به طور کلی همه موتورهای احتراق داخلی به دلیل حرکت پیستون ها کار می کنند که تحت تأثیر انرژی حرارتی قرار می گیرند و در نهایت انرژی مکانیکی دریافت می شود. رینگ های پیستون یک عنصر حیاتی در گروه سیلندر-پیستون هستند که وضعیت آن عملکرد پایدار موتور احتراق داخلی، مصرف سوخت، حفظ سطح روغن و غیره را تعیین می کند. در این مقاله لوازم یدکی کیا خواهید آموخت که رینگ پیستون چیست و چگونه در پیستون کار می کند؟ و با انواع مختلف رینگ پیستون و عملکرد آنها آشنا خواهید شد.
رینگ پیستون چیست؟
رینگ های پیستون قطعاتی هستند که روی پیستون ها نصب می شوند. معمولاً از دو حلقه فشاری و یک حلقه کنترل روغن استفاده می کنند. شکل رینگ ها به صورت دایره ای است و برای نصب بر روی پیستون از برش استفاده می شود که با نصب پیستون ها در سیلندرها کاهش می یابد. اگر پیستون های موتور مجهز به رینگ نبودند، موتور به سادگی به دلیل فشرده نبودن و همچنین به دلیل پر شدن سیلندر با روغن و هدر رفتن سریع آن کار نمی کرد.
به عبارت ساده، رینگ پیستون یک مهر و موم بین پیستون و دیواره سیلندر ایجاد می کند که از ورود گازهای احتراق تحت فشار به مخزن روغن جلوگیری می کند. آنها همچنین با جلوگیری از ورود روغن بیش از حد به محفظه احتراق و سوختن، مصرف روغن را تنظیم می کنند. رینگ هایی که به درستی کار می کنند برای حداکثر قدرت و کارایی موتور حیاتی هستند.
هدف اصلی رینگ پیستون اطمینان از فشار طبیعی در سیلندر با فشار محکم بر روی دیواره سیلندر و همچنین جلوگیری از هدر رفتن روغن و تخلیه آن به داخل حوض است. همچنین، رینگ ها گازهای دمشی را در خود نگه می دارند، اما تنها در صورتی که گروه سیلندر-پیستون سایش نداشته باشد. ام کو پارت مرجع فروش لوازم یدکی بی ام و در ادامه به نحوه کار پیستون ها پرداخته است.
وظایف اصلی رینگ پیستون
- محفظه احتراق را آب بندی کنید تا کمترین تلفات گازی به محفظه میل لنگ وجود داشته باشد.
- بهبود انتقال حرارت از پیستون به دیواره سیلندر.
- حفظ مقدار مناسب روغن بین پیستون و دیواره سیلندر
- تنظیم مصرف روغن موتور با خراش دادن روغن از دیواره سیلندر به سمت کاروان.
- اکثر رینگ های پیستون از چدن یا فولاد ساخته می شوند.
نحوه کار رینگ پیستون
بیشتر پیستون های خودروی استوک دارای سه حلقه هستند. حلقه های بالا و دوم وظیفه فشار محکم به دیواره سیلندر و آب بندی محفظه احتراق را بر عهده دارند و گازهای احتراق را در داخل و خارج نگه می دارند.
رینگ روغن در مسیر پایین سیلندر، روغن را از دیواره سیلندر می خراشد و آن را به مخزن روغن برمی گرداند. از آنجایی که یک لایه بسیار نازک از روغن رابط رینگ/دیوار سیلندر را روان می کند، طبیعی است که مقداری روغن در حین احتراق بسوزد. با این حال، مصرف روغن «عادی» به موتور بستگی دارد.
با توجه به مطالب فوق می توان به نتایج زیر دست یافت:
- خواص فشرده سازی عایق بندی کامل محفظه احتراق، اطمینان از فشار مورد نیاز در داخل سیلندر، در نتیجه دستیابی به گشتاور پایدار و مصرف سوخت بهینه.
- صرفه جویی در روغن موتور به لطف حلقه خراش دهنده روغن، یک فیلم موثر بر روی سطح سیلندر ایجاد می شود، روغن اضافی نمی سوزد بلکه از طریق حلقه وارد میل لنگ می شود.
- تبادل حرارت رینگ های پیستون با انتقال آن به سیلندرها که به دلیل تماس خارجی با مایع خنک کننده خنک می شوند، به طور موثر گرما را از پیستون حذف می کنند.
انواع رینگ پیستون
رینگ های پیستون بر اساس عملکرد و قابلیت استفاده تولید و طبقه بندی می شوند. استفاده اولیه از رینگ پیستون برای آب بندی محفظه (جایی که پیستون در حال حرکت است) است که می تواند محفظه احتراق دو زمانه یا موتور 4 زمانه باشد. موتورهای دریایی دارای سه یا چند نوع حلقه هستند که بر روی محیط پیستون نصب می شوند. ام کو پارت مرجع فروش لوازم یدکی هیوندا در ادامه انواع رینگ را بررسی کرده است.
امروزه دو نوع رینگ پیستون بر روی پیستون نصب می شود:
- تراکم
- روغنی
رینگ تراکم
رینگ تراکم در بالای اسکراپر روغنی به تعداد دو تکه نصب می شوند. درک این نکته مهم است که این فقط یک حلقه فلزی نیست که برای آب بندی محفظه احتراق طراحی شده است. زیرا حلقه تراکم در انتقال حرارت بین پیستون و آستر نقش دارد و همچنین ارتعاشات پیستون را به دلیل رانش جانبی جذب می کند.
رینگ تراکم می تواند سه نوع باشد:
- با لبه L شکل در ناحیه قفل؛
- با یک منطقه مسطح؛
- بخش پیچ خورده – هر دو انتهای حلقه مورب هستند و فقط یک لبه را با یکدیگر لمس می کنند.
محصولات با برآمدگی L شکل بسته به حالت کار موتور می توانند توانایی آب بندی را تغییر دهند: هنگامی که فشار گاز افزایش می یابد، نیروی وارد بر حلقه افزایش می یابد و سیلندر را محکم تر محاصره می کند و هنگامی که فشار کاهش می یابد، نیرو کاهش می یابد و اصطکاک بین سیلندرها به ترتیب کاهش می یابد. این رویکرد باعث می شود تا فشرده سازی لازم در زمان مناسب و در حالت ورودی و خروجی برای کاهش اصطکاک و افزایش منبع CPG فراهم شود.
رینگ تراکم دوم شکل معمولی دارد، فقط رینگ بالایی را تکمیل می کند، زیرا علاوه بر این، محکم بودن را تضمین می کند، در برابر انفجار محافظت می کند و از ورود روغن به سیلندر به دلیل رانش معکوس جلوگیری می کند.
برخی از این رینگ ها به منظور تخلیه بهتر روغن از دیواره های آستر به صورت اریب ساخته می شوند و در موتورهای مدرن، حلقه ها کاملاً بدون شکاف ساخته می شوند.
رینگ روغنی
رینگ روغن در زیر نوع تراکم نصب شده است. ماهیت کار رینگ در نام آن است – حذف اضافی روغن از دیواره های سیلندر. به محض اینکه رینگ از روی سطح عبور می کند، ضخامت چندین میکرون باقی می گذارد که برای افزایش طول عمر CPG و حفظ دما در محدوده تحمل لازم است. برای حذف روغن، رینگ ها به صورت منبسط کننده های شعاعی یا محوری ساخته می شوند. برخی از خودروسازان از دو رینگ روغن استفاده می کنند.
پوشش رینگ
برای جلوگیری از سایش سریع، از پوشش های مختلفی بر روی رینگ های تراکم استفاده می شود. این پوشش همچنین بر فرسودگی تأثیر می گذارد. اصطلاح سایش به معنای حذف سریع بی نظمی های رینگ های جدید است. رینگ ها و دیواره سیلندر در نو بودن دارای بی نظمی های خاصی هستند و کاملاً جا نمی شوند، اما پس از مدتی این بی نظمی ها از بین می روند تا تناسب بسیار بهتری حاصل شود.
مواد نسبتاً نرمی مانند گرافیت، فسفات و اکسید آهن که به سرعت ساییده می‌شوند، اغلب برای پوشاندن رینگ ها استفاده می‌شوند و در نتیجه به این سایش کمک می‌کنند. سرعت ساییدگی در سوراخ سیلندر را می توان با کروم کاری حلقه بالایی به جای سوراخ کاهش داد. با این حال، یک رینگ کروم اندود نباید همراه با سوراخ آبکاری شده یا خطی سخت شده استفاده شود.
پوشش رینگ نیز خاصیت جذب روغن خوبی دارد. آنها مقداری روغن را جذب می کنند، بنابراین روانکاری رینگ را بهبود می بخشند. پوشش ها همچنین از خراشیدن رینگ جلوگیری می کنند. خراشیدگی ناشی از تماس فلز با فلز، دمای محلی بالا و جوشکاری با ناحیه کوچک واقعی حلقه و فلز دیواره سیلندر است.
رینگ های پیستون از چه چیزی ساخته شده اند؟
رینگ های پیستون از چدن آلیاژی ریزدانه ساخته شده اند. این ماده دارای مقادیر بسیار خوبی در برابر حرارت و مقاومت در برابر سایش است که در ساختار گرافیتی آن ذاتی است. خاصیت ارتجاعی این ماده همچنین برای ایجاد انبساط و فشرده سازی شعاعی که برای مونتاژ و برداشتن حلقه مورد نیاز است و به ویژه برای ایجاد فشار انعطاف پذیر بر روی دیواره سیلندر کافی است.
شکاف رینگ پیستون
رینگ های پیستون دارای شکافی هستند تا در شیارهای پیستون نصب شوند و در صورت فرسودگی با انبساط آن ها جدا شوند. این شکاف فشار شعاعی را در برابر دیواره سیلندر تضمین می کند و در نتیجه آب بندی موثری برای جلوگیری از نشت فشار احتراق سنگین دارد.
این شکاف باید بررسی شود اگر به دلیل سایش سوراخ سیلندر خیلی زیاد باشد، فشار شعاعی کاهش می یابد. برای بررسی این شکاف، کربن را از انتهای حلقه تمیز کنید و سپس آن را با سنج های حسگر بررسی کنید. این شکاف ممکن است در ناحیه 0-178-0-50 میلی متر باشد که توسط قطر سوراخ کنترل می شود، اما از 1 میلی متر در هر 100 میلی متر قطر سوراخ تجاوز می کند، باید حلقه های جدیدی نصب شود.
شکاف بین رینگ و شیار در پیستون نیز باید توسط سنج های حسگر بررسی شود. این شکاف معمولاً برای رینگ های تراکمی 0-038-0.102 میلی متر و برای رینگ های کنترل روغن کمی کمتر است.
سایش در شیارهای رینگ پیستون باعث بالا و پایین رفتن رینگ ها در تمام طول حرکت پیستون می شود، بنابراین باعث ایجاد یک عمل پمپاژ و در نتیجه مصرف روغن سنگین می شود. اگر این شکاف بیش از حد باشد، دمیدن بیش از حد گاز، از دست دادن فشرده سازی نیز رخ می دهد.
در حین سرویس، رینگ پیستون ممکن است برخی از خواص الاستیک خود را از دست داده باشد که به این دلیل فشار شعاعی بر روی دیواره سیلندر کاهش می یابد. این خاصیت را می توان با فشار دادن حلقه فرسوده و حلقه جدید مانند شکل به هم بررسی کرد و مشاهده کرد که شکاف حلقه فرسوده بیشتر از حلقه جدید بسته می شود یا خیر.
خرابی رینگ های معمولی
در حین کار موتور احتراق داخلی، پیستون ها و رینگ ها به تدریج فرسوده می شوند و پس از آن غیر قابل استفاده می شوند. نقص اصلی افزایش شکاف بین رینگ و سیلندرهاست که باعث ایجاد مشکل در راه اندازی موتور، افزایش مصرف سوخت، کاهش شدید قدرت، ایجاد فشار بیش از حد در مخزن روغن می شود.
اغلب، رانندگان با اثری مانند وقوع حلقه ها مواجه می شوند. این فرآیند با این واقعیت توضیح داده می شود که به دلیل گرم شدن بیش از حد موتور یا رسوب روغن، رینگ ها خاصیت ارتجاعی خود را از دست می دهند، به این معنی که تمام خواص حلقه ها از بین می رود.
علیرغم اینکه در بیشتر موارد با استفاده از کربن زدایی موتور می توان وقوع حلقه ها را اصلاح کرد. برای جلوگیری از این فرآیند از قوانین زیر استفاده کنید:
- سعی کنید تا حد امکان از ماشین استفاده کنید و همچنین از قوانین گرم کردن موتور غافل نشوید.
- فقط از روغن موتور با کیفیت بالا با تحمل طبق طبقه بندی برای یک موتور خاص استفاده کنید (مخصوصاً اگر موتور دیزلی با فیلتر ذرات و انژکتورهای واحد باشد).
- اجازه ندهید موتور بیش از حد گرم شود، زیرا عواقب آن بسیار گران است، حداقل در تعویض روغن و مایع خنک کننده، و همچنین تعویض واشر سر سیلندر با سنگ زنی صفحه سر.
فراموش نکنید که کیفیت حلقه ها نه تنها بر منبع، بلکه بر مقاومت در برابر دماها و بارهای بحرانی نیز تأثیر می گذارد.
عواقب ساییدگی رینگ های پیستون
عواقب ساییدگی رینگ پیستون اغلب مشابه سایر خرابی هاست، بنابراین باید یک تشخیص با کیفیت بالا به شکل اندازه گیری تراکم و بررسی نشت هوا در سیلندر انجام شود.
جزئیات بیشتر در مورد عواقب:
- هنگامی که موتور گرم نمی شود، شکاف افزایشی بین پیستون و سیلندر ایجاد می شود، و تنها به دلیل گرم شدن، به ترتیب، انبساط قطعات ساینده، کاهش می یابد. سایش اولیه حلقه ها فقط در یک موتور سرد ظاهر می شود و پس از آن موتور به طور پایدار کار می کند. می توانید اثر دود مایل به آبی را در سرعت بیکار مشاهده کنید.
- افزایش مصرف سوخت با کاهش قدرت افزایش فاصله به معنای از دست دادن خواص تراکم است، که به معنای فشار کم – راندمان کم است که برای دستیابی به آن به سوخت بیشتری نیاز دارد.
- موتور سه گانه فشرده سازی کم لزوماً با سه گانه همراه است. این نه تنها برای راننده و سرنشینان ناراحت کننده است، بلکه باعث افزایش سرعت ساییدگی پایه های موتور و سایر اتصالات می شود.
می توانید با قرار دادن دست خود روی لوله اگزوز یا ورقه تمیز وضعیت رینگ ها را بررسی کنید. اگر لکه روغنی پیدا کردید، مشکل بیشتر است.
انتخاب و تعویض رینگ های پیستون
لطفا توجه داشته باشید که به دلیل عوامل زیر به شدت از تعویض رینگ پیستون جدا از پیستون خودداری می شود:
- در حین کار، سیلندر به طور ناهموار فرسوده می شود و بیضوی می شود.
- پیستون ها نیز می توانند تغییر شکل دهند، به خصوص اگر بیش از حد گرم شوند. شیارهای رینگ پیستون می توانند بزرگتر شوند و نصب رینگ های جدید را غیرممکن می کند.
بلوک سیلندرها باید برای بازرسی داده شود، جایی که بعد از آن مشخص می شود که آیا سیلندر در محدوده تلرانس های بیضی قرار دارد؟ آیا نیاز به اعمال تازه است یا اینکه آیا نیاز به سوراخ کردن برای اندازه تعمیر است.
چگونه رینگ های پیستون را برداشته و جاسازی کنیم؟
رینگ های پیستون باید با دقت از پیستون با ابزار جداسازی و نصب مخصوص یا با سه نوار برنجی جدا شوند. این ابزار حلقه را گسترش می دهد تا به راحتی از پیستون خارج شود. در حالت دوم، سه نوار در اطراف محیط پیستون قرار گرفته و رینگ ها روی آنها قرار می گیرند.
نوارها را می توان بیرون کشید و رینگ را داخل شیار انداخت. کمپرسور رینگ برای فشرده سازی رینگ ها برای قرار دادن آن در داخل سیلندر در حین مونتاژ پیستون و سیلندر استفاده می شود. شکاف های رینگ ها نباید در یک راستا باشند، بلکه باید به گونه ای باشند که از نشت جلوگیری شود.
انتخاب رینگ پیستون مناسب
اگر بودجه شما اجازه تعمیرات اساسی را نمی دهد، می توانید پیستون های مقرون به صرفه را نصب کنید. اما همیشه رینگ های با کیفیت بالا را استفاده کنید. در مورد عوامل انتخاب:
- هزینه. رینگ ها هر چه ارزانتر باشند کیفیت آنها کمتر است. رینگ های ارزان قیمت از چدن بی کیفیت ساخته شده اند. که در حین نصب می تواند خود را به شکل شکستن حلقه نشان دهد.
- شرکت تولید کننده. به شدت توصیه می شود که تولید کنندگان معتبر را انتخاب کنید.
- ظاهر بسته بندی و خود رینگ ها. به نحوه بسته بندی رینگ ها، کیفیت بسته بندی، وجود هولوگرام، دستورالعمل نصب و نحوه ساخت رینگ ها توجه ویژه ای داشته باشید.
