Subyek:
- Umum
- Bagian bawah piston
- Material
- Cincin piston
- Jarak bebas akhir ring piston
- Peniti piston
- Desaksasi pin piston
- Distorsi piston
- Memiringkan piston
- Pendinginan
Umum:
Piston melakukan gerakan naik turun di dalam silinder. Silinder tersangkut di blok mesin dan tidak bergerak. Piston terus bergerak dari ODP (Titik Mati Bawah) ke TMA (Titik Mati Atas) di dalam silinder. Pembakaran terjadi di bagian atas piston (disebut bagian bawah piston). Karena katup masuk terbuka dan piston bergerak ke arah, maka terciptalah ruang hampa di bagian masuk. Kevakuman ini menyedot udara (atau campuran bahan bakar) ke dalam silinder. Pada mesin supercharged (melalui turbo atau kompresor), udara masuk didorong ke dalam silinder dengan tekanan berlebih tertentu.
De katup masuk menutup dan piston bergerak ke atas. Udara (atau campuran bahan bakar) dikompresi (dikompresi) kemudian pada a mesin bensin segera lilin dan pada satu waktu mesin diesel dinyalakan dengan menambahkan bahan bakar diesel.
Karena campuran terbakar, piston terdorong ke bawah dengan tenaga yang besar. Lalu katup buang terbuka dan piston mendorong gas yang terbakar ke dalam knalpot pada langkah ke atas.
Piston harus memenuhi sifat-sifat berikut:
- Massa serendah mungkin untuk menjaga gaya massa di TDC dan ODP serendah mungkin. Gaya massa yang kecil mengurangi tekanan pada bantalan dan memungkinkan frekuensi rotasi yang lebih tinggi.
- Konduksi panas yang baik; suhu bagian bawah piston bisa melebihi 400 derajat Celcius. Untuk mencegah suhu dasar piston naik terlalu tinggi, maka secara konstan didinginkan dengan pancaran oli di bagian bawah. Beban termal yang lebih rendah menghasilkan lebih sedikit keausan dan konsumsi oli lebih sedikit.
- Ketahanan mekanis yang cukup.
- Koefisien gesekan rendah.
Bagian bawah piston:
Bagian atas piston disebut “mahkota” atau “bagian bawah piston”. Relung untuk katup sering kali digerinda di bagian bawah piston.
Pada mesin diesel injeksi langsung, bagian bawah piston seringkali masih menjadi bagian dari ruang bakar. Sebuah rongga khusus kemudian ditanam di dalam piston, yang berfungsi untuk memutar udara. Udara pada ruang tersebut akan melakukan gerakan berputar-putar, sehingga bahan bakar solar langsung tercampur dengan baik dengan udara tersebut pada saat injeksi.
Gambar menunjukkan mesin diesel injeksi langsung dengan ruang pra-putar di piston. Mesin diesel dengan injeksi tidak langsung memiliki ruang pra-putar terpisah di kepala silinder. Maka tidak ada ruang pembakaran di bagian bawah piston.
Bahan:
Piston biasanya terbuat dari paduan aluminium atau magnesium. Terkadang piston aluminium tempa digunakan dengan dasar piston berlapis krom. Ini sangat kuat dan ringan. Keuntungannya adalah karena bobotnya yang rendah, beban mekanis pada dinding silinder juga lebih rendah (sehingga keausannya lebih sedikit), ditambah lagi dapat digunakan pada mesin dengan tenaga besar. Karena produksi khusus, harganya jauh lebih tinggi daripada piston aluminium biasa.
Alur kecil juga dibuat di sisi piston, sebanding dengan alur asah di dinding silinder. Ini berfungsi untuk semacam "membawa" minyak ketika bergerak ke atas dan ke bawah. Jika alur kecil tidak disediakan, oli dapat dengan mudah melewatinya dan berakhir di ruang bakar.
Cincin piston:
Cincin piston harus memastikan segel gas terbaik antara piston di dalam silinder. Kebocoran pada sepanjang ring piston antara lain disebabkan oleh:
- Kehilangan kompresi (dan juga kehilangan daya).
- Kehilangan oli melalui ruang bakar.
- Penuaan dini dan kontaminasi minyak; Karena kebocoran gas masuk ke dalam oli, gas-gas tersebut dapat bercampur dengan oli sehingga menyebabkan oli menjadi tua.
Selalu ada lapisan oli di antara alur ring piston dan ring piston (lihat gambar di bawah). Tidak mungkin hanya ring piston saja yang dapat menjaga penyegelannya. Minyak juga memainkan peran penting dalam hal ini. Bunyinya seperti ini:
- Saat piston naik, ring piston berpindah ke bagian bawah alur ring piston. (lihat gambar)
- Oli pada dinding silinder menembus di antara ring piston dan alur ring piston. Hal ini menyebabkan piston tertekan pada dinding silinder.
Jika ring pengikis oli sudah aus, oli dapat masuk ke sela-sela dinding silinder dan ring pengikis oli sehingga menyebabkan oli tertahan di ruang bakar. Oli tersebut kemudian dibakar sehingga menghasilkan asap berwarna biru atau hitam dari knalpot. Asap berwarna biru berasal dari oli mesin yang langsung masuk ke knalpot, tidak terbakar, dan menguap. Pada asap hitam, oli ikut serta dalam proses pembakaran dan sisa oli yang terbakar meninggalkan knalpot dalam bentuk jelaga (hitam).
Jarak bebas akhir ring piston:
Celah celah adalah jarak antara kedua ujung ring piston. Jika jarak pengunci terlalu kecil, ring piston tidak mempunyai ruang untuk membentuk diameter yang lebih kecil. Dinding silinder bisa rusak dan ring piston bisa putus. Jika jarak kunci terlalu besar, terdapat terlalu banyak ruang di antara kedua ujungnya; ring piston tidak cukup rapat dan dapat menyebabkan hilangnya kompresi atau peningkatan konsumsi oli.
Jarak bebas kunci diukur dengan a pengukur perasaan. Dengan pengukuran di atas, jarak bebas kunci harus antara 0,35 dan 0,55 mm. Alat pengukur rasa dengan ketebalan 0,5 mm dapat digerakkan dengan sedikit hambatan. Jadi izin akhirnya baik-baik saja. Untuk informasi lebih lanjut, lihat halaman “pengukuran ring piston” di bawah judul Mengukur secara mekanis.
Pin piston:
Pin piston digunakan untuk memasang piston ke batang penghubung secara berputar. Pin piston (secara teoritis) dipasang di tengah piston dan diamankan dengan penjepit. Faktanya, pin piston dipasang di tengah, sehingga meningkatkan kinerja. Informasi lebih lanjut mengenai hal ini dapat ditemukan di bawah pada bab berikutnya: Desaksasi pin piston.
Desaksasi pin piston:
Posisi pin piston yang off-axis berarti pin piston tidak berada tepat di tengah (seperti terlihat pada gambar). Piston ini tentunya juga harus dipasang pada arah tertentu. Arahnya ditunjukkan dengan tanda panah yang ditandai di bagian bawah piston. Panah ini menunjuk ke sisi distribusi.
Menempatkan pin piston di luar tengah memiliki tujuan penting; mengurangi keausan pada dinding silinder dan mengurangi kebisingan yang dihasilkan piston saat mengganti dinding silinder. Ketika piston bergerak ke atas maka ia ditekan pada sisi kiri dinding silinder dan ketika bergerak ke bawah ia ditekan terhadap sisi kanan. Pada setiap langkah tenaga, piston akan dipukul dari sisi kiri ke sisi kanan dengan tenaga yang sangat besar.
Karena pin piston ditempatkan tidak di tengah, batang penghubung sudah tegak sebelum TMA. Piston bergerak ke sisi kanan silinder sebelum langkah tenaga. Saat power stroke sekarang dilakukan, piston sudah berada pada posisi yang benar dan kini bisa lurus ke bawah dalam satu gerakan. Karena pin piston tidak berada di tengah, piston tidak lagi terbentur dinding silinder akibat langkah tenaga, sehingga mengurangi kebisingan dan keausan.
Distorsi piston:
Bentuk piston pada mesin panas berbeda dengan pada mesin dingin. Bahannya memuai karena panas. Piston dikonstruksi sedemikian rupa sehingga pemuaian hanya terjadi pada satu arah. Jika tidak, piston bisa tersangkut di dalam silinder.
Di paling kiri gambar piston terlihat dalam kondisi normal. Gambar tengah adalah piston di dalam silinder dilihat dari atas, pada saat suhu operasi. Jadi mesin telah berjalan beberapa saat sehingga menyebabkan material piston menjadi panas dan mengembang. Gambar sebelah kanan adalah piston dalam kondisi dingin. Sekarang bentuknya oval. Tanda panah di atas dan di bawah menunjukkan perbedaan ukuran. Piston pada gambar kanan telah diperkuat lebarnya dan sengaja dibuat memanjang agar memiliki ruang untuk mengembang. Alasannya adalah setiap bahan memuai jika dipanaskan. Piston juga harus diberi ruang untuk ini.
Sisi yang tidak mengembang, yaitu sisi kiri dan kanan piston pada ilustrasi, ditekan ke dinding silinder selama langkah tenaga. Sisi ini menyerap gaya geser (lihat gambar pada bab di bawah “piston miring”. Hal ini tentu saja dibuat sedemikian rupa, karena jika tidak maka ruang antara piston dan dinding silinder akan terlalu besar dengan gaya yang sangat besar tersebut. Piston kemudian menjadi mesin terlempar ke dinding silinder dan karena itu akan memiliki umur pendek.
Meskipun demikian, suara yang dihasilkan mungkin masih berbeda saat mesin dingin dibandingkan saat mesin hangat. Saat mesin dalam keadaan dingin, terjadi banyak permainan antara piston dan silinder sehingga masih terdengar suara ketukan ringan. Hal ini sama sekali tidak menjadi masalah, selama fase pemanasan mesin berjalan lancar. Yang saya maksud adalah mesin harus dipanaskan secara perlahan (tidak pada kecepatan terlalu tinggi dan tentunya tidak terlalu banyak bensin pada kecepatan rendah). Jika hal ini terjadi, berarti piston belum mengembang sepenuhnya dan oli belum mencapai suhu pengoperasian minimal 60 atau 80 derajat. Mesin kemudian akan memiliki umur yang jauh lebih pendek. Dinding silinder akan lebih cepat aus, begitu pula dengan sisi piston yang akan aus dengan keras. Kebisingan piston juga dapat dikurangi oleh pabrikan dengan menerapkan “desaxation”. (Lihat bab di atas).
Memiringkan piston:
Saat bergerak ke atas dan ke bawah, piston juga bergerak sedikit ke arah melebar di dinding silinder. Jika terjadi keausan pada dinding silinder akibat penggunaan mesin yang salah (bayangkan berkendara cepat/putaran tinggi saat mesin dingin), maka bagian dinding silinder (yang diberi tanda merah pada gambar) bisa berlubang. Pemilihan bahan yang buruk oleh pabrikan mobil juga dapat memainkan peran utama dalam hal ini (pikirkan mesin 1.4 16v tertentu dari VAG). Ini berarti lebar dinding silinder bertambah dan oleh karena itu piston memiliki lebih banyak kebebasan bergerak sebagai mesin. akibat gaya geser. Dalam hal ini kita berbicara tentang “piston yang miring”. Gambar menunjukkan bahwa piston digambar sedikit terpelintir di dalam silinder. Situasi yang sedikit berlebihan, namun konsep “tilting piston” terlihat jelas.
Akibat piston miring, mesin mengeluarkan banyak bunyi detak. Kadang-kadang hampir bisa dibandingkan dengan suara yang dihasilkan oleh mesin diesel. Bunyi tersebut murni benturan pada dinding silinder akibat adanya ruang ekstra yang dimiliki piston di dalam silinder. Akibatnya, konsumsi oli sering kali meningkat (karena penyegelan yang buruk) dan keausan juga sering kali meningkat. Satu-satunya hal yang bisa dilakukan adalah merombak mesinnya.
Pendingin:
Piston didinginkan dengan menyemprotkan oli mesin di bagian bawah. Hal ini dapat dilakukan dengan penyemprot minyak (lihat gambar di bawah), atau melalui lubang pada batang penghubung. Hal ini, bersama dengan informasi lebih lanjut tentang pendinginan dan pelumasan, dijelaskan di halaman Sistem pelumasan.
