نقش رینگ پیستون در خودرو

وظايف رينگ پيستون
چون نمی توان پيستون را چنان ساخت که خود به خود سيلندر را آب بندی کند بنابراين در ناحيه فوقانی پيستون شيارهای رينگ نشين تعبيه مي کنند.

1- کاهش سطح تماس ميان پيستون و جداره سيلندر تا حداقل ممکن

2- جلوگيری از اصطکاک و ممانعت از فرسودگي بيش از حد

3- کنترل روغن و روغن کاري در فاصله بين ديواره سيلندر و پيستون

4- آب بندی محفظه احتراق و جلوگيري از نشت گاز از اطراف پيستون

5- جمع آوری و پاک کردن روغن از جداره سيلندر و جلوگيري از ورود آن به محفظه احتراق

6- انتقال گرما از پيستون به جداره سيلندر که دماي پايين تري دارد.

در پيستون دو نوع رينگ فشاري و روغني وجود دارد.

بر روی بيشتر پيستون موتورهاي بنزيني سه عدد رينگ نصب مي شود. دو رينگ بالا، رينگ هاي فشاری اند. اين رينگ ها سبب مي شوند که فشار ناشي از تراکم و احتراق در محفظه سيلندر حبس شده و مانع رد کردن کمپرس شود. رينگ پاييني رينگ روغن است. اين رينگ، روغن اضافی را از جداره سيلندر پاک کرده و آن را به کارتر برمی گرداند. اين رينگ فقط به اندازه اي روغن را روي جداره سيلندر باقي مي گذارد که لايه فيلم روغن براي روغن کاری پيستون و رينگ تشکيل شود.قطر رينگ پيستون اندکي از قطر سيلندر بيشتر است و به علت داشتن خاصيت فنري قابل انطباق با استوانه سيلندر هستند. رينگ ها در يک نقطه بريدگی دارند در نتيجه می توان آن ها را براي نصب روي پيستون باز کرده و سپس در هنگام قرار دادن پيستون در سيلندر آن ها را جمع کرد. وقتي رينگ هاي پيستون را جمع مي کنيم تنش اوليه در آن ها به وجود مي آيد و سبب مي شود به جداره سيلندر فشار بياورند. فاصله بين دو لبه رينگ پس از نصب آن در سيلندر را دهانه رينگ می نامند که بايد با فيلر مناسب اندازه گيري شود تا از مناسب بودن آن اطمينان حاصل کرد.
ساختار رينگ های پيستون
انوع رينگ ها
رين گها برحسب کار مخصوصی که انجام می دهند و نيز برحسب محل قرارگيری شان بر روی پيستون طبقه بندي مي شوند. بر اين اساس رين گها به دو گروه رين گهای روغن تقسيم می شوند.
رينگ های فشاری
اين رينگ ها از نشست يا فرار گاز از کنار پيستون در زمان تراکم و قدرت جلوگيری مي کنند و در موقع پايين آمدن در زمان تنفس عمل پاک کردن روغن را انجام مي دهد. رينگ مذکور توسط رينگ روغن بر روی سطح داخلی سيلندر قرار داده شده است. رينگ های فشاری با انبساط خود به طرف خارج به ديواره سيلندر چسبيده و گازبندی خوبی را به وجود می آورند. رينگ هاي فشاری توسط نيروهای حاصله از انبساط خود و همچنين توسط فشار احتراق که در زمان محترق شدن سوخت در پشت آن ها به وجود می آيد منبسط شده و به ديواره داخلي سيلندر مي چسبند. رينگ هاي متراکم يک تکه ساخته شده و هميشه در شيارهاي نزديک به سر پيستون قرار مي گيرند. (شيارهاي بالاتر از رينگ هاي روغن) رينگ هاي تراکم معمولا از چدن ساخته مي شوند، در بعضي موتورهاي ديزل و پر قدرت از رينگ هايي استفاده مي شود که از چدن نشکن ساخته شده اند. اين چدن ها مانند چدن معمولي شکننده نيستند و مي توان آن ها را خم کرد بدون اين که بشکنند. لبه بيشتر رينگ هاي تراکم داراي پخ است. پخ لبه رينگ سبب می شود که اندکی چرخيده و در نتيجه لبه تيز با جداره تماس پيدا نکند. ممکن است پيشاني رينگ پيستون هم تيز يا گرد کرده باشد. انحناي رينگ با پيشاني گرد بسيار کم است و معمولا به چشم ديده نمي شود. شعاع انحناي پيشاني رينگ پيستون در حدود 0,008 تا 0,013 ميلي متر است در نتيجه خط تماس باريکي پديد مي آيد که با نيروي بسيار زيادي به جداره سيلندر نيرو وارد مي کند. وقتي پيستون در نقطه مرگ بالايي و پاييني جهت حرکت خود را تغيير مي دهد پيشاني گرد رينگ اندکي تکان مي خورد اما برخلاف رينگ هاي ديگر خط تماس اين رينگ پيستون به طور لحظه اي قطع نمي شود به علاوه تکان خوردن رينگ پيستون سبب کاهش سرعت لبه انداختن (پله کردن) در بالاي سيلندر مي شود.وقتي پيستون در کورس مکش رو به پايين مي رود لبه پاييني رينگ تراکم، روغن اضافي به جا مانده پس از عبور رينگ روغن را جمع مي کند. وقتي پيستون در کورس هاي تراکم و تخليه به سمت بالا مي رود، رينگ ها تمايل به عبور از روي لايه روغن را دارند. در نتيجه روغن اضافي روي جداره سيلندر به محفظه برده مي شود. در حين حرکت انبساط فشار وارد بر رينگ هاي تراکم چنان زياد است که سبب پيچش آن ها مي شود. مقداري از گازهاي پر فشار حاصل از احتراق پشت رينگ ها جمع مي شود و به پيشاني رينگ فشار وارد مي کند تا به طور کامل با جداره سيلندر تماس پيدا کند. فشار اين گازها سبب مي شود که سطح زيري رينگ ها محکم به کف نشيمنگاه رينگ بچسبند. هر چه فشار احتراق بيشتر باشد عمل درزبندي رينگ هاي تراکم بهتر انجام مي شوند.
پوشش رينگ هاي فشاري
پيشاني رينگ هاي تراکم چدني را با انواع مختلف پوشش ها اندود مي کنند. هر گاه رينگ هاي چدني مستقيما با جداره تماس داشته باشند ساييده يا صاف مي شوند. براي جلوگيري از اين ساييدگي پيشاني رينگ را با لايه نازکي از اکسيد آهن مي پوشانند. در نتيجه پوشش کاري پيشاني رينگ پيستون با کروم يا کروم سخت، سايش جدار سيلندر به مقدار زيادي کاهش مي يابد. بعضي از رينگ هاي پيستون (کرومي) چنان سختند که نمي توانند عمل درزبندي را به درستي انجام داده و موتور پيش از ساييده شدن رينگ ها، روغن را مي سوزاند. ايجاد لايه اي از آب کروم نرم روي کروم سخت به ايجاد تماس بهتر بين رينگ و جداره سيلندر کمک مي کند همچنين با ايجاد پوششي از موليبدن روي رينگ مي توان از سايش آن در دماي بالا جلوگيري کرد. رينگ هاي پيستون (موليبدني) در دماي بالاتر از دماي کار رينگ هاي پيستون (کرومي) مي توانند کار کنند در ضمن در صورت استفادها زا ينن وع رينگن احيهب الاي سيلندر همب هتر روغن کاري مي شود. در بيشتر موتورهاي جديد رينگ تراکم بالايي را با کروم يا موليبدن اندود مي کنند.
رينگ فشاري پايين
مقداري از گازهاي پرفشار حاصل از احتراق از رينگ تراکم بالايي گذشته و بين فاصله دو رينگ حبس مي شوند. يکي از دلايل عبور اين گازها وجود دهانه رينگ است که اندکي نشت گاز را امکان پذير مي کند همچنين فشار احتراق در آغاز حرکت ممکن است به حدود 6900 کيلو پاسکال برسد. يک رينگ تراکم پيستون به تنهايي نمي تواند تمام اين فشار را تحمل کند. بخش عمده گازي که از رينگ تراکم بالايي عبور مي کند پشت رينگ تراکم پاييني يا رينگ وسط به دام مي افتد اين دو رينگ تراکم به کمک يکديگر فشار احتراق را تحمل کرده و مانع رد شدن کمپرس مي شوند.
رينگ هاي تراکم يا کمپرسي مانند هم نيستند. وقتي پشت رينگ تراکم بالايي فشار ايجاد مي شود رينگ به جداره سيلندر فشرده شده و همين فشار رينگ را به سمت پايين و روي کف رينگ نشين مي فشارد. در نتيجه در هر دو ناحيه درزبندي انجام مي شود اما به رينگ تراکم پاييني فشار کمتري وارد مي شود براي بهبود درز بندي رينگ پاييني معمولا از رينگ پيچشي استفاده مي کنند.
گاهي يک فنر کمکي يا زنجير پشت رينگ تراکم پاييني قرار مي دهند تا در نتيجه اين کار رينگ به جداره سيلندر فشرده شود.
رينگ روغني
يکي از انواع رينگ هاي شياردار، سوراخ دار يا چاک دار هستند و معمولا در پايين ترين شيار در بالاي انگشتي پيستون يا در يک شيار نزديک به انتهاي بدنه پيستون قرار مي گيرند. کار رينگ هاي روغن اين است که پخش روغن روي جدار سيلندر را کنترل کرده و از مصرف غير ضروري و اضافي روغن جلوگيري کنند. براي کنترل بهتر روغن، بيشتر از منبسط کننده هاي فنري در پشت رينگ هاي روغن استفاده مي شود. در بعضي از موتورهاي رينگ هاي روغن هم از بالا و هم در پايين انگشتي پيستون مورد استفاده قرار مي گيرند در ضمن هر رينگ داراي يک دهانه است که با باز و بسته کردن آن مي توان قطر رينگ ها را در موقع نصب کردن روي پيستون يا قرار دادن پيستون داخل سيلندر ، کم و زياد کرد. وقتي موتور روشن است مقداري روغن اضافي به طور پيوسته به جداره سيلندر پاشيده مي شود. در نتيجه روغن کاري کافي بين جداره سيلندر و پيستون و رينگ ها انجام مي شود و روغن ذرات کربن و مواد جامد ديگر را نيز از جداره سيلندر شسته و در عين حال جداره سيلندر را هم خنک مي کند اما رينگ هاي تراکم به تنهايي نمي توانند در حين پايين رفتن پيستون همه ذره هاي اضافي را از جداره سيلندر پاک کنند در نتيجه مقداري روغن اضافي به محفظه احتراق رسيده و مي سوزد. در بيشتر موتورها براي هر چه بهتر پاک کردن روغن رينگ سوم را از نوع روغني قرار مي دهند. اين رينگ بيشتر روغن به جا مانده را از جداره پاک مي کند و به کارتر باز مي گرداند. در بعضي موتورها از رينگ روغني يک تکه و يک فاصله گذار در پشت آن استفاده مي شود. بيشتر رينگ هاي روغن سه تکه بوده و معمولا در آن ها دو بغل رينگي فولادي آب کروم شده به کار رفته است. از کروم براي کاهش سايش و افزايش مقاومت در برابر ساييدگي استفاده مي شود. آب کروم را فقط مي توان روي پيشاني بغل رينگي داد اما گاهي آن را بر روي پهلوهاي بغل رينگي هم مي دهند. فنر پيچشی داخل رينگ، بغل رينگي ها را از هم جدا کرده و در عين حال آن ها را به سمت بالا و پايين و بيرون می راند. روغن اضافي روي جداره سيلندر را با بغل رينگی های فولادی بالا و پايين فنر پيچشی رينگ پاک می کنند.
روغن از فضاهای خالی فنر پيچشی رينگ گذشته و سپس از طريق سوراخ ها يا شيارهای واقع در پشت رينگ نشين روغن به پشت پيستون رفته و گژنپين را روغن کاری مي کند و سپس به سينی کارتر می ريزد.