بوش، پیستون، گژن پین چه قطعاتی هستند؟
*با ما (گروه بازرگانی فلاحی) همراه باشید.
بوش سیلندر، پیستون و گژن پین از جمله قطعات موتوری بوده که درون بلوک موتور جای گرفته و به نوعی بخش داخلی بلوک سیلندر را شکل می دهند. در موتورهای درون سوز (احتراق داخلی) مخلوط سوخت و هوا در محفظه احتراق واکنش داده و طی فرآیندی این انرژی شیمیایی به انرژی مکانیکی جهت حرکت خودرو تبدیل می شود.
در این مسیر پیستون، بوش و گژن پین نقش اساسی داشته به طوری که بر اثر انبساط گازهای داغ حاصل از احتراق با دما و فشار بالا، پیستون موتور به حرکت درآمده و کار حاصل می شود.
بوش پیستون کجاست؟
بوش پیستون، بخش سیلندری است که درون بلوک موتور جهت شکل گیری سیلندر قرار داده می شود. این قطعه یکی از قطعات کاربردی در آرایش بخش داخلی موتور می باشد. بوش به صورت استوانه ای تو خالی بوده که جایگاه آن حفره های موجود در بدنه سیلندر خودرو می باشد.
این قطعه، که به عنوان دیواره های سیلندر عمل می کند، سطحی کشویی برای رینگ پیستون جهت حرکت رفت و برگشتی پیستون داخل خود را تشکیل داده و این در حالی است که روان کننده درون آن حفظ می شود.
وظایف پیستون چیست؟
مهم ترین عملکرد این قطعه همان ویژگی عالی آن به عنوان سطح کشویی برای حرکت پیستون بوده و به طور کلی وظایف این قطعه را می توان به صورت زیر عنوان کرد:
- هدایت
- تشکیل محفظه احتراق
- هدایت احتراق
- گرفتن فشار احتراق
بوش پیستون از طریق پیستون و رینگ آن گرمای احتراق را دریافت و آن را به خنک کننده منتقل می کند. این قطعه همچنین از فرار گازهای متراکم و گازهای احتراق به بیرون جلوگیری می کند. بوش پیستون از لحاظ اینکه در مقابل فشار و دمای بالا در سیلندر مقاومت داشته باشد، بسیار اهمیت دارد.
پیستون بر اثر گازهای احتراق و فشار حاصل از آن ها در داخل سیلندر حرکت کرده و سیلندر در اینجا نقش سطحی کشویی برای حرکت رفت و برگشتی آن را دارد.
پیستون اولین قطعه ای است که در موتور خودرو به حرکت درآمده و انرژی حاصل از احتراق را منتقل می کند. پیستون جزئی استوانه ای شکل از موتور خودرو است که در داخل بوش سیلندر حرکت رفت و برگشتی داشته که این حرکت در اثر نیروی حاصل شده در فرآیند احتراق می باشد. این قطعه در واقع به عنوان انتهای متحرک محفظه احتراق عمل کرده و این در حالی است که انتهای ثابت محفظه احتراق سرسیلندر می باشد.
اجزای مختلف پیستون
پیستون از بخش های مختلفی تشکیل شده است که عبارتند از:
- تاج پیستون: تاج پیستون از قیمت‌های فوقانی آن به شمار می‌رود. شکل ظاهری این متناسب با سیلند و محفظه احتراق رابطه مستقیم دارد. طراحی مناسب و دقیق آن می‌تواند بر مخلوط گاز و هوا و قدرتی که از آن‌ها تولید می‌گردد، موثر باشد.
- سوراخ گژپین: این محل به انگشتی معروف بوده و محل ارتباط پیستون با شاتون به شمار می‌رود. سوراخ گژپین به صورت یک میله توخالی است که در آن گژپین قرار می‌گیرد.
- دامنه پیستون: این قسمت که با شاتون و میل لنگ در ارتباط است، به عنوان بخش پایینی پیستون در نظر گرفته شده و به سه شکل طراحی می‌گردد؛ بدون برش، با برش سطحی و با برش کامل. قطر دامنه گاهی بین نیم تا 7دهم میلی متر با تاج آن اختلاف دارد.
شیار رینگ: رینگ ها حلقه هایی هستند که همانطور که در شکل 3 مشاهده می شود، درون شیارهایی که بر روی پیستون تعبیه شده است، جای می گیرند.
هدف از قرارگیری این رینگ ها کاهش اصطکاک و جلوگیری از استهلاک، کاهش میزان تماس پیستون و سیلندر، انتقال حرارت از پیستون به سیلندر، محافظت از تراکم در بالای پیستون و همچنین کنترل مصرف روغن می باشد. بدین منظور این قطعات باید فاصله شعاعی مثبت و قابل پیش بینی را بین دیواره سیلندر و سطح محرک پیستون ایجاد کند.
انواع رینگ پیستون
رینگ‌های پیستون به بر اساس نوع کارایی خود به دو صورت تهیه و تولید می‌شوند:
- رینگ‌های تراکم
- رینگ‌های روغنی
تعداد رینگ متناسب با نوع و شرایط موتور متفاوت است. اما در هر پیستون از دو نوع رینگ استفاده می‌شود. در ادامه به توضیح هر یک از آن‌ها می‌پردازیم:
رینگ تراکم
این نوع از رینگ‌ها به رینگ‌های فشاری معروف هستند. رینگ‌های تراکم در هنگام انبساط و بالا آمدن پیستون، به دیواره ی بیرونی سیلندر چسبیده و از خروج گازهای حافظه احتراق جلوگیری می‌کنند. در هنگام پایین آمدن پیستون نیز رینگ‌ها به طور کامل دیواره را از روغن‌های روان کننده پاک کرده و از ورود آن‌ها به درون محفظه احتراق جلوگیری می‌کنند.
جنس رینگ‌های تراکم از چدن بوده و در مقابل گرما مقاوم هستند و خاصیت شکنندگی خیلی پایینی دارند. البته در موتور خودروهای سنگین برای تهیه رینگ تراکم از چدن‌های نشکن استفاده می‌کنند.
محل قرار گیری رینگ پیستون معمولا در قسمت بالایی پیستون و بالاتر از رینگ روغنی است. معمولا در این قسمت دو رینگ تراکم پشت سرهم قرار می‌گیرند تا وظایف خود یعنی پاک کردن روغن و ممانعت از خروج گازهای محفظه احتراق را به خوبی انجام دهند. یک لایه نازک از کروم یا اکسید بین سطح تماس رینگ تراکم و سیلندر قرار داده شده و با آن پوشیده شده است. این کار برای جلوگیری از ساییدگی دیواره سیلندر و رینگ تراکم است.
رینگ روغنی
رینگ‌های روغنی در پایین ترین شیارهای سیلندر قرار دارد. محل قرار گیری آن‌ها باید در نزدیکی سوراخ گژپین و در پایین رینگ‌های تراکم قرار گیرد. رینگ‌ها روغنی به صورت دهانه دار و سوراخ یا شیار دار تهیه می‌شوند. این دهانه به منظور تنظیم آن با قطر پیستون و قطر سیلندر است.
هدف از طراحی رینگ‌های روغنی به صورت شیاردار و سوراخ جلوگیری از انتشار روغن بر روی دیوار سیلندر و کاهش مقدار آن است. گاهی اوقات یک نمونه از رینگ روغنی را در پایین تر از سوراخ گژپین به منظور جلوگیری از انتشار کامل روغن قرار داده می‌شود.
شاتون متصل کننده میل لنگ به پیستون:
شاتون که متصل کننده میل لنگ به پیستون است، از طریق گژن پین به پیستون متصل می شود. نحوه اتصال بدین صورت است که بر روی بدنه پیستون حفره ای وجود دارد که گژن پین از طریق این حفره وارد پیستون می شود. سر کوچک شاتون نیز از دهانه باز پیستون بالا آمده و گژن پین بعد از عبور از حفره پیستون و وارد شدن به درون پیستون از این سر کوچک شاتون عبور کرده و بدین ترتیب شاتون به پیستون متصل می گردد.
در نتیجه پیستون نیروی احتراق را به شاتون منتقل می کند که در نتیجه آن، این نیرو به میل لنگ می رسد، و در نهایت میل لنگ نیز حرکت خطی پیستون ها را به حرکت دورانی تبدیل می کند.
معیوب بودن یکی از این قطعات می تواند مشکلات زیادی را برای خودرو بوجود آورد. یکی از مواردی که باعث روغن سوزی می شود، سائیدگی سیلندر و رینگ های پیستون می باشد.
در صورتی که سیلندر دچار سائیدگی شود، و به اصطلاح گشاد گردد، رینگ ها قادر به پاک و تمیز کردن کامل جداره سیلندر از روغن نبوده و در این صورت زمانیکه پیستون از بالا به پایین حرکت می کند، روغن در دیواره باقی مانده و وارد محفظه احتراق می شود و می سوزد. در این صورت از اگزوز خودرو دود آبی رنگ مشاهده خواهد شد.
جنس پیستون از چیست؟
پیستون‌ها از دو ماده تشکیل می‌شوند:
- چدن
- آلومینیوم
پیستون‌هایی که از چدن ساخته می‌شوند، دارای وزن و اندازه بزرگتری و همچنین انتقال حرارت کمتر و شکنندگی بالاتری نسبت به نوع آلومینیومی‌هستند. به همین دلیل این نوع از آن‌ها در خودروهای دیزلی ساخته می‌شوند.
پیستون‌هایی که از جنس آلومینیوم تهیه می‌گردند به دو روش ریخته گری یا آهنگری تولید می‌شوند. این نوع از آن‌ها بیشتر در خودروهای سواری کاربرد دارد.
پیستون‌های آلومینیومی‌حرارت را به سرعت بیشتری از خود عبور می‌دهند و شکنندگی کمتری دارند، به همین دلیل قیمت آن‌ها در بازار بیشتر است.
انواع پیستون‌های آلومینیومی
پیستون‌ها باید به گونه ای طراحی شوند که از لقی آن و سیلندر جلوگیری کند. به همین دلیل با طراحی‌های زیر از لقی و انبساط بیش از حد جلوگیری شده است.
- با شکاف عرضی: هدف از طراحی آن ممانعت از انتقال حرارت تاج به دامنه آن است و محل این شکاف در زیر رینگ روغن می‌باشد.
- با شکاف عمودی: این شکاف به دلیل کنترل انبساط تعبیه شده است. محل قرار گیری آن در طول پیستون و در قسمت دامنه است. نحوه عملکرد این شکاف بدین گونه است که در هنگام انبساط، دهانه شکاف با افزوده نشدن دامنه به قطر کوچکتر می‌شود.
- با تیغه فولادی: این نوع از تیغه‌ها با نام اینوار شناخته شده و از فولاد، نیکل و کربن ساخته می‌شود. این قطعه به صورت یک تیغه در سوراخ گژپین قرار داده می‌شود یا اینکه به صورت یک حلقه در بالای سوراخ قرار می‌گیرد.
مقایسه پیستون ریخته گری با آهنگری
هر یک از این پیستون‌ها به دلیل نوع طراحی و کارایی که دارند، در خودروهای متفاوتی استفاده می‌شوند. مثلا آن هایی که به نوع ریخته گری تولید می‌گردند در برابر گرما مقاومت کمتری داشته و در خودروهای با توان پایین استفاده می‌شوند.
اما در مقابل آن پیستون‌های آهنگری از دوام و مقاومت بیشتری برخوردار هستند. این نوع قطعات از بافت نزدیک به هم ساخته شده و استحکام بالایی دارد. به همین دلیل در خودروهای با توان بالا استفاده می‌شود.
نکته ای که در پیستون‌های ریخته گری باید مورد توجه قرار گیرد، انبساط آن در برابر گرماست. در واقع اگر این قطعه متناسب با سیلندر و محفظه احتراق انتخاب نشود، ممکن اس که منجر به حادثه‌های ناگواری گردد.
انواع پیستون
پیستون‌ها بر اساس نوع موتور، شکل، جنس و طرح دسته بندی می‌شوند. اگر بخواهیم آن‌ها را بر اساس موتور دسته بندی کنیم، به دو دسته زیر می‌رسیم:
پیستون‌های دو زمانه
این نوع از آن‌ها به دلیل موتورهای دوزمانه بیشتر در موتور سیکلت‌ها کاربرد داشته و کمتر در خودرو از ان‌ها استفاده می‌گردد. البته در خودروهای کوچک با موتورهای کم حج م نیز از آن‌ها استفاده می‌شود. نوع دو زمانه آن معمولا از آلومینیوم ساخته شده و فشاری بیشتری در هر سیکل موتور به دلیل حرکت رفت و برگشتی تحمل می‌کند.
پیستون‌های چهار زمانه
این نوع از آن‌ها که در خودروها استفاده شده و در موتورهای چهار زمانه کاربرد دارند. همچنین آلیاژی که برای ساخت آن‌ها به کار می‌رود از چدن و آلومینیوم است که به دلیل نوع طراحی فشار کمتری از گازهای احتراق به آن‌ها وارد می‌شود.
انواع پیستون بر اساس شعاع دامنه
انواع آن با توجه به دامنه عبارت اند از :
- کامل: در این نوع از آن‌ها با میل لنگ توسط یک شاتون در ارتباط بوده و هیچگونه برشی بر روی آن وجود ندارد.
- با برش نیمه: در این نوع از آن‌ها برشی تا نیمه بر روی بدنه آن ایجاد شده و وزنه‌های تعادل میل لنگ نیز این شیارها رد شده اند. طول شاتون در این نوع از آن‌ها نسبته به نوع کامل آن متوسط تر و کوتاه تر است.
- با برش کامل: با کوتاه تر شدن شاتون، فاصله میل لنگ با پیستون کم تر می‌شود. به همین دلیل یک برش کامل بر روی ان ایجاد شده تا میل لنگ با آن برخورد نداشته باشد.
انواع پیستون بر اساس تاج
در گذشته تنها یک نوع از آن یعنی با تاجی صاف تولید می‌شد. با گذشت زمان و تاثیر این قسمت بر سیلندر، فضا وکیفیت احتراق، استحکام و انبساط آن انواع دیگر از تاج متناسب با نوع موتور تهیه و تولید شد:
- سر صاف: ساده ترین نوع از تاج خا به شمار می‌آیند که صاف و یک دست هستند.
- سر محدب: این نوع تاج به شکل محدب یا گنبدی شکل بوده و از استحکام بالا و وزن پایینی برخوردار است.
- سر مقعر: شکل ظاهری تاج آن گود بوده و به صورت مقعر است. این نوع از تاج‌ها در سر شمع یا گود کردن سوپاپ‌ها کاربرد دارد.
در برخی از خودروها که دارای تایمینگ هستند، با ایجاد شیارهایی بر روی تاج از برخورد سوپاپ با آن جلوگیری می‌کنند.
خرابی‌های پیستون
ممکن که بنا به دلایل متفاوتی پیستون‌ها دچار خرابی و ناقص گردند. هر نوع مشکلی در آن‌ها ممکن است منجر به بروز مشکل در خودرو گردد.
1. ذوب شدگی
گاهی اوقات ممکن است بنا به دلایل زیر این قطعه و سیلندرها دچار ذوب شدگی و سایش شوند:
- ممکن است که در زمان بندی تذریق سوخت، اشتباهی پیش آمده باشد.
- درز میان سیلندر و پیستون به صورت اشتباه یا ناقص بسته شده باشد.
- عملیات احتراق در زمان درستی انجام نگرفته باشد یا دچار اختلال گردیده باشد.
- نازل‌های تزریق خراب شده یا دچار آسیب و صدمه گشته باشند.
- ممکن است که تزریق کم یا بیش از اندازه انجام شده باشد.
بنابراین هر گونه مشکل یا تاخیر در زمان بندی تزریق، احتراق و جرقه زنی شمع می‌تواند منجر به بروز چنین حوادثی گردد.
2. ترک خوردگی
همانطور که می‌دانید جنس پیستون‌ها به گونه ای است که احتمال ترک خوردگی در آن‌ها وجود دارد. از طرفی هر گونه عواملی که موجب ذوب شدن آن می‌شوند، می‌توانند در ترک خوردن آن نیز نقش داشته باشند. علاوه بر این عوامل تاثیر گذاری چون مشکل یا عدم دقت در ریخته گری، خنک کاری غیر اصولی و کمتر از مقدار استاندارد در فضای کارتر و عدم تنظیم فشار وارده بر آن می‌تواند منجر به اتفاقات و حوادث ناگواری گردد.
3. فرسایش شعاعی
هنگامی‌که کنار‌ها، دیواره و تاج آن دچار خوردگی شود، به اصطلاح به آن فرسایش شعاعی گفته می‌شود. در هنگام فرسایش شعاعی نظم لقی‌ها برهم خورده و مشکلاتی را برای سیلندر و بوش سیلندر در پی خواهد داشت. این موضوع ممکن است به دلایل زیر اتفاق افتد:
- ممکن است که عملیات فشرده سازی به طور ناقص انجام شده و فشار مناسب و استاندارد بر پیستون وارد نشده باشد.
- ممکن است که احتراق در لحظه مناسب یا به صورت کامل اتفاق نیافتاده باشد.
- ممکن است که اندازه پیستون و سیلندر با یکدیگر متناسب نباشند.
- ممکن است که در زوغن مواد خورنده وجود داشته باشند.
4. خرابی رینگ
بنابراین هرگونه مشکل در آن می‌تواند منجر به ایجاد خرابی در پیستون گردد. خرابی رینگ‌ها نیز ممکن است به دلایل زیر باشد:
- ممکن است که کناره‌های رینگ صاف شده باشند.
- احتمال دارد که درزگیری به صورت کامل اتفاق نیافتاده باشد و سوخت از کناره‌های آن عبور کند.
- ممکن است که مونتاژ آن‌ها به درستی انجام نشده باشد.
از جمله مشکلاتی که در صورت عدم عملکرد مناسب رینگ‌ها اتفاق می‌افتد،می‌توان به عدم تمیز کردن روغن از سر سیلندر و ایجاد روغن سوزی در محفظه احتراق اشاره کرد.
