Tech: Τι είναι το πιστόνι & πώς λειτουργεί (+video)
- Πηγαίνει πάνω κάτω στα 2 Νεκρά Σημεία του θαλάμου καύσης
- Η έκρηξη στο θάλαμο το σπρώχνει προς τα κάτω & δίνει κίνηση στον στρόφαλο
- Στηρίζεται στη μπιέλα που επίσης έχει πολύ σημαντικό ρόλο
- Έχει 3 δαχτυλίδια (ελατήρια) που το στεγανοποιούν
Το... ανάποδο κύπελλο που δίνει ζωή στον κινητήρα
Θυμίζουν ανάποδο κύπελλο, έχουν κυλινδρικό σχήμα για να χωράνε μέσα στους κυλίνδρους ενός κινητήρα, κατασκευάζονται από ανθεκτικά υλικά (κράματα αλουμινίου) για να αντέχουν τις τεράστιες πιέσεις που δέχονται ανά δευτερόλεπτο αλλά να παρέχουν ταυτόχρονα και θερμική αγωγιμότητα. Τα πιστόνια ή έμβολα είναι τα εξαρτήματα που πηγαίνουν πάνω κάτω στο εσωτερικό ενός κυλίνδρου, από το Ανω Νεκρό Σημείο (Α.Ν.Σ.) ως το Κάτω Νεκρό Σημείο (Κ.Ν.Σ.). Πρόκειται για τις δύο ακραίες θέσεις μετακίνησης του πιστονιού, με την μεταξύ τους απόσταση να ονομάζεται διαδρομή του πιστονιού. Κάθε διαδρομή προκύπτει και λόγω των πιέσεων από την ανάφλεξη του μείγματος καυσίμου-αέρα, με το πιστόνι να ακολουθεί ευθύγραμμη - παλινδρομική κίνηση.
Οι τέσσερις «χρόνοι» λειτουργίας και ο ρόλος του εμβόλου
Ένας τετράχρονος κινητήρας εσωτερικής καύσης έχει τέσσερις «χρόνους» λειτουργίας, με το έμβολο να κάνει 2+2 διαδρομές (πάνω και κάτω). Σε πρώτη φάση έχουμε την εισαγωγή, κατά την οποία το μείγμα καυσίμου και αέρα μπαίνει στο θάλαμο καύσης από την ανοιχτή βαλβίδα εισαγωγής. Τότε είναι που το έμβολο κινείται προς το Κάτω Νεκρό Σημείο.
Με τον θάλαμο καύσης γεμάτο από το μείγμα ακολουθεί η δεύτερη φάση, η συμπίεση. Κατά την διάρκειά της το έμβολο αλλάζει πορεία, κινείται προς το ¶νω Νεκρό Σημείο, συμπιέζοντας το μείγμα. Τότε είναι που προκύπτει η χημική αντίδραση της ανάφλεξης (ή καύσης ή εκτόνωσης), που στην περίπτωση ενός βενζινοκινητήρα γίνεται μέσω αναφλεκτήρα (μπουζί). Μέσα στο θάλαμο καύσης επικρατούν πολύ υψηλές θερμοκρασίες, το μπουζί δίνει ηλεκτρικό σπινθήρα και έτσι προκαλείται η ανάφλεξη του μείγματος. Το, μείγμα δηλαδή καίγεται, εκτονώνεται και στέλνει το έμβολο ξανά στο Κάτω Νεκρό Σημείο.
Η τελευταία φάση - χρόνος περιλαμβάνει την εξαγωγή. Εξαιτίας της αδράνειας του συστήματος το έμβολο αρχίζει να κινείται ξανά προς τα πάνω, σπρώχνοντας τα αέρια προς την ανοιχτή βαλβίδα εξαγωγής. Με τον τρόπο αυτό τα προϊόντα της καύσης εξέρχονται από το θάλαμο καύσης.
Κάθε πιστόνι έχει οπές, μέσα στις οποίες βρίσκονται ελατήρια (κατά κανόνα 3, συμπίεσης, απόξεσης και λαδιού).
Η σημασία της παλινδρομικής κίνησης
Σε όλη την παραπάνω διαδικασία το πιστόνι ακολουθεί παλινδρομική κίνηση, χάρη στη σύνδεσή του με μία μπιέλα. Αυτή «γεφυρώνει» το κενό ανάμεσα σε πιστόνι και στροφαλοφόρο άξονα, Καθώς το πιστόνι κινείται παλινδρομικά στον κύλινδρο, η μπιέλα μετατρέπει την κινητική ενέργεια από την παλινδρομική κίνηση του πιστονιού σε περιστροφική μέσω του στροφάλου.
Επιπλέον, με την παλινδρόμηση επιτυγχάνεται:
- σταδιακή αύξηση και μείωση του εσωτερικού όγκου των κυλίνδρων
- κατανομή των πιέσεων στις πλευρικές επιφάνειες των κυλίνδρων
- απορρόφηση υψηλών ποσοτήτων θερμοκρασιών στη φάση ανάφλεξης - καύσης
- στεγανοποίηση του κυλίνδρου με τον στροφαλοθάλαμο μέσω των ελατηρίων
Τα 3 ελατήρια σε κάθε έμβολο
Αναφερθήκαμε στα ελατήρια των εμβόλων, πάμε να εξηγήσουμε την σημασία τους. Κατά κανόνα, κάθε τετράχρονος κινητήρας έχει τρία ελατήρια σε κάθε έμβολο, με κάθε ελατήριο να βρίσκεται στο δικό του αυλάκι (ή λούκι).
Πιο ψηλά στην περίμετρο του πιστονιού βρίσκεται το ελατήριο συμπίεσης. Χάρη σε αυτό στεγανοποιούνται τα τοιχώματα του κυλίνδρου με το έμβολο. Κατά κάποιο τρόπο σφραγίζονται ώστε να μην υπάρχει απώλεια συμπίεσης από τα αέρια της καύσης. Ακριβώς από κάτω, στο μέσο του πιστονιού, τοποθετείται το ελατήριο απόξεσης. Αυτό αναλαμβάνει να αποστραγγίζει το λιπαντικό από τα τοιχώματα του κυλίνδρου. Τρίτο και τελευταίο είναι το ελατήριο λαδιού, το οποίο επιστρέφει στο κάτω μέρος του κυλίνδρου και στον στροφαλοθάλαμο το λιπαντικό που αποστραγγίστηκε.
Λεζάντα για τη φωτογραφία: Κάθε πιστόνι έχει οπές, μέσα στις οποίες βρίσκονται ελατήρια (κατά κανόνα 3, συμπίεσης, απόξεσης και λαδιού).
