مکانیک خودرو عمومی -بخش 05

پيستون، شاتون و گژن پين

اتصال پيستون به شاتون توسط پيني به نام گژن‌پين انجام مي‌پذيرد. و اتصال به سه شكل نيمه شناور در پيستون، نيمه شناور در شاتون و تمام شناور در پیستون و شاتون انجام می‌پذيرد. شکل 1 پیستون، گژن‌پین و خار حلقوی تثبیت گژن‌پین در پیستون را نشان می‌دهد.

1-گژن‌پین 2-پیستون 3-خار حلقوی تثبیت گژن‌پین در پیستون
شکل 1-گژن‌پین، پیستون و خار حلقوی تثبیت گژن‌پین در پیستون

شاتون وظیفه انتقال حرکت خطی پیستون به میل‌لنگ و همچنین حرکت دورانی میل‌لنگ به پیستون را برعهده دارد. شکل 2 شاتون را نشان می‌دهد.

1-بوش سیلیکون-برنز شاتون 2-بدنه فولادی تولید شده به روش فورجینگ یا آهنگری 3-پیچ اتصال کپه‌یاتاقان شاتون 4-بخش‌های تقویتی شاتون 5-محل اتصال شاتون به محور متحرک میل‌لنگ
شکل 2-شاتون

شكل3 گژن‌پين تمام شناور را نشان مي‌دهد. در اين حالت گژن‌پين در شاتون و پيستون آزاد است و برای مهار کردن گژن‌پین در شاتون و پیستون و جلوگیری از خارج شدن آن از خارهاي حلقوي در دو سمت گژن‌پين استفاده شده است.

1-پیستون 2-گژن‌پین 3-خارهای حلقوی چپ و راست گژن‌پین 4-شاتون
شكل 3-گژن‌پين تمام شناور

وظیفه پیستون، تبدیل فشار ناشی از احتراق سوخت و هوا به نیروی مکانیکی است. به دلیل آنكه قسمت سر پيستون در معرض حرارت ناشي از احتراق سوخت و هوا است، لذا در طراحي پيستون قطر بالاي پيستون را مطابق شكل 4 كمي كوچكتر از قطر پايين آن در نظر مي‌گيرند و تقريباً پيستون به صورت مخروطي ساخته مي‌شود.

شكل 4-مخروطی بودن پيستون

با توجه به شكل 5 شيارهاي افقي و عمودي روي ديوارة پيستون ايجاد مي‌كنند تا بحث انبساط و انقباض پيستون و انعطاف پذيري آن در مقابل ضربات احتراق، بهينه سازی شود.

شكل 5-شيار افقی و عمودی پيستون

از طرفي قطر پيستون درجهت عمود برمحور گژن پين را بزرگتر از قطر پيستون درجهت گژن پين در نظر مي گيرند و به عبارتي پيستون را به صورت بیضوی مي‌سازند تا بعد از گرم شدن پيستون و ايجاد انبساط لازم، به دايره كامل تبديل مي گردد. لذا پیستون یک مخروط ناقص بیضوی است که به تدریج که گرم می‌شود شکل استوانه‌ای آن بیشتر می‌شود.

رينگ پيستون

برای جلوگيری از نشتی سوخت و هوای فشرده در زمان تراكم و گاز محترق شده در زمان احتراق از بالای پیستون به محفظه لنگ، از رينگ پیستون استفاده می‌شود تا منافذ بين سيلندر و پيستون را مسدود کند و به عنوان عامل آب‌بندي كننده ایفای نقش کند. مطابق شکل 6 از سمت بالای پیستون، رینگ‌های اول و دوم را رینگ‌های کمپرسی اول و دوم و رینگ سوم را رینگ روغنی می‌گویند.

1-رینگ‌های کمپرسی 2-رینگ روغنی 3-رینگ کمپرسی اول 4-رینگ کمپرسی دوم 5-رینگ روغنی
شکل 6-رینگ‌های کمپرسی و روغنی

رينگ‌هايی كه وظيفه جلوگيري از نشتی سوخت و هواي فشرده شده در زمان تراكم يا گاز محترق شده در زمان احتراق را برعهده دارند، رينگ هاي كمپرسي ناميده مي‌شوند و عملكرد آنها مطابق شكل 7 است.

1-بوش سیلندر 2-سوخت و هوای محترق شده در محفظه احتراق 3-پیستون
شكل 7-نحوه عملكرد رينگ كمپرسی

با توجه به شكل 7 ملاحظه ميشود كه در هنگام بالا رفتن پيستون مقداري گاز متراكم شده بين رينگ و پيستون قرار گرفته و باعث باز شدن رينگ مي‌شود. در اين صورت رينگ با نيروي بيشتري به جداره سيلندر چسبيده و از نشت سوخت و هواي فشرده شده جلوگيري مي‌شود. درهمين حالت قسمت پاييني رينگ نيز به جا رينگي چسبيده و از نشت سوخت و هواي فشرده شده از شيار جارينگي نيز جلوگيري مي‌شود. در هنگام پايين آمدن پيستون، فشار گاز درحال كاهش بوده و نيروي رينگ به تنهايی عمل آب‌بندی را انجام می‌دهد.
نحوه عملكرد رينگ روغنی نيز در شكل 8 نشان داده شده است.

1-فیلم روغن 2-بوش سیلندر 3-جهت حرکت پیستون 4-پیستون 5-جهت حرکت روغن 6-برگشت روغن به کارتل 7-رینگ کمپرسی اول 8-رینگ کمپرسی دوم 9-رینگ روغنی
شكل 8-نحوه عملكرد رينگ روغنی

همانگونه كه ملاحظه مي‌شود با وجود لبه شيبدار سطح جانبی رینگ کمپرسی دوم، هنگامی كه پيستون و رينگ به سمت بالا حركت مي‌كنند، رينگ بر روي لاية روغن روي جدارة سيلندر لغزيده و از جارو كردن روغن به سمت محفظه احتراق جلوگيری می‌کند، درحاليكه هنگام حركت رينگ و پيستون به سمت پايين، لبه تيز رينگ، روغن را از روي ديوارة سيلندر جارو کرده و به محوطه رینگ روغنی ارسال می‌کند و رینگ روغنی نیز با جارو کردن روغن روی جداره سیلندر، روغن را از طريق جا رينگي، سوراخ ها و شيارهاي جاررينگي به داخل پيستون و نهايتاً به درون كارتل هدايت مي‌کند. در اين صورت از باقي ماندن حجم زیاد روغن برروي جداره سيلندر و سوختن و ايجاد روغن سوزي و توليد دود آبي جلوگيري مي‌شود و تنها لایه‌ای نازک از روغن روی سطح سیلندر باقی می‌ماند که به آن فیلم روغن گفته می‌شود. از آنجایی که ضخامت این فیلم روغن بسیار کم است، حرارتی که ناشی از احتراق سوخت و هوا به آن منتقل می‌شود، این فیلم نیز عینا به بوش سیلندر منتقل می‌کند و بنابراین این فیلم روغن هرگز نمی‌سوزد و بلکه عامل روانکاری حرکت رینگ‌ها روی سطح سیلندر نیز است.
رینگ روغنی به صورت یکپارچه یا سه‌پارچه مطابق شکل 9 تولید و عرضه می‌شود.

1-لبه بالایی رینگ روغنی 2-لبه پایینی رینگ روغنی 3-فاصله‌انداز بین لبه‌های بالایی و پایینی 4-رینگ روغنی یک‌پارچه 5-فنر رینگ روغنی یک‌پارچه
شكل 9-انواع رينگ‌های روغنی

سيلندر
بلوک سیلندر، بدنه اصلی موتور را مطابق شکل 10 تشکیل می‌دهد.

شکل 10-بلوک سیلندر

در موتور از دونوع بوش سيلندر تر و خشك مطابق شکل 11 استفاده می‌شود كه در واقع بوش تر يا خشك تشكيل دهنده قسمت اصلی سيلندر است.

1-بوش خشک 2-بوش تر
شکل 11-بوش خشک و تر سیلندر

چنانچه مايع خنك‌كننده موتور با جداره بوش به طور مستقيم در تماس نباشد اين نوع بوش را بوش خشك گويند و اگر مایع خنک‌کننده موتور با جداره بوش در تماس باشد، این نوع بوش را بوش تر گویند.