رینگ پیستون چیست؟ انواع رینگ کمپرسی و روغنی، دهانه رینگ و لقی مجاز

رینگ پیستون حلقه‌ای فلزی و فنری است که در شیارهای دور پیستون (جارینگی) نصب می‌شود و فاصله بین پیستون و دیواره سیلندر را آب‌بندی می‌کند تا سوخت و هوای فشرده در زمان تراکم و گازهای محترق‌ شده در زمان احتراق به کارتل نشت نکنند.

در پیستون خودروهای سواری بنزینی معمولاً سه رینگ وجود دارد: دو رینگ کمپرسی در شیارهای بالایی و یک رینگ روغنی در شیار پایینی. برای عملکرد درست، رینگ باید در جارینگی حدود 0.05 میلی‌متر (رینگ کمپرسی) و 0.04 میلی‌متر (رینگ روغنی) لقی داشته باشد و دهانه آن داخل سیلندر تقریباً 0.03 میلی‌متر به ازای هر سانتی‌متر قطر سیلندر باز باشد.

رینگ پیستون چیست و چه وظیفه‌ای دارد؟

برای جلوگیری از خروج سوخت و هوای فشرده در زمان تراکم و گاز محترق‌شده در زمان احتراق، بین سیلندر و پیستون از رینگ به‌عنوان عامل آب‌بندی‌کننده استفاده می‌شود. پیستون‌ها معمولاً سه یا چهار رینگ دارند، اما در خودروهای سواری مجهز به موتور احتراق داخلی بنزینی عمدتاً از سه رینگ برای هر پیستون استفاده می‌شود: دو رینگ کمپرسی و یک رینگ روغنی.

رینگ پیستون به دلیل حالت ارتجاعی و فنری خود، نیرویی به سطح داخلی جداره سیلندر وارد می‌کند و فضای آزاد بین پیستون و سیلندر را می‌بندد. این آب‌ بندی راندمان حجمی و در نهایت راندمان مکانیکی موتور را بالا می‌برد که نتیجه آن افزایش توان و گشتاور تولیدی موتور است. علاوه بر آب‌بندی، رینگ‌ها بخشی از حرارت پیستون را به جداره سیلندر منتقل می‌کنند و روغن اضافه روی دیواره سیلندر را به کارتل برمی‌گردانند. شکل (1) یک نوع رینگ پیستون و بخش‌های آن را نشان می‌دهد.

1- پهنای رینگ 2- ضخامت رینگ 3- دهانه باز رینگ 4- سطح بالایی رینگ 5- سطح جانبی رینگ (سطح آب‌بندی‌کننده)

شکل 1- رینگ پیستون

در ویدیوی زیر، رینگ‌های پیستون و نحوه عملکرد آن‌ها به‌صورت تصویری معرفی شده است:

لقی رینگ در جارینگی پیستون

رینگ باید به‌راحتی در جارینگی پیستون قرار بگیرد و جای حرکت داشته باشد؛ از این رو مطابق شکل (2)، لقی تقریبی به اندازه 0.05 میلی‌متر برای رینگ‌های کمپرسی و 0.04 میلی‌متر برای رینگ‌های روغنی در نظر گرفته می‌شود و به‌وسیله فیلر اندازه‌گیری و کنترل می‌شود.

شکل 2- کنترل لقی بین رینگ و جارینگی

دهانه رینگ پیستون؛ اندازه مجاز و روش اندازه‌گیری

رینگ پیستون هنگام کار موتور گرم می‌شود و انبساط پیدا می‌کند؛ به همین دلیل باید مقداری لقی در دهانه رینگ پیستون در نظر گرفت. برای اندازه‌گیری، مطابق شکل (3) رینگ سالم را داخل سیلندر قرار می‌دهند و به‌وسیله فیلر میزان باز بودن دهانه رینگ را اندازه‌گیری می‌کنند.

شکل 3- کنترل باز بودن دهانه رینگ پیستون درون سیلندر

میزان باز بودن دهانه رینگ تقریباً 0.03 میلی‌متر به ازای هر سانتی‌متر قطر سیلندر است؛ برای مثال، در سیلندری با قطر حدود 8 سانتی‌متر، دهانه رینگ تقریباً 0.24 میلی‌متر خواهد بود. مقدار دقیق برای هر موتور در کتاب تعمیرات همان موتور آمده است. اگر دهانه رینگ کمتر از حد مجاز باشد، باید با سوهان نرم دهانه رینگ پیستون را سایید تا لقی مناسب ایجاد شود. اگر لقی بیش از حد باشد، باید رینگ پیستون را تعویض کرد و در صورت سایش زیاد سیلندر، تعمیرات لازم را برای سیلندر در نظر گرفت.

هنگام نصب رینگ‌ها روی پیستون هم دهانه‌ها نباید در یک راستا قرار بگیرند و معمولاً با زاویه حدود 120 درجه نسبت به هم چیده می‌شوند تا مسیر مستقیمی برای فرار کمپرس ایجاد نشود. ترتیب و زاویه دقیق دهانه‌ها برای موتورهای مختلف را در مقاله چیدمان رینگ پیستون توضیح داده‌ایم.

لقی مجاز بین پیستون و سیلندر

مطابق شکل (4)، بین پیستون و سیلندر نیز باید لقی مناسبی در نظر گرفت تا در صورت تغییر ابعاد پیستون و سیلندر به دلیل تغییر دما، پیستون درون سیلندر گیر نکند.

شکل 4- اندازه‌گیری لقی بین سیلندر و پیستون

لقی تقریبی بین سیلندر و پیستون، با توجه به نوع و جنس پیستون، باید بین 0.03 تا 0.1 میلی‌متر باشد؛ به نحوی که فیلر با نیرویی بین 20 تا 35 نیوتن از بین سیلندر و پیستون خارج شود. جدول زیر لقی‌های مجاز رینگ و پیستون را خلاصه می‌کند:

انواع رینگ پیستون

در پیستون از دو نوع رینگ استفاده می‌شود: رینگ پیستون کمپرسی و رینگ پیستون روغنی. از بالای پیستون، ابتدا رینگ کمپرسی اول، سپس رینگ کمپرسی دوم و در پایین‌ترین شیار رینگ روغنی قرار می‌گیرد. هر کدام از این رینگ‌ها وظیفه مشخصی دارند و نوع و جهت نصب آن‌ها مستقیماً روی کمپرس و مصرف روغن موتور اثر می‌گذارد.

رینگ کمپرسی و نحوه عملکرد آن

رینگ‌هایی که وظیفه جلوگیری از خروج سوخت و هوای فشرده در زمان تراکم یا گاز محترق‌شده در زمان احتراق را بر عهده دارند، رینگ پیستون کمپرسی نامیده می‌شوند و عملکرد آن‌ها مطابق شکل (5) است.

1- حرکت پیستون به سمت پایین 2- انبساط گاز 3- حرکت پیستون به سمت بالا 4- تراکم گاز 5- جداره سیلندر 6- فشار تراکم گاز 7- پیستون

شکل 5- نحوه عملکرد رینگ پیستون کمپرسی

با توجه به شکل (5)، هنگام بالا رفتن پیستون مقداری گاز متراکم‌شده بین رینگ و پیستون قرار می‌گیرد و باعث باز شدن رینگ می‌شود؛ در این حالت رینگ با نیروی بیشتری به جداره سیلندر می‌چسبد و از خروج سوخت و هوای فشرده جلوگیری می‌کند. در همین حالت قسمت پایینی رینگ نیز به جارینگی می‌چسبد و از خروج سوخت و هوای فشرده‌شده از شیار جارینگی هم جلوگیری می‌شود. هنگام پایین آمدن پیستون، فشار گاز در حال کاهش است و نیروی فنری رینگ به‌تنهایی عمل آب‌بندی را انجام می‌دهد.

وظایف رینگ کمپرسی به این شرح است:

جلوگیری از نشت کمپرس به کارتل: رینگ کمپرسی از نشت سوخت و هوای متراکم یا گازهای محترق‌شده به محفظه کارتل جلوگیری می‌کند؛ این کار کیفیت آب‌بندی موتور را تضمین می‌کند و راندمان حجمی و مکانیکی موتور را افزایش می‌دهد.

انتقال حرارت و خنک‌کاری پیستون: برخی نقاط پیستون، به‌خصوص سر پیستون، مسیر مشخصی برای انتقال حرارت ندارند و حرارت خود را به رینگ کمپرسی منتقل می‌کنند. رینگ کمپرسی هم این حرارت را به جداره سیلندر و مایع خنک‌کننده می‌دهد و باعث خنک شدن سر پیستون می‌شود.

رینگ کمپرسی دوم که به آن رینگ کمپرسی-روغنی هم گفته می‌شود، علاوه بر انتقال حرارت و جلوگیری از فرار کمپرس، باقی‌مانده روغن روی جداره سیلندر را جمع‌آوری کرده و به داخل کارتل روغن موتور برمی‌گرداند. رینگ‌های کمپرسی در جارینگی‌های بالایی پیستون نصب می‌شوند و هنگام نصب باید با توجه به شکل (6) به نوع رینگ و جهت نصب آن دقت کرد.

انواع رینگ کمپرسی و جهت نصب آن‌ها

شکل 6- انواع مختلف رینگ‌های کمپرسی

رینگ کمپرسی نوع a و g (دارای شیار داخلی)

در این حالت رینگ دارای شیار داخلی است. این نوع رینگ‌ها به‌عنوان رینگ کمپرسی اول یا بالاترین رینگ پیستون استفاده می‌شوند و پله داخلی آن‌ها باید به سمت بالا باشد. در کورس تراکم، فشار گاز در حال تراکم به پله داخلی نیرو وارد می‌کند و باعث می‌شود رینگ با نیروی بیشتری به جداره سیلندر بچسبد و عمل آب‌بندی را بهتر انجام دهد.

رینگ کمپرسی نوع b، c، d، e، f و h

b، d و f: در این حالت‌ها هر دو سمت رینگ یکسان است و جهت نصب این نوع رینگ اهمیتی ندارد. از این نوع رینگ می‌توان به‌عنوان رینگ کمپرسی اول یا دوم استفاده کرد.

c: در این حالت دیواره یا سطح جانبی رینگ به‌صورت شیب‌دار ساخته شده است و باید لبه تیز رینگ به سمت پایین باشد تا هنگام بالا رفتن پیستون، رینگ روی لایه روغن جداره سیلندر لیز بخورد و روغن را به سمت محفظه احتراق جارو نکند. هنگام پایین رفتن پیستون، لبه تیز رینگ مانند لبه یک چاقو عمل می‌کند و روغن روی جداره سیلندر را می‌تراشد و به داخل پیستون و در نهایت کارتل می‌فرستد. این نوع رینگ‌ها باید به‌عنوان رینگ کمپرسی دوم استفاده شوند.

e: در این وضعیت جارینگی شیب‌دار است، ولی رینگ جهت خاصی برای نصب ندارد و می‌توان آن را به‌صورت دلخواه نصب کرد.

h: در این حالت رینگ دارای پله خارجی است و پله خارجی باید به سمت پایین باشد تا مانند رینگ نوع c عمل کند. این نوع رینگ هم در جارینگی دوم، یعنی جای رینگ کمپرسی دوم، استفاده می‌شود.

در برخی موارد روی یکی از سطوح رینگ کلمه TOP حک شده است؛ در این صورت سطحی که کلمه TOP روی آن قرار دارد باید به سمت بالا نصب شود.

رینگ روغنی؛ وظیفه، عملکرد و انواع

وظیفه رینگ روغنی، روغن‌کاری سطح داخلی سیلندر یا بوش سیلندر و همچنین جمع‌آوری روغن اضافه و انتقال آن به داخل کارتل روغن موتور است. نحوه عملکرد رینگ روغنی در شکل (7) نشان داده شده است.

1- روغن برگشتی به پیستون و کارتل 2- حرکت پیستون به پایین 3- حرکت پیستون به بالا 4- پیستون 5- رینگ 6- سیلندر

شکل 7- نحوه عملکرد رینگ روغنی

همان‌طور که در شکل دیده می‌شود، به دلیل وجود لبه شیب‌دار در قسمت بالایی رینگ، هنگامی که پیستون و رینگ به سمت بالا حرکت می‌کنند، رینگ روی لایه روغن جداره سیلندر می‌لغزد و روغن به سمت محفظه احتراق جارو نمی‌شود. در مقابل، هنگام حرکت رینگ و پیستون به سمت پایین، لبه تیز رینگ روغن را از روی دیواره سیلندر جارو می‌کند و از طریق جارینگی و سوراخ‌ها و شیارهای آن به داخل پیستون و در نهایت به درون کارتل هدایت می‌کند. به این ترتیب از باقی ماندن روغن روی جداره سیلندر، سوختن آن، روغن‌سوزی و تولید دود آبی جلوگیری می‌شود.

انواع رینگ‌های روغنی و نحوه نصب آن‌ها روی پیستون در شکل (8) نشان داده شده است.

شکل 8- انواع رینگ‌های روغنی و نحوه نصب آن‌ها

a و c: روی لبه خارجی رینگ روغنی سطح شیب‌دار وجود دارد؛ در این صورت سطح شیب‌دار باید به سمت بالا باشد تا هنگام بالا رفتن پیستون، رینگ روی لایه روغن بلغزد و هنگام پایین آمدن پیستون، روغن را از روی جداره سیلندر جارو کند و به سمت کارتل بفرستد.

b و c: روی لبه خارجی رینگ روغنی پله وجود دارد؛ در این صورت پله باید به سمت پایین قرار بگیرد تا روغن بهتر از روی دیواره سیلندر جارو شود.

بقیه حالت‌ها معمولاً جهت نصب ندارند، مگر اینکه روی رینگ کلمه TOP حک شده باشد؛ در این صورت سمتی که کلمه TOP روی آن حک شده باید به سمت بالا قرار بگیرد.

جمع‌بندی

رینگ پیستون فاصله بین پیستون و سیلندر را آب‌بندی می‌کند، حرارت سر پیستون را به جداره سیلندر می‌رساند و روغن اضافه را به کارتل برمی‌گرداند. در موتورهای بنزینی سواری معمولاً دو رینگ کمپرسی و یک رینگ روغنی روی هر پیستون نصب می‌شود. سلامت عملکرد رینگ‌ها به سه اندازه بستگی دارد: لقی رینگ در جارینگی (حدود 0.05 میلی‌متر برای رینگ کمپرسی و 0.04 میلی‌متر برای رینگ روغنی)، دهانه رینگ داخل سیلندر (حدود 0.03 میلی‌متر به ازای هر سانتی‌متر قطر سیلندر) و لقی بین پیستون و سیلندر (0.03 تا 0.1 میلی‌متر).

علاوه بر این اندازه‌ها، نصب هر رینگ در جارینگی درست و با جهت درست، یعنی شیار داخلی رو به بالا، پله خارجی رو به پایین و سطح دارای علامت TOP رو به بالا، از افت کمپرس و روغن‌سوزی جلوگیری می‌کند. اندازه‌گیری این لقی‌ها و جا زدن رینگ و پیستون از مهارت‌هایی است که در دوره تعمیر موتور خودروهای ایرانی به‌صورت عملی آموزش داده می‌شود.

سوالات متداول

هر پیستون چند رینگ دارد؟

پیستون‌ها معمولاً سه یا چهار رینگ دارند. در خودروهای سواری با موتور بنزینی معمولاً سه رینگ روی هر پیستون نصب می‌شود: دو رینگ کمپرسی در شیارهای بالایی و یک رینگ روغنی در شیار پایینی.

دهانه رینگ پیستون چقدر باید باشد؟

دهانه رینگ داخل سیلندر تقریباً 0.03 میلی‌متر به ازای هر سانتی‌متر قطر سیلندر است؛ مثلاً برای سیلندری با قطر حدود 8 سانتی‌متر، حدود 0.24 میلی‌متر. این مقدار با قرار دادن رینگ سالم داخل سیلندر و اندازه‌گیری با فیلر کنترل می‌شود و مقدار دقیق هر موتور در کتاب تعمیرات آن آمده است.

اگر دهانه رینگ کمتر یا بیشتر از حد مجاز باشد چه باید کرد؟

اگر دهانه رینگ کم باشد، با سوهان نرم دهانه رینگ را می‌سایند تا لقی مناسب ایجاد شود. اگر دهانه بیش از حد باشد، باید رینگ پیستون تعویض شود و در صورت سایش زیاد سیلندر، تعمیرات لازم روی سیلندر انجام شود.

لقی مجاز پیستون در سیلندر چقدر است؟

لقی بین پیستون و سیلندر با توجه به نوع و جنس پیستون بین 0.03 تا 0.1 میلی‌متر است؛ به‌طوری که فیلر با نیرویی بین 20 تا 35 نیوتن از بین پیستون و سیلندر خارج شود.

وظیفه رینگ روغنی چیست؟

رینگ روغنی سطح داخلی سیلندر را روغن‌کاری می‌کند و روغن اضافه روی جداره سیلندر را جمع‌آوری کرده و از طریق سوراخ‌ها و شیارهای جارینگی به کارتل برمی‌گرداند؛ به این ترتیب از روغن‌سوزی و تولید دود آبی جلوگیری می‌کند.

نویسنده: صیاد نصیری
گروه فنی مهندسی اِیمِگ