انواع سیلندر و پیستون در خودرو

در این مقاله به انواع سیلندر و پیستون در خودرو می پردازیم.

سیلندر:

مقدمه

سیلندر موتور استوانه ای توخالی است که در بدنه (بلوک) سیلندر ساخته شده است. سیلندر، محل حرکت پیستون، انجام عملیات چهار زمان موتور، تبدیل انرژی شیمیایی سوخت به انرژی حرارتی، تبدیل انرژی حرارتی به فشار، تبدیل فشار به نیرو، تبدیل نیرو به کار و حرکت پیستون می باشد. با حرکت سریع پیستون به طرف پایین در اثر ازدیاد حجم در بالای پیستون فشار افت کرده، در نتیجه سوخت و هوا سیلندر را پر می کند. سپس در همین سیلندر، گاز فشرده شده، محترق می گردد.

موتور ایده آل آن است که دارای سیلندر به شکل استوانه کامل و پیستونی به شکل استوانه کامل و هم اندازه با سیلندر باشد تا بدون لقی در سیلندر حرکت رفت و برگشتی نماید.

وقتی سیلندر ساخته می شود دارای خطای بسیار کم و استوانه ای کامل است. ولی بستن سرسیلندر روی بلوکه، قدری حالت استوانه ای آن را چه از نظر قاعده و چه از نظر ارتفاع به هم می زند.

برای تقلیل پیچش سیلندر در اثر تنش ناشی از بستن پیچ های سرسیلندر، کارخانه های اتومبیل سازی روش های صحیح بستن سرسیلندر را معیّن می کنند. محکم کردن بیش از اندازه پیچ های سرسیلندر باعث پیچیده شدن سیلندر می گردد. از طرف دیگر شل بستن آن باعث عدم آب بندی محفظه عملیّاتی و نشتی گاز و دود و سوختن واشر سرسیلندر و بروز خطرات دیگر می شود. بنابراین لازم است پیچ های سرسیلندر را طبق اندازه و با روش صحیح، با آچار تورک متر سفت کنند.

ماشین کاری سیلندر در درجه حرارت محیط کارخانه انجام می شود. اما موتور در حرارت خیلی بالاتر و در چند صد درجه سانتی گراد کار می کند. اگر فقط پوسته سیلندر در معرض حرارت زیاد قرار گیرد چندان مسأله ای ایجاد نمی کند؛ ولی سیلندر جزئی از یک مجموعه فلزی است که بدنه نامیده شده و در اثر گرما انبساط غیر متقارن پیدا می کند و تنش های حرارتی ایجاد شده اثر انبساطی ناهمگون در سیلندر باقی می گذارد.

انواع سیلندرها:

1- سیلندر با بوش جدانشدنی (خشک)

پس از ریخته گری بلوکه سیلندر، داخل سیلندرها که کوچکتر از اندازه حقیقی ریخته گری شده، با دقّت زیاد تراشکاری و سپس آب کاری می شود. این سیلندرها را که همراه بلوکه سیلندر ماشین کاری و آب کاری می کنند، سیلندر با بوش سر خود یا جدانشدنی و یا سیلندر خشک می گویند.

علت کاربرد اصطلاح خشک آن است که دیواره سیلندر با ضخامت معیّنی که دارد (حدود 3 میلی متر) به طور مستقیم با آب خنک کاری تماس ندارد. این نوع سیلندرها به هنگام تعمیر تراشیده شده به قطرشان اضافه می شود و به ناچار باید یک سری پیستون هم با اندازه بزرگ تر تهیه گردد.

2- سیلندربابوشجداشدنی (تر)

اخیراً در موتورهای پیشرفته از بوش های جداشدنی با ضخامت 2 تا 3 میلی متری استفاده می کنند که این بوش ها مستقیما با آب کاری تماس دارد. لذا اصطلاح تر به آنها اطلاق می گردد. در این روش به هنگام تعمیر موتور، تعویض پیستون الزامی نیست.

بوش های تر با روش خاصی تهیه می شوند تا در اثر نیروی سایشی مقاوم باشند لذا اغلب با روش گریز از مرکز ریخته گری می شوند و با روش سمانتاسیون سطوح داخلی آن را تا عمق معینی سخت می کنند. برای جلوگیری از نفوذ آب خنک کاری به محفظه کارتل در بین لبه پایین بوش و تکیه گاه آن از واشرهای نازک غیرفلزی استفاده می شود.

پیستون:

پیستون قطعه ای است استوانه ای شکل در داخل سیلندر با اتصال داشتن به شاتون حرکت رفت و برگشتی دارد. پیستون قطعه اصلی موتور است که چهار عمل اصلی موتور را فراهم می کند.

پیستون ایده آل باید استوانه کامل باشد ولی در حقیقت چنین نیست. مقطع پیستون، دایره شکل یا کمی بیضی شکل ساخته می شود. پیستون بیضی شکل وقتی گرم شود به حالت دایره ای کامل در می آید. برای سهولت حرکت پیستون در سیلندر و جلوگیری از گیر کردن آن در اثر انبساط در سیلندر، لازم است لقی کمی بین پیستون و سیلندر پیش بینی شود. در این فاصله کم، قشر نازکی از روغن قرار می گیرد و فاصله را پر می کند. ضمن آنکه اصطکاک ایجاد شده را تقلیل می دهد، از سایش سریع آن دو نیز می کاهد و موجب تبادل حرارت می گردد.

مقدار لقی پیستون در حالت سرد بودن موتور، زیادتر است؛ ولی با گرم شدن موتور پیستون سریع تر انبساط پیدا کرده، لقی آن با سیلندر کمتر می شود. علت انبساط بیشتر پیستون دو عامل است:

یکی گرمای بیشتری که به پیستون تأثیر می کند و دیگری ضریب انبساط زیادتر پیستون آلومینیمی نسبت به سیلندر چدنی.

پیستون های بیضی شکل که برای جلوگیری از چسبیدن پیستون به سیلندر (گریپاژ) ساخته می شود با ابعاد خاصی طرح می گردد. قطر پیستون که در محور تکیه گاه گژن پین قرار دارد به اندازه 0.006 اینچ یا 0.15 میلی متر از قطر دیگر کوچکتر است و قطر پیستون در روی محور 0.003 اینچ یا 0.75 میلی متر، کوچکتر از بزرگترین قطر پیستون است.

ادامه مطلب در بخش بعدی . . .