پیستون

 علائم خرابی آن

پیستون خودرو قطعه‌ای استوانه‌ای است که داخل سیلندر حرکت خطی می‌کند و فشار ناشی از احتراق سوخت و هوا را به نیرو تبدیل می‌کند. جنس‌ پیستون‌ موتور خودروهای سواری از آلیاژ آلومینیم می‌باشد و به روش ریخته‌گری و ماشینکاری ساخته می‌شود.

مشخصات هندسی پیستون خودرو:

به دلیل آنكه قسمت سرپيستون در معرض حرارت ناشی از احتراق سوخت و هوا می‌باشد، لذا در طراحی‌ پيستون خودرو قطر بالای آن را مطابق شكل زیر كمی كوچكتر از قطر پايين آن در نظر می‌گيرند و تقريباً  به صورت مخروطی ساخته می‌شود

مخروطی بودن‌ پيستون خودرو

با توجه به شکل زیر شيارهای افقی و عمودی روی ديواره پيستون ايجاد می‌كنند تا بحث انبساط و انقباض‌ آن و انعطاف پذيری آن در مقابل ضربات احتراق بهينه سازی گردد .

شيار افقی و عمودی‌ پيستون خودرو

از طرفی قطرپيستون درجهت عمود برمحور گژن پين را بزرگتر از قطرپيستون درجهت گژن پين در نظر می‌گيرند به عبارتی پيستون را به صورت بیضوی می‌سازند تا بعد از گرم شدن آن و ايجاد انبساط لازم، مقطع آن به دايره كامل تبديل شود.

حرکت پیستون خودرو داخل سیلندر:

شكل زیر رفتار‌پيستون، شاتون و گژن پین را در دو كورس تراكم و احتراق از نمای جلوی موتور نشان می‌دهد.

a)كورس تراكم  b )پیستون درTDC   c )كورس قدرت
Fs : مولفه جانبی نيروی شاتون در کورس احتراق
Fc : نيروی شاتون در کورس احتراق
1-نيروي احتراق 2- خط مركزی سيلندر، پيستون، گژن پين و میل لنگ3-سمت فشاری یا پر فشار سیلندر و پیستون 4- لقی بين سيلندر و پيستون 5- سطح كم فشارپيستون 6- نيروی شاتون در کورس تراكم 7- مولفه جانبی نيروی شاتون در کورس تراکم 8- فشار تراكم 9- نيروی مخلوط سوخت و هوای متراکم شده در کورس تراکم
رفتار پيستون خودرو، شاتون و گژن پين در كورس تراكم و احتراق

با توجه به شكل فوق حالت a ملاحظه می‌گردد كه در كورس تراكم، شاتون، پیستون را ضمن آنكه به سمت بالا حركت می‌دهد، به سمت راست سيلندر نيز فشار می‌دهد، از اين رو در كورس تراكم سمت راست سيلندر تحت فشار و سايش قرار می‌گيرد و به اين سمت از سيلندرسمت كم فشار سيلندر و پيستون گفته می‌شود در حاليكه به سمت چپ پيستون و سيلندر نيرويی اعمال نمی‌شود.
در حالتb از شكل فوق پيستون در وضعيت نقطه مرگ بالا يا TDC قرار گرفته و در اين حالت نيرويی به سمت چپ و راست سيلندر و پيستون اعمال نمی‌شود. به محض آنكه زاويه شاتون مطابق حالت c از شكل فوق به سمت كورس احتراق منحرف می‌گردد، فشار احتراق باعث حركت سريع پيستون به سمت چپ سيلندر شده و ضمن آنكه حركت سريع پيستون باعث ضربه به سمت چپ سيلندر شده و در نتیجه توليد صدا می‌كند، سمت چپ سيلندر را به شدت تحت فشار و سايش قرار می‌دهد، از اين رو سمت چپ سيلندر را سمت فشاری یا سمت پرفشار پيستون و سيلندر می‌نامند.
برای كاهش سر و صدای كوبش پيستون به سيلندر و همچنين كاهش سايش سمت چپ سيلندر و پيستون، مطابق شكل زیر مركز گژن پين را از خط مركزی پيستون تغيير داده و به سمت چپ سيلندر نزديك می‌كنند.

a )كورس تراكم b )پیستون درTDC c )كورس قدرت
1- سمت پرفشار سيلندر 2- كج شدن پيستون در نقطه TDC و جذب ضربه 3- مقدار انحراف گژن پين به سمت چپ پيستون 4- سمت كم فشار سيلندر 5- فشار مخلوط سوخت و هوا در کورس تراکم
انحراف گژن پين به سمت چپ پيستون و سيلندر و كاهش ضربه و سايش سمت چپ سيلندر و پيستون

در اين حالت با توجه به وضعيت a شكل فوق توزيع فشار تراكم و احتراق به سمت راست سرپيستون بيشتر از سمت چپ سر پيستون می‌باشد. از اين رو در كورس تراكم پيستون به قسمت راست سيلندر تكيه بيشتری داشته و نيروی جانبی بين سمت راست سيلندر و پيستون بيشتر می‌شود. هنگامي كه پيستون به TDC می‌رسد، به دليل توزيع فشار غير متقارن روی سرپيستون، پيستون كج شده و قسمت بالای سمت راست و پايين سمت چپ پيستون با ديواره سيلندر درتماس قرار می‌گيرد.
با انحراف شاتون از حالت قائم در كورس احتراق مطابق حالت c از شكل فوق، پيستون به تدريج از حالت كج‌شدگی به سمت چپ سيلندر تمايل پيدا می‌كند و عمل ضربه زنی و سايش سمت چپ سيلندر و پيستون كاهش می‌يابد.
در حالت پايين رفتن پيستون نيز به خاطر كم بودن فشار وارد برسمت چپ سر پيستون نسبت به فشار وارد برسمت راست سر پيستون، نيروی اعمالی بين سيلندر و پيستون در سمت چپ، كمتر شده و بنابراين سايش سمت راست و چپ سيلندر و پيستون خودرو يكنواخت‌تر می‌شود.
از طرفی بايد توجه داشت در اين حالت پيستون به صوت ناگهانی از سمت راست سيلندر به سمت چپ سيلندر منحرف نمی‌شود، بلكه تغيير وضعيت پيستون طی يك فرآيند تدريجی صورت می‌گيرد، به طوری كه پيستون در کورس تراکم به سمت راست سیلندر تکیه کرده و در مجاورت TDC، پیستون فرآیند کج شدن را دنبال کرده و پس از عبور از TDC، پیستون دوباره از حالت کج شدن به طور تدریجی عبور کرده و سپس به طور ملایم، پیوسته و تدریجی به سمت چپ سيلندر تكيه می‌كند و در نهایت منجر به کاهش ضربه، سر و صدا و سایش بیش از حد می‌گردد.

نحوه مونتاژ‌ پیستون خودرو داخل سیلندر:

همانگونه که ذکر شد، مرکز گژن‌پین روی محور‌ پیستون خودرو قرار نگرفته است و بنایراین هنگام مونتاژ‌ پیستون داخل سیلندر باید به این نکته توجه داشت که در دید از روبروی یک موتور راستگرد، باید فاصله کمتر مرکز گژن پین تا لبه‌پیستون باید به سمت چپ یا سمت پر فشار سیلندر قرار داشته باشد به همین دلیل مطابق شکل زیر و برای سهولت نصب‌پیستون، بر روی سر‌پیستون علامت یا فلشی حک می شود که هنگام مونتاژ باید علامت یا فلش را به سمت جلوی موتور قرار داد.

علامت فلش روی سر‌ پیستون

علامت روی‌پیستون که باید به سمت جلوی موتور باشد

در برخی موارد مطابق شکل زیر کنار گژن پین و روی بدنه‌ پیستون خودرو حرف F درج می گردد که نشانگر این موضوع است که هنگام نصب‌پیستون داخل سیلندر باید حرف F به سمت جلوی موتور باشد.

حرف F روی‌پیستون

علائم خرابی پیستون خودرو:

برخی از شایع ترین نوع خرابی‌ پیستون به شرح زیر می باشد:

•  ذوب شدن :

مطابق شکل زیر به دلایل ذیل‌ پیستون موتور ذوب می شود که باید نسبت به تعویض آن اقدام شود:

1. کاهش اکتان بنزین
2. ورود بیش از حد مجاز هوا به موتور
3. عدم تناسب سیستم توربوشارژر با مشخصات موتور
4. ضعف در آلیاژ‌ پیستون خودرو
5. نقص در فرآیند ساخت‌ پیستون خودرو

ذوب شدن

• سایش :

مطابق شکل زیر به دلایلی به شرح ذیل، پیستون خودرو دچار سایش شدید می‌گردد که باید پس از باز کردن موتور نسبت به تعویض آن اقدام کرد:

1. نامرغوب بودن روغن موتور
2. کمبود روغن موتور
3. بروز نقص در سیستم روغنکاری
4. افزایش بیش از حد دمای موتور
5. مونتاژ نادرست‌پیستون
6. وجود جسم خارجی بین سیلندر و پیستون خودرو
7. اعمال بار بیش از حد در دور بالا و به مدت زمان طولانی به موتور

سایش غیرمعمول

 شکستن :

مطابق شکل زیر به دلیل استفاده از بنزین نامرغوب، پایین بودن اکتان بنزین، رانندگی تحت بار و دور بالا به مدت طولانی و روغنکاری و خنک کاری نامناسب، پیستون دچار شکست می‌شود که پس از باز کردن موتور باید نسبت به تعویض آن اقدام کرد.

شکستن