رینگ پیستون چیست و چه وظیفه‌ای دارد؟

پیشرانه‌های درون‌سوز یا احتراقی دارای اجزای مهمی همچون سیلندر و پیستون هستند. هماهنگی بی‌عیب و نقص صدها قطعه ثابت و متحرک می‌تواند تضمین کننده عملکرد درست یک وسیله نقلیه باشد. از جمله اجزای مهمی که شاید در نگاه اول خیلی به چشم نیاید اما نقش مهمی در پیشرانه دارد رینگ پیستون است که می‌خواهیم به بررسی آن بپردازیم.

قبل از آنکه به بررسی این قطعه مهم بپردازیم بهتر است اندکی درباره خود پیستون صحبت کنیم. پیستون قطعه‌ای فلزی است که داخل سیلندر حرکت می‌کند. لبه‌های پیستون دارای رینگ‌هایی است که با دیواره سیلندر در تماس هستند. این قطعه مهم از آلومینیوم یا چدن ساخته می‌شود و از طریق شاتون با میل‌لنگ ارتباط پیدا می‌کند.

در هر سیلندر پیشرانه یک پیستون وجود دارد و با بالا و پایین رفتن پیستون شاهد چرخش میل‌لنگ با ارتباط شاتون هستیم. همان‌طور که قبلاً در مقاله میل‌لنگ خودرو ذکر کرده‌ایم، نیروی حاصل از احتراق مخلوط سوخت و هوا از طریق پیستون، شاتون و میل‌لنگ به سایر اجزای پیشرانه انتقال یافته و نهایتاً به چرخ‌ها می‌رسد تا به این ترتیب خودرو حرکت نماید. با پایین رفتن پیستون مخلوط سوخت و هوا وارد سیلندر یا محفظه احتراق می‌شود. زمانی که پیستون به بالا حرکت کند مخلوط یاد شده متراکم خواهد شد و با جرقه‌زنی شمع منفجر خواهد شد. در ادامه نیروی حاصل از احتراق سوخت و هوا باعث می‌شود پیستون دوباره به پایین حرکت کند. زمانی که پیستون مجدداً به بالای سیلندر حرکت کند گازهای سوخته شده از سیلندر خارج خواهند شد. این سیکل بارها و بارها و به عبارتی صدها یا هزاران بار در دقیقه تکرار می‌شود.

از جمله بخش‌های مهم پیستون رینگ آن است. رینگ پیستون حلقه‌ای فلزی است که به بخش بیرونی پیستون متصل می‌شود و وظایف مختلفی دارد. پیستون برای انجام‌وظیفه خود باید بتواند با آزادی کامل درون سیلندر حرکت کند. وظیفه حرکت بدون اصطکاک و راحت پیستون درون سیلندر بر عهده رینگ پیستون است. از طرف دیگر پیستون برای حرکت خود نیاز به روان کاری خواهد داشت اما نفوذ روغن به درون محفظه احتراق می‌تواند منجر به روغن‌سوزی پیشرانه شود. بنابراین وظیفه دیگر قطعه موردبحث عایق‌بندی بخش های مختلف خواهد بود.

قطعه موردبحث برای عایق‌بندی و پر کردن فاصله بین پیستون و دیواره سیلندر طراحی شده است. اگر این فاصله خیلی کم باشد انبساط حرارتی پیستون می‌تواند باعث گیر کردن آن درون سیلندر شود که این امر آسیب‌های شدیدی را به پیشرانه وارد خواهد کرد. از طرف دیگر وجود فاصله زیاد بین این دو قطعه نیز باعث اختلال در آب‌بندی رینگ پیستون با دیواره سیلندر می‌شود که نتیجه آن کاهش فشار در سیلندر و افت قدرت تولیدی پیشرانه خواهد بود. حرکت لغزشی رینگ پیستون درون دیواره سیلندر باعث اصطکاک می‌شود. گفته شده اصطکاک ناشی از عملکرد این قطعه تقریباً 24 درصد کل تلفات ناشی از اصطکاک قطعات پیشرانه است. به همین خاطر طراحی یک رینگ پیستون کارا و مناسب با خودرو اهمیت بسیار زیادی دارد. از طرف دیگر روان کاری رینگ پیستون امری سخت است و به کیفیت روغن‌موتور بستگی دارد چراکه روغن باید بتواند در دمای بالا و شرایط سخت تماس قطعات با یکدیگر دوام بیاورد.

درصورتی‌که پیستون را از نزدیک مشاهده کرده باشید شاهد چندین شیار روی بدنه و چندین نوع رینگ در آن‌ها خواهید بود. رینگ پیستون‌ها بسته به کاربرد، جنس و شکل خود وظایف مختلفی دارند و به دو دسته اصلی روغنی و فشاری تقسیم می‌شوند. رینگ‌های پیستون از سه تا هفت عدد بکار می‌روند و معمولاً در پیشرانه‌های بنزینی از سه یا چهار رینگ پیستون و در پیشرانه‌های دیزلی از شش یا هفت رینگ استفاده می‌شود.

رینگ پیستون‌های فشاری روغن را از دیواره سیلندر و محفظه احتراق پاک می‌کنند و همچنین عایق‌بندی کاملی را انجام می‌دهند. در مقابل باید گفت رینگ‌های روغنی دارای شیار یا سوراخ هستند و امکان عبور روغن از بالا و پایین آن‌ها وجود دارد. این نوع رینگ‌ها در پایین‌ترین شیار پیستون نصب می‌شوند تا علاوه بر حفظ فاصله کم پیستون با دیواره سیلندر مانع عبور بیش از حد روغن شوند.

همان‌طور که گفته شد وظیفه اصلی این قطعه عایق‌بندی کامل سیلندر، جلوگیری از اصطکاک پیستون و دیواره و جلوگیری از نشتی روغن به درون محفظه احتراق است. البته قطعه موردبحث وظایف دیگری نیز دارد که در ادامه به آن‌ها اشاره می‌کنیم:

• بهبود انتقال گرما از پیستون به دیواره سیلندر
• جلوگیری از نفوذ روغن‌موتور به محفظه احتراق و تنظیم میزان مصرف آن
• جلوگیری از اصطکاک پیستون و دیواره سیلندر
• عایق‌بندی محفظه احتراق و جلوگیری از نشتی مخلوط سوخت و هوای اطراف پیستون
• جلوگیری از خروج دود داخل محفظه احتراق از بخش پایین پیستون و سیلندر