انواع سیلندر و پیستون در خودرو (بخش دوم)

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

 پیستون های آلومینیومی:

از آلیاژهای آلومینیم، به خاطر سبکی وزن و انتقال بهتر گرما در ساختن پیستون ها استفاده می شود. امّا در گرمای مساوی با پیستون چُدنی مشابه دو برابر منبسط می شوند. بنابراین پیش بینی هایی در ساختمان پیستون های آلومینیومی به عمل می آید تا از انبساط بیش از اندازه آن جلوگیری شود.

آلیاژ آلومینیوم سیلیسیم، انبساط کمتری دارد و در پیستون سازی مصرف می شود. برای آلیاژ های دیگر، طرح های ساختمانی مختلفی به کار می برند.

طرف فشاری پیستون:

وقتی به حرکت پیستون و شاتون توجّه کنیم، ملاحظه خواهیم کرد که نیروی فشاری احتراق زمان قدرت، در امتداد محور استوانه سیلندر به سر پیستون وارد می شود.

لذا پیستون تمایل دارد که در سیلندر به طور کاملاً موازی با محور استوانه، به طرف پایین حرکت کند از طرف دیگر، شاتون از قسمتی که با میل لنگ درگیر است حرکت دورانی می نماید و از قسمتی که با پیستون درگیر است، حرکت خطّی می کند. در نتیجه در هر لحظه از حرکت پیستون و شاتون، نیرو بین آن دو تجزیه می شود که در زیر، چهار حالت آن را در چهار زمان موتور بررسی می کنیم:

1- در زمان مکش:

شاتون به وسیله میل لنگ کشیده می شود و پیستون را که به علّت اصطکاک رینگ ها تمایل به حرکت ندارد، با نیروی اصطکاک F2 به طرف پایین می کشد. نیروی اصلی وارد شده از طرف شاتون به پیستون، بزرگ تر از نیروی اصطکاک است، F > F2 که به علّت حرکت زاویه ای شاتون نیروی F به دو نیروی F1 و F2 تجزیه می شود. نیروی F1 به دیوارهٔ سمت راست سیلندر تحمیل می گردد.

2- در زمان تراکم:

شاتون به وسیله میل لنگ به طرف بالا فشرده می شود و پیستون را که به علّت اصطکاک رینگ ها و فشار تراکم، تمایل به بالا رفتن ندارد با نیروی F2 به بالا حرکت می دهد. امّا نیروی اصلی شاتون F می باشد که F > F2 بوده، به جهت تجزیه نیروها F به نیروی F1 و F2 تجزیه می شود.

3- در زمان قدرت:

نیروی متوسط Fm به پیستون اعمال می شود و تمایل دارد پیستون را موازی با محور سیلندر به پایین حرکت دهد. ولی شاتون نیروی F را تجزیه نموده، به اندازه F1 به دیواره سمت چپ وارد می کند و به اندازه F2 هم به مصرف گشتاور موتور می رساند. نیروی F1 نیروی نسبتاً زیادی است که به طرف چپ سیلندر وارد می کند.

4- در زمان تخلیه:

مانند زمان تراکم عمل می کند. با این تفاوت که پیستون با نیروی کمتری به طرف بالا فشرده می شود.

با توجه به دیاگرام های تجزیه نیرو می توان گفت:

در یک موتور راستگرد (دوران میل لنگ هم جهت با عقربه های ساعت) وقتی از جلو به موتور نگاه می کنیم به طرف چپ سیلندر و پیستون نیروی زیادتری اعمال می شود. لذا به طرف چپ سیلندر و پیستون، طرف فشاری و به طرف دیگر آن طرف کم فشار می گویند.

برخی از کارخانه های اتومبیل سازی توصیه می کنند که شکاف T شکل پیستون در طرف کم فشار قرار گیرد تا در اثر نیروی زیاد، در پیستون تغییر شکل به وجود نیاید. در تمام موتور ها که شاتون هایشان دارای سوراخ روغن‌کاری جانبی است این سوراخ را به طرف فشاری سیلندر قرار می دهند تا دیواره را به خوبی روغن‌پاشی کند.

از طرف دیگر، در سرعت های زیاد نیرو های اینرسی شاتون مؤثر بر پیستون بیشتر از نیروی احتراق است و به به طور متناوب در هر حرکت رفت و برگشتی به دو طرف سیلندر نیرو وارد می شود.

یعنی وقتی پیستون به پایین می رود به یک سمت آن و در حرکت به بالا به طرف دیگرش نیروی اینرسی اثر می کند. بنابراین از نظر نیروی اینرسی هر دو طرف پیستون به یک نسبت فشرده می شود. ولی از نظر نیروی فشار احتراق، هر دو طرف به یک نسبت به سیلندر فشرده نمی شوند. بنابراین بین دو نیروی فوق الذکر باید تفاوت قایل شد. نیروی اینرسی در سرعت های کم اندک است و نیروی احتراق در حالت درجا کار کردن موتور وقتی که بار خارجی از روی موتور برداشته شود حداقل است.

با توجه به مطالب گفته شده برخی از طراحان معتقدند که اگر طرف شکافدار پیستون در سمت فشاری سیلندر قرار گیرد به علّت حالت ارتجاعی پیستون، حرکت بدون ضربه تر و انطباق پیستون با سیلندر بهتر خواهد بود.

پوشش پیستون:

پوشش پیستون برای محافظت آن از سایش زیاد به کار می رود. بعضی از مواد پوششی متخلخل هستند و ضمن استحکام بخشیدن به پیستون، روغن را در خود جذب نموده، عمل روغن‌کاری را بهتر انجام می دهند. پوشش پیستون ممکن است قشر نازکی از فلز قلع یا کادمیوم باشد که به علت نرم بودن آسیبی به سیلندر نمی رساند.

روکش کردن پیستون به طریقه شیمیایی صورت می گیرد که ضمن محکم بودن لایه پوششی قسمت اندود شده متخلخل و نرم بوده، دارای مزایای زیر می شود:

1- در شروع کار، وقتی که هنوز روغن به دیواره سیلندر پاشیده نشده از سایش زیاد سیلندر و پیستون جلوگیری می کند.

2- در موتور نو پوشش به عنوان حایل، از چسبیدن پیستون به سیلندر جلوگیری کرده، عمل آب بندی را تسریع می کند.

3- در حرارت های خیلی زیاد که ناشی از سرعت زیاد موتور، خنک کاری ضعیف، روغن‌کاری ناقص، هوای خیلی گرم، بار زیاد یا عدم تنظیم سوخت و جرقه می باشد از گریپاژ موتور جلوگیری می کند.

ادامه مطلب در بخش بعدی . . .