رینگ پیستون (رینگ موتور)

رینگ‌های پیستون (رینگ‌های موتور) در شیارهای پیستون چفت می‌شوند تا فضای بین پیستون و دیواره سیلندر را به خوبی آب‌بند کنند.در این مقاله سعی کردیم تا درباره ی پیستون و انواع آن صحبت کنیم با ما در ادامه همراه باشید.

1. ایجاد یک آب‌بند فشاری به منظور جلوگیری از فرار (Blow-by) گازهای سوخته‌شده. Blow-by نامی است که به معنای فرار گازهای اگزوز از درون محفظه احتراق از لابه‌لای پیستون و ورود آن‌ها به محفظه میل‌لنگ است.
2. تشکیل مسیر اصلی برای هدایت حرارت از تاج پیستون به سمت دیواره‌های پیستون.
3. کنترل جریان روغن به سمت پایین و خود رینگ‌ها به مقداری اندک و در عین حال، جلوگیری از ورود مقادیر زیاد به محفظه احتراق که منجر به تولید پسماند و کربونیزه‌شدن می‌شود.

انواع رینگ‌های پیستون

انواع رینگ‌های پیستون به شرح زیر است:

1. رینگ‌های تراکمی

• رینگ‌های سوراخ‌شده به صورت معکوس و تراش‌خورده
• رینگ‌های دماغه‌ای

2. رینگ‌های کنترل روغن

• نوع چدنی شیاردار یک‌تکه
• نوع فولاد فشرده یک‌تکه
• نوع ریل فولادی سه‌تکه با امتداددهنده

رینگ‌ پیستون‌های تراکمی چیست؟

در موتورهای امروزی، دو یا سه رینگ تراکمی در درون شیارهای بالایی تعبیه شده است. تعداد رینگ‌های تراکمی معمولاً باعث می‌شوند تا نسبت تراکم بهتر شود. یک رینگ کنترل روغن نیز در شیار پایینی پیستون قرار می‌گیرد. معمولاً رینگ پیستون‌های دوم و سوم به صورت زاویه‌دار قرار می‌گیرند تا روغن، بهتر آب‌بند شود.

بیشتر بخوانید:پیستون

از رینگ‌های تراکمی با کناره شیب‌دار برای کنترل مشکلی چسبیدن رینگ موتور در موتورهایی که توان خروجی زیاد دارد، استفاده می‌شود. این رینگ‌ها را نباید در شیارهایی به غیر از شیارهایی در همان مقطع قرار داد. یک نمونه رینگ‌های پیستون هم وجود دارند که مرز آن‌ها توخالی است (Ridge-dodger Rings). این رینگ‌ها دارای یک پله کوچک هستند که به طور خاص برای موتورهای خورده‌شده طراحی شده‌اند. در این مدل، وقتی که رینگ تراکم اصلی کنار می‌رود، این قسمت توخالی باقی می‌ماند.

در بسیاری از موارد، رینگ‌های کنترل روغن دارای چندین شیار هستند. روغن اضافی از طریق سوراخ‌های موجود در شیار پیستون به درون پیستون می‌روند و آشغال‌های جمع‌شده را با خود به بیرون هدایت می‌کنند. در عین حال، مقدار روغن کافی برای روانکاری دیواره‌های سیلندر باقی می‌ماند. در رینگ‌های کنترل روغن نسبت به رینگ‌های تراکمی، فشار شعاعی اندکی بیشتر است.

رینگ‌های سوراخ‌شده در جهت معکوس و تراش‌خورده

در بسیاری از موتورهای مختلف از این نوع رینگ‌های پیستون به عنوان رینگ‌های بالایی و رینگ تراکمی دوم استفاده می‌شود. در حین مرحله مکش، همان‌گونه که در شکل هم دیده می‌شود، رینگ در اثر نیروهای داخلی که به واسطه برش یک گوشه از رینگ‌ها به وجود می‌آید، اندکی می‌پیچد.

بنابراین، رینگ‌ها با حرکت به سمت پایین، روغن‌های باقی‌مانده بر روی دیواره‌های سیلندر را توسط رینگ‌های کنترل روغن جمع کرده و می‌روبند. در حین مرحله تراکم، یعنی زمانی که رینگ‌ها رو به بالا حرکت می‌کنند، بر روی لایه روغنی که بر روی دیواره روغن جمع شده است، سُر می‌خورند. بنابراین، مقدار روغن کمتری به درون محفظه احتراق فرستاده می‌شود.

در حین مرحله توان که در شکل نشان داده شده است، فشار احتراق باعث می‌شود تا پیچش رینگ‌ها از هم باز شود و بنابراین، رینگ‌ها تماس کاملی با سطح دیواره‌های سیلندر پیدا کرده و در نتیجه آب‌بندی به صورت مؤثری انجام می‌شود. در مرحله خروج گازها نیز همان کارهایی انجام می‌شود که در مرحله تراکم انجام شده است.

رینگ‌های دماغه‌ای

رینگ دماغه‌ای نوع خاصی از رینگ‌های تراکمی است که دارای سطح مقطعی L-شکل است. این رینگ‌ها سطح دماغه‌ای پیستون را پوشانده یا به عنوان حفاظی بر روی آن عمل می‌کنند. این سطح، قسمتی از پیستون است که بین شیار رینگ بالایی و سطح بالای پیستون قرار دارد.

در این قسمت، مقدار مشخصی از مخلوط هوا و سوخت نگه داشته می‌شود که نمی‌سوزد، زیرا دیواره پیستون و خود پیستون این بخش از مخلوط سوخت و هوا در زیر نقطه احتراق را خنک می‌کنند. این مخلوط هوا و سوختی که سوخته نمی‌شود، به درون موتور می‌رود و می‌تواند مه ایجاد کند.

در صورتی که از رینگ دماغه‌ای بر روی پیستون‌هایی استفاده شود که بالای آن‌ها پخ خورده است، این فضا از بین می‌رود و در نتیجه، مقداری از مخلوط هوا و سوخت سوخته‌نشده‌ای که از سیلندر خارج می‌شود، کمتر می‌شود. این کار باعث می‌شود تا توان اسب بخار موتور در حدود 10 درصد بیشتر شود.  

استفاده از رینگ دماغه‌ای همچنین باعث می‌شود تا در مرحله توان، آب‌بندی نیز به خوبی انجام شود. زمانی که احتراق آغاز می‌شود، فشار به سرعت بر روی لبه بالایی رینگ وارد می‌شود و نیرویی به سمت بیرون وارد می‌کند. بنابراین، آب‌بندی بهتری با دیواره پیستون صورت می‌گیرد.

چرا دو رینگ تراکمی؟

معمولاً ار دو رینگ موتور تراکمی بر روی پیستون استفاده می‌شود. در مرحله توان، مقدار فشار تا حد kgf/cm² 70 زیاد می‌شود و اگر فقط از یک رینگ تراکمی استفاده شده باشد، این رینگ به سختی می‌تواند این فشار را تحمل کند.

در صورتی که از دو رینگ استفاده شود، این فشار بر روی این دو رینگ تقسیم می‌شود. بنابراین، بار روی رینگ بالایی کم شده و فشار خیلی زیادی را بر روی دیواره سیلندر وارد نمی‌کند. سایش رینگ و سیلندر نیز کمتر می‌شود.

رینگ‌های کنترل روغن چیست؟

در بعضی از شاتون‌ها یک حفره برای جداکردن روغن تعبیه شده است که در هر بار دوران گژن‌پین، روغن را از تشتک روغن بر روی دیواره سیلندر جدا می‌کند. برای آن‌که مقدار روغن بیشتر به دیواره سیلندر برسد، وجود این حفره ضروری است. این مقدار روغن باید جدا شده و به تشتک روغن برگردد. در غیر این صورت، این روغن به محفظه احتراق وارد شده و در آن‌جا می‌سوزد.

در این صورت، مصرف روغن موتور بیشتر می‌شود و بنابراین، باید در بازه‌های زمانی کمتری روغن به موتور اضافه نمود. همچنین، در صورتی که روغن بسوزد، شمع‌ها کثیف شده، احتمال ضربات بیشتر شده و از عملکرد رینگ‌های فشاری نیز ممانعت به عمل می‌آید.

به جای آن‌که تدابیری برای خنک‌کاری، آب‌بندی، تمیزکاری و روانکاری دیواره‌های سیلندر بیاندیشیم، باید هر بار روغن را از روی دیواره سیلندر جمع کرد تا به محفظه احتراق وارد نشود. این کار با استفاده از رینگ کنترل روغن انجام می‌شود.

1. نوع چدنی شیاردار یک‌تکه

در این نوع از رینگ‌ پیستون‌ها (رینگ‌های موتور) شیارهایی بین سطوح بالایی و پایین که روی دیواره سیلندر حرکت می‌کنند، تعبیه شده است. روغنی که از دیواره پیستون جدا می‌شود، به سمت شیارهای موجود در پشت شیارهای رینگ روغن در پیستون حرکت کرده و از آن‌جا به سمت کارتر روغن بر می‌گردد.

برخی از این مدل رینگ‌ها را به همراه رینگ‌های امتداددهنده نصب می‌کنند. فنرهای امتداددهنده مقدار فشار رینگ بر روی دیواره سیلندر را افزایش می‌دهند که این امر، خود منجر به بهبود در تأثیر روغن‌زدایی می‌شود.

2. مدل فولاد فشرده یک‌تکه

از رینگ‌های کنترل روغن از مدل فولاد فشرده یک‌تکه بیشتر در موتورهایی استفاده می‌شود که دیواره سیلندر آن‌ها ساییده شده است. این مدل رینگ‌ها به جای چدن، از فولاد فشرده ساخته می‌شوند. این رینگ‌ها می‌توانند صرفاً یک طرف شیار رینگ در پیستون را در یک زمان مشخص آب‌بند کنند. بنابراین، یک مسیر باز می‌ماند که روغن از آن‌جا به سمت بالا و به سمت محفظه احتراق حرکت می‌کند.

3. نوع ریل فولادی سه‌تکه با یک امتداددهنده

در رینگ‌های کنترل روغن از مدل ریل فولادی سه‌تکه، فنرهای امتداددهنده بر روی ریل‌ها نیرو وارد کرده و نه تنها باعث می‌شوند تا این ریل‌ها به سمت بالا و در تماس با دیواره‌های سیلندر قرار گیرند، بلکه آن‌ها را به سمت بالا و پایین در برابر قسمت‌های بالایی و پایینی شیارهای رینگ در پیستون حرکت می‌دهند. این کار باعث می‌شود تا آب‌بند مؤثرتری در این سه نقطه اساسی ایجاد شده و کنترل روغن به شکل مؤثرتری انجام شود.

چرا فقط یک عدد رینگ کنترل روغن؟

در موتورهای به کار رفته در خودروهای سواری قدیمی‌تر، معمولاً از چهار رینگ پیستون بر روی پیستون‌هایی با دامن بلندتر استفاده شده است. دو رینگ پایینی همان رینگ‌های کنترل روغن هستند. اما بعد از استفاده از خطوط هود در پایین، تعداد رینگ‌ها کمتر شده و از سه رینگ استفاده شده است.

با توجه به این‌که به منظور تحمل فشار بالایی که در محفظه وجود دارد، لازم است تا از دو رینگ تراکمی استفاده شود، بنابراین فقط می‌توان از یک رینگ کنترل روغن استفاده نمود. با توجه به بهبودهایی که در زمینه ساخت و تولید صورت گرفته است، و همچنین با توجه به اینکه رینگ‌های کنترل روغن امروزی عملکرد بهتر و مؤثرتری دارند، بنابراین می‌‌توان صرفاً از یک رینگ کنترل روغن هم استفاده نمود.

پوشش رینگ

برای آن‌که رینگ‌های تراکمی سریع ساییده و خورده نشوند، روی آن‌ها را با پوشش‌های مختلفی می‌پوشانند. این پوشش‌ها همچنین بر روی خوردگی از تو نیز تأثیر می‌گذارند. خوردگی از تو (wear-in) به معنای آن است که تمامی نابسامانی‌های درون رینگ‌های جدید از بین بروند. زمانی که رینگ‌ها و دیواره‌های سیلندرها نو هستند، یک سری نابسامانی در آن‌ها وجود دارد و بنابراین، کامل با هم چفت نمی‌شوند. اما پس از گذشت مدتی زمان، این نابسامانی‌ها از بین می‌روند و این‌ها بهتر در هم چفت می‌شوند.

معمولاً از مواد نرمی همچون گرافیت، فسفات و اکسید آهن که به سرعت ساییده می‌شوند، به منظور پوشش بر روی رینگ‌ها استفاده می‌شود و در نتیجه، خوردگی از تو تسهیل می‌شود. با آبکاری بالای رینگ با کروم به جای آبکاری درون سوراخ، می‌توان میزان خوردگی و سایش در سوراخ سیلندر را تا حد زیادی کم کرد. اما از رینگی که  با کروم آبکاری شده است، نباید به همراه سوراخ پوشش‌دار یا آستر سخت‌شده استفاده شود.

پوشش‌دهی رینگ می‌تواند خواص جذب روغن را نیز در آن بالا ببرد. این کار باعث می‌شود تا مقداری روغن به درون کشیده شود و بنابراین، رینگ بهتر روانکاری شود. این پوشش‌ها معمولاً از ساییده‌شدن رینگ نیز جلوگیری می کنند. سایش به واسطه تماس فلز با فلز، دماهای بالا در محل و جوشکاری در یک سطح کوچک از رینگ و فلز دیواره سیلندر به وجود می‌آید.

هر چند به حرکت بیشتر پیستون، جوش‌ها می‌شکنند اما هم‌چنان خراش‌ها روی آن باقی می‌مانند. این پوشش‌دهی از ساییده‌شدن جلوگیری می‌کند، زیرا در این صورت هیچ جوشی صورت نمی‌گیرد، مگر آن‌که واقعاً آهن با آهن تماس پیدا کند.

مواد مورد استفاده برای رینگ پیستون‌ها

رینگ‌های پیستون را از چدن‌های آلیاژی دانه ریز می‌سازند. این ماده به واسطه ساختار گرافیتی موجود در آن دارای مقاومت عالی در برابر حرارت و سایش است.

الاستیسیته این ماده خوب است و بنابراین، امکان انبساط و انقباض در جهت شعاعی در آن وجود دارد. این ویژگی برای سوار کردن و بازکردن رینگ لازم است. همچنین، باعث می‌شود تا فشار انعطاف‌پذیری بر روی دیواره‌های سیلندر وارد شود.

رینگ‌های پیستون را می‌توان جدا نمود. برای این کار، این رینگ‌ها را باز کرده و روی سر پیستون حرکت داده و در شیارهای تو رفته در پیستون جای می‌دهند. رینگ‌ها معمولاً دارای اتصالات لب به لب هستند، اما در بعضی موتورهای سنگین، این اتصالات ممکن است به صورت زاویه‌دار، روی هم افتاده یا آب‌بند شده نیز باشند.

قطر بیرونی رینگ کمی بیشتر از سوراخ سیلندر بوده و نقطه جدایش نیز باز است. زمانی که رینگ را نصب می‌کنند، تا حدودی فشرده می‌شود و بنابراین، یک مقدار کشش اولیه در آن به وجود می‌آید، و در نتیجه محل اتصال تقریباً بسته می‌شود. وقتی که رینگ در محل خود قرار می‌گیرد، خیلی محکم به دیواره سیلندر می‌چسبد.

فاصله رینگ پیستون [اندازه‌گیری لقی]

رینگ‌های پیستون (رینگ موتورها) دارای یک فاصله هستند و بنابراین، زمانی که خورده می‌شوند، می‌توان با کشیدن و باز کردن آن‌ها، آن‌ها را درون شیار پیستون بیرون آورده و جدا کرد. این فاصله، اطمینان می‌دهد که فشار در جهت شعاعی بر روی دیواره پیستون وارد می‌شود و در نتیجه، یک آب‌بند مؤثر به وجود می‌آید که از نشتی فشار احتراق سنگین جلوگیری می‌کند.

این مقدار فاصله را باید چک کرد تا اطمینان حاصل شود که به واسطه ساییدگی در حفره سیلندر، خیلی زیاد نشده است. در این صورت، فشار در جهت شعاعی کم می‌شود. برای آن‌که مطمئن شوید که این فاصله مناسب است، کربن‌های جمع‌شده در دو سر رینگ را تمیز کرده و سپس، این فاصله را با استفاده از فیلر چک کنید. این مقدار فاصله بسته به قطر حفره می‌تواند 0-178-0-50 میلی‌متر باشد، اما در هر صورت نباید از مقدار 1 میلی‌متر به ازای هر 100 میلی‌متر از قطر حفره بیشترشود. رینگ‌های جدید نیز باید چفت شوند.

فاصله بین رینگ و شیار موجود در پیستون را نیز باید با استفاده از فیلر چک کرد. این مقدار فاصله برای رینگ‌های تراکمی، معمولاً برابر با 0-038-0.102 میلی‌متر و برای رینگ‌های کنترل روغن، اندکی کمتر است.

خوردگی از تو در شیارهای رینگ پیستون باعث می‌شود تا رینگ‌ها در حین حرکت پیستون به بالا و پایین بروند و در نتیجه، یک حالت پمپ به وجود می‌آید که منجر به افزایش مصرف روغن می‌شود. در صورتی که این مقدار فاصله زیاد باشد، گاز نیز بیش از اندازه فرار می‌کنند و تراکم از بین می‌رود.

در حین سرویس نیز رینگ پیستون مقداری از خواص ارتجاعی خود را از دست می‌دهد که خود، باعث می‌شود تا فشار شعاعی بر روی دیواره پیستون کم شود. با فشار دادن رینگ‌های نو و رینگ‌های فرسوده‌شده به صورتی که در شکل نشان داده شده است، می‌توان این خاصیت را چک کرد و می‌توان دید که این فاصله در رینگ خورده‌شده نسبت به رینگ نو بسته‌تر است.

چگونه می‌توان رینگ‌های پیستون را باز و چفت کرد؟

رینگ‌های پیستون باید به دقت و با استفاده از یک ابزار ویژه برای بازکردن و نصب یا با استفاده از سه باریکه برسی باز شوند. این ابزار رینگ را از هم باز می‌کند، به طوری که به آسانی می‌توان آن را از روی پیستون در آورد. در حالت دوم، سه باریکه گفته‌شده دور محیط پیستون فضایی را ایجاد کرده و رینگ‌ها را بهتر می‌توان در محل خود جای داد.

سپس، می‌توان این باریکه‌ها را بیرون کشید و رینگ، درست در محل خود جای می‌گیرد. از متراکم‌ساز رینگ نیز می‌توان برای فشاردادن رینگ‌ها استفاده نمود و سپس، پیستون و رینگ را بر روی هم سوار کرد. فاصله رینگ‌ها نباید در یک خط باشند، اما باید روی هم حرکت کنند تا هیچ مسیر مستقیمی برای نشتی از دامن پیستون به وجود نیامده و از تراکم جلوگیری شود.

پین پیستون

با استفاده از پین پیستون، پیستون به سر کوچک‌تر شاتون وصل می‌شود. پین پیستون معمولاً به صورت توخالی است و از فولاد سخت‌شده و عملیات حرارتی‌شده ساخته می‌شود تا یک سطح مقاوم در برابر خوردگی و سخت ایجاد شود.

سه روش برای اتصال پیستون به شاتون به وسیله پین پیستون وجود دارد:

1. پین به وسیله پیچ‌های تنظیم از طریق سردسته پیستون به آن متصل می‌شود و یک یاتاقان بر روی شاتون دارد. بدین ترتیب، شاتون می‌تواند نوسان داشته باشد. وجود این نوسان برای حرکت ترکیبی دورانی و رفت و برگشتی پیستون و میل‌لنگ ضروری است. شکل را ببینید.

2. پین به وسیله یک پیچ گیره‌ای به شاتون وصل می‌شود. در این حالت، سردسته پیستون نقش یاتاقان را بازی می‌کند. برای این کار، یک شیار مناسب را در پیرامون پین پیستون ایجاد می‌کنند که پیچ گیره‌ای در آن قرار می‌گیرد. شکل را ببینید.

3. پین هم در سردسته پیستون و هم در سر کوچک شاتون به صورت شناور قرار داده می‌شود. به واسطه دو رینگ قفل‌شده که در شیارهای موجود در انتهای بیرونی سردسته پیستون قرار گرفته‌اند و از تماس آن‌ها با دیواره پیستون جلوگیری می‌کنند، این رینگ‌ها را گیره حلقوی می‌نامند.

امروزه به طور معمول از این روش استفاده می‌شود. در این حالت، از بوشی با جنس برنز فسفر یا آلومینیوم برای سر کوچک پیستون استفاده می‌شود. این بوش‌ها به ندرت دچار خوردگی و سایش می‌شوند و بنابراین، دوره زمانی برای تعویض آن‌ها طولانی است.

چفت‌کردن پین پیستون

پین‌های پیستون به صورتی انتخابی هستند و با نظر مشتری قرار داده می‌شوند. در صورتی که از این پین‌ها در پیستون استفاده شده باشد، نمی‌توان آن‌ها را عوض کرد. در صورتی که بار جایگزین بسیار سنگین ناشی از پین‌های پیستون در موتورهای احتراق داخلی وجود داشته باشد، باید بسیار دقت شود که ترک‌های ناشی از خستگی به وجود نیایند.

سطح بیرونی یاتاقان‌ها را به دقت پرداخت می‌کنند تا مقدار دقت بسیار بالایی حاصل شود و از چفت‌شدن صحیح و دقیق پیستون و شاتون اطمینان حاصل شود. پین‌های پیستون را باید از نظر خوردگی و سایش، ترک‌خوردگی یا چال‌افتادگی بررسی نمود. گیره‌های حلقوی باید مرتباً تعویض شوند. همچنین، در صورتی که از پدهای نرم در سرها استفاده شده باشد نیز باید آن‌ها را چک کرد که شل نشده یا ترک نخورده باشند.

برای کسب اطلاعات بیشتر در خصوص خرید لوازم یدکی کیا و لوازم یدکی هیوندای می توانید از طریق وب سایت با مراجعه به صفحه تماس با ما می توانید با کارشناسان ما در ارتباط باشید.