپ فرمان تا ارسال گشتاور به چرخهای محرک خودروی‌تان.
پیستون در موتورهای احتراق داخلی برای تبدیل مخلوط سوخت و هوا به انرژی برای حرکت خودرو لازم و ضروری است.موتورهای احتراق پیستون‌ها در واقع برای تبدیل انرژی خطی (ناشی از حرکت خطی) تولیدشده در سیلندر به انرژی چرخشی (حرکت چرخشی) قابل انتقال به چرخ‌ها و لاستیک‌ها، به کار گرفته می‌شود. پیستون‌ها از یک روند چرخهای (سیکلی یا زمانه‌ای) برای تبدیل انرژی گرمایی به کار یا همان انرژی مکانیکی پیروی می‌کنند.
وظیفه پیستون در خودرو چیست؟
در هر موتور احتراق داخلی (که اتفاقاً طیف وسیعی از موتورهای خودروها را شامل می‌شوند)، پیستون چهار نقش را در هر سیکل انجام می‌دهد:
- ابتدا با پایین آمدن پیستون، هوا و سوخت به داخل سیلندر یا محفظه احتراق کشیده می‌شود.
- در حرکت دوم، پیستون به سمت بالا حرکت می‌کند تا مخلوط هوا و سوخت مکیده شده به داخل سیلندر را فشرده کند. فشرده کردن مخلوط سوخت و هوا برای ایجاد اشتعال و انفجار در درون سیلندر ضروری است. هرچه این فرآیند بهینه‌تر انجام شود، قدرت بیشتری در داخل موتور باری انتقال به چرخ‌ها تولید خواهد شد.
- در حرکت سوم، شمع، مخلوط هوا و سوخت را مشتعل می‌کند و نیروی حاصل از اشتعال و انفجار، پیستون را به سمت پایین پرت می‌کند.
- در حرکت چهارم و پایانی، پیستون به سمت بالای سیلندر باز می‌گردد و گازهای سوخته و دودهای سمی را از داخل سیلندر خارج می‌کند. این گازهای تولیدشده به سمت اگزوز هدایت می‌شوند.
این چرخه بارها و بارها، صدها یا هزاران بار در دقیقه تکرار می‌شود تا نیروی لازم برای حرکت‌های مختلف خودرو تأمین شود.
پیستون ها از چه چیزی ساخته شده اند؟
امروزه اجزای مختلف موتور برای افزایش طول عمر باید سخت و سبک وزن باشند تا کارایی آن‌ها به بالاترین میزان ممکن برسد. به همین دلیل است که این روزها همه پیستون‌ها از نوعی آلیاژ آلومینیوم طراحی و ساخته می‌شوند. اوایل پیستون‌ها از چدن ساخته می‌شدند، زیرا طول عمر بسیار بالایی داشتند و در برابر حرارت مقاوم و انعطاف‌پذیر بودند. حرارتی که به‌راحتی می‌توانست آلومینیوم را ذوب کند.
با پیشرفت طراحی و تکنولوژی، موتورها بسیار بهینه‌تر و کارآمدتر طراحی شدند و دمای کاری آن‌ها به کمک سیستم‌ها و فرآیندهای مختلف، پایین آمد. با کنترل دمای کارکرد موتورها، امکان طراحی و ساخت قسمت‌های مختلف موتور خودرو از آلیاژ آلومینیوم فراهم شد. آلومینیوم وزن بسیار سبک‌تری دارد و در عین حال، از قدرت هدایت گرمایی و حرارتی بسیار بالاتری برخوردار است.
چدن علاوه بر وزن بالا، حجم بسیار بالایی نیز دارد و تمام فضای کاپوت را پر می‌کند. همچنین چدن تحت فشار و دمای بالا و تغییرات دمایی ناگهانی، می‌شکند و ترک برمی‌دارد. مشکلاتی از این نظیر هرگز در آلیاژهای آلومینیوم اتفاق نمی‌افتد. آلومینیوم شکل‌پذیری بسیار بهتر و بالاتری نسبت به چدن دارد. پیستون خودرو از جنس آلومینیوم، قیمت بالاتری نسبت به پیستون‌های چدنی دارد. پیستون‌های چدنی این روزها در ماشین‌ها سنگین و نیمه سنگین مورد استفاده قرار می‌گیرند.
عملکرد پیستون
وظیفه اصلی پیستون فشرده کردن هوا یا مخلوط هوا و سوخت در داخل سیلندر و دریافت نیرو توسط سوخت احتراق شده است. تامین انرژی مورد نیاز برای احتراق مخلوط سوخت/هوا برعهده کویل ماشین می باشد. رانش تولیدشده توسط مخلوط هوا و سوخت در داخل سیلندر، توسط پیستون دریافت شده و به شاتون منتقل می‌شود.
همان‌طور که ذکر شد، پیستون دارای حرکت رفت و برگشتی در داخل محفظه احتراق است. عملیات مکش، فشرده‌سازی، انبساط، انتقال نیرو و خروج دود به سمت اگزوز برعهده پیستون است. انتقال برق با استفاده از سیم از یک مکان به مکان دیگر منتقل شود، نبابراین جنس سیم کشی خودرو بسیار حائز اهمیت است. .با انتقال نیرو، میل لنگ می‌چرخد و اجازه حرکت خودرو و چرخش چرخ‌ها را فراهم می‌کند.
بهترین ویژگی های یک پیستون خوب
پیستون موتور باید قابلیت اطمینان بوده و انعطاف‌پذیری بالایی داشته باشد. یک پیستون خوب این قابلیت را دارد که نیروهای انفجاری، فشار بالا و دمای مخلوط هوا و سوخت را در محفظه تراکم تحمل کند.موتورهای احتراق. پیستون همچنین باید قابلیت تحمل اثرات نوسان بار را داشته باشد.
پیستون باید سبک باشد. پیستون سبک وزن به کاهش اینرسی تولیدشده به دلیل جرم رفت و برگشتی کمک می‌کند. پیستون موتور شما همچنین باید بدون صدا کار کند و باید از نظر مکانیکی به اندازه کافی قدرتمند باشد.
مزایا پیستون
مزایای پیستون خوب به شرح زیر هستند:
- طراحی ساده
- وزن کم
- قابلیت اطمینان و انعطاف‌پذیری بالا
- نسبت قدرت به وزن بالا
- ساخت آسان
- ایجاد لرزش بسیار کم
- قابلیت چند سوختی
- مدولار بودن
- دمای پایین کار
- سروصدای کمتر
- نیاز به تعمیر و نگهداری کم
- انتشار گازهای خروجی کم
- راه‌اندازی آسان موتور پیستونی
- هزینه ساخت پایین
- پشتیبانی از درجه بالایی از قدرت مانور
- عملکرد مناسب برای بازیابی حرارت هدر رفته
- ساختار متعادل
معایب پیستون
همچنین به‌عنوان معایب پیستون می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- راندمان پایین سوخت
- پایداری کم
- نیاز به دنده کاهشی
- عدم پایداری عرضه سوخت
- سرعت احتراق بالا
- نامناسب برای راندمان بار بخشی
- مناسب نبودن برای حمل بارهای سنگین در مسافت‌های طولانی
قطعات پیستون
پیستون‌ها که خود جزئی از قطعات داخلی موتور و مجموعه سیلندر هستند، از قطعات مختلف و متعددی ساخته می‌شوند. یک پیستون برای اینکه بتواند از حرکات رفت و برگشتی متناوب و متوالی تحت دما و فشار کاری بالا پشتیبانی کند، باید از قطعات مختلف زیر ساخته شده باشد:
- کلاهک
- بلبرینگ شاتون
- رینگ‌های پیستون
- پیچ
- شاتون
- سر پیستون یا تاج
- پین پیستون
- پوشش بیرونی پیستون
- شیارهای رینگ پیستون؛ رینگ پیستون (۳ تا ۷ عدد در هر پیستون) قطعه‌ای حلقوی است که درون شیارهای رینگ جا می‌گیرد و از جنس چدن خاکستری ساخته می‌شود.
آموزش نگهداری از پیستون
پیستون یکی از قطعات حیاتی موتور خودرو است که وظایف مهمی مانند متراکم کردن مخلوط هوا و سوخت، انتقال نیروی احتراق به میل لنگ و روغن کاری دیواره سیلندر را بر عهده دارد. نگهداری صحیح از پیستون ها عمر مفید موتور را افزایش می دهد و از بروز مشکلات و خرابی های پرهزینه جلوگیری می کند.
در اینجا چند روش برای نگهداری از پیستون خودرو آورده شده است:
1. استفاده از روغن موتور مناسب:
- از روغن موتور با کیفیت و با ویسکوزیته مناسب با موتور خود استفاده کنید.
- سطح روغن موتور را به طور مرتب بررسی کنید و در صورت نیاز آن را تعویض کنید.
- از فیلتر روغن با کیفیت استفاده کنید و آن را به طور مرتب تعویض کنید.
2. گرم کردن موتور قبل از رانندگی:
- قبل از شروع رانندگی، اجازه دهید موتور به مدت چند دقیقه گرم شود. این کار باعث می شود تا روغن موتور به تمام قسمت های موتور برسد و پیستون ها به طور روان حرکت کنند.
3. رانندگی با سرعت مناسب:
- از رانندگی با سرعت بالا و دور موتور زیاد به طور مداوم خودداری کنید. این کار باعث افزایش دمای موتور و ساییدگی پیستون ها می شود.
4. تعویض به موقع فیلتر هوا:
- فیلتر هوا را به طور مرتب تعویض کنید تا از ورود ذرات گرد و غبار به داخل موتور و ساییدگی پیستون ها جلوگیری شود.
5. بررسی و تنظیم موتور به طور مرتب:
- به طور مرتب موتور خودرو را توسط یک مکانیک ماهر بررسی و تنظیم کنید. این کار باعث می شود تا مشکلات احتمالی موتور در مراحل اولیه شناسایی و رفع شوند.
به طور خلاصه
پیستون از اجزای حیاتی موتور و نقش کلیدی در تولید قدرت و کارایی آن دارد. با مراقبت و نگهداری صحیح از پیستون، می‌توان از بروز مشکلات و هزینه‌های اضافی جلوگیری کرد.