Pistonlar ve Kontrolleri Nedir?

Pistonlar ve Kontrolleri, içten yanmalı motorların yapısını, çalışma prensibini ve motor revizyonunu öğrenirken bilinmesi gereken temel konulardan biridir. Piston, silindir içerisinde aşağı ve yukarı hareket ederek emme, sıkıştırma, iş ve egzoz zamanlarının gerçekleşmesine katkı sağlar. Yanma sonucu oluşan kuvvetin krank miline aktarılmasında piston, piston pimi ve biyel kolu önemli görev üstlenir.

İçten yanmalı motorlarda meydana gelen yanma sonucu oluşan yüksek basınçlı gazlar pistonu aşağı doğru iter. Piston da bu kuvveti piston pimi ve biyel kolu aracılığıyla krank miline iletir. Böylece pistonun doğrusal hareketi krank milinde dairesel harekete dönüştürülür.

Pistonlar sürekli olarak yüksek sıcaklık, basınç ve sürtünme etkisi altında çalışır. Bu nedenle pistonların hafif, dayanıklı ve çalışma sıcaklıklarına uygun malzemelerden üretilmesi gerekir. Pistonlar ve kontrolleri konusu; pistonun yapısı, çeşitleri, arızaları, çap ölçümü, ovalik, koniklik, segman kanalları ve piston pimi kontrollerini kapsar.

Pistonun Görevleri

Pistonlar motor içerisinde birçok önemli görevi yerine getirir. Başlıca görevleri şunlardır:

• Silindir içinde iki ölü nokta (ÜÖN ve AÖN) arasında hareket ederek motor zamanlarının gerçekleşmesine katkı sağlar.
• Silindirin alt kısmında hareketli bir yüzey oluşturur.
• Yanma sonucu oluşan gaz basıncını piston pimi üzerinden biyel koluna aktarır.
• Üzerindeki segmanlar aracılığıyla ısının bir bölümünün silindir duvarına aktarılmasına yardımcı olur.
• Piston segmanlarıyla birlikte yanma gazlarının kartere kaçmasını sınırlar.
• Yağ segmanları yardımıyla silindir duvarındaki fazla yağın kontrol edilmesini sağlar.
• Segmanlarla birlikte yanma odasının sızdırmazlığına katkıda bulunur.
• Uygun çalışma boşluğu ve yağlama şartlarında motorun verimli çalışmasına yardımcı olur.

Pistonun Yapısı

Bir piston, çalışma şartlarına göre farklı görevler üstlenen çeşitli bölümlerden oluşur. Piston tepesi, segman kanalları, piston eteği ve piston pimi yuvası pistonun temel bölümleri arasındadır.

Piston Tepesi

Pistonun yanma odasına bakan üst kısmına piston tepesi denir. Bu bölüm yanma sırasında oluşan yüksek sıcaklık ve basınca doğrudan maruz kalır.

Motor tasarımına ve yanma odasının yapısına göre piston tepeleri farklı şekillerde üretilebilir:

• Düz
• Bombeli
• Çanak tipi
• Oyuklu

Özellikle birçok direkt püskürtmeli dizel motorda yanma odasının bir bölümü piston tepesi üzerinde oluşturulabilir. Piston tepesinin biçimi; hava hareketi, yakıt-hava karışımı ve yanma karakteristiği üzerinde etkili olabilir.

Segman Kanalları

Segman kanalları, piston üzerinde piston segmanlarının yerleştirildiği hassas ölçülerde işlenmiş kanallardır.

Piston segmanlarının temel görevleri şunlardır:

• Yanma odası sızdırmazlığına katkıda bulunmak
• Silindir duvarındaki yağ miktarını kontrol etmek
• Pistondaki ısının bir bölümünü silindir duvarına aktarmak

Piston Eteği

Piston eteği, pistonun segman bölgesinin altında kalan ve silindir içerisinde pistona kılavuzluk eden bölümüdür. Pistonun silindir içerisinde düzgün hareket etmesine yardımcı olur ve biyel kolunun açısal hareketinden kaynaklanan yan kuvvetlerin karşılanmasında rol oynar.

Piston Pimi Yuvası

Piston pimi yuvası, pistonu biyel koluna bağlayan piston piminin geçtiği bölümdür. Yanma basıncından kaynaklanan yüksek kuvvetlerin aktarılmasında görev aldığı için dayanıklı şekilde tasarlanır.

Pistonların Üretildiği Malzemeler

Geçmişte bazı motorlarda dökme demir pistonlar kullanılmıştır. Günümüzde otomotiv motorlarında alüminyum alaşımlı pistonlar yaygın olmakla birlikte, özellikle yüksek yük altında çalışan bazı modern dizel motorlarda çelik piston tasarımları da kullanılabilmektedir.

Alüminyum alaşımlı pistonların başlıca özellikleri şunlardır:

• Düşük yoğunlukları sayesinde hafiftir.
• Isı iletkenlikleri yüksektir.
• Hareketli kütlenin azaltılmasına yardımcı olur.
• Uygun tasarımla yüksek motor devirlerinde kullanılabilir.
• Motorun mekanik verimliliğine ve dolaylı olarak yakıt ekonomisine katkıda bulunabilir.

Kullanılan piston malzemesi ve tasarımı motor üreticisinin motor yükü, sıcaklık, basınç ve dayanıklılık gereksinimlerine göre belirlenir.

Piston Çeşitleri

Motor tasarımına ve kullanım amacına göre farklı piston çeşitleri geliştirilmiştir. Aşağıdaki tasarımlar özellikle klasik motor teknolojisinin öğretilmesinde karşılaşılan piston çeşitleridir.

1. Düz Etekli Piston

Düz etekli pistonlarda etek kısmında genleşmeyi karşılamak amacıyla açılmış özel bir yarık bulunmaz. Basit yapılı klasik piston tasarımlarından biridir.

Başlıca özellikleri:

• Yapısı görece basittir.
• Dayanıklı bir tasarıma sahip olabilir.
• Çalışma boşluğunun doğru belirlenmesi önemlidir.

2. Diyagonal Yarık (Çapraz Yarıklı) Piston

Bu pistonlarda etek kısmında çapraz biçimde oluşturulmuş bir yarık bulunur. Tasarımın amacı, pistonun ısıl genleşme davranışını kontrol etmeye yardımcı olmaktır.

3. T Yarık Piston

T yarık pistonlarda etek bölgesinde T harfine benzeyen bir yarık bulunur. Bu yapı piston eteğinin ısıl genleşmesini kontrol etmeye yardımcı olan klasik tasarımlardan biridir.

4. U Yarık Piston

U yarık pistonlarda etek bölgesinde U biçiminde bir yarık veya boşluk bulunur. Bu tasarım da piston eteğinin çalışma sıcaklığındaki genleşme davranışını kontrol etmek amacıyla geliştirilmiştir.

5. Ototermik Piston

Ototermik pistonlarda alüminyum piston gövdesine çelik genleşme kontrol elemanları yerleştirilebilir. Bu yapı pistonun sıcaklık değişimleri karşısındaki genleşmesini kontrol etmeye yardımcı olur.

Uygun tasarımın sağlayabileceği avantajlar şunlardır:

• Piston-silindir çalışma boşluğunun daha iyi kontrol edilmesi
• Piston vuruntusunun azaltılmasına katkı
• Aşınmanın sınırlandırılması
• Motorun çalışma ömrüne katkı

Dizel Motor Pistonları

Dizel motorlarda yüksek sıkıştırma oranı ve yüksek silindir basınçları nedeniyle pistonların tasarımı motorun çalışma şartlarına uygun olarak yapılır.

Dizel motor pistonlarında;

• Yüksek silindir basınçlarına dayanabilecek yapı,
• Yüksek sıcaklıklara uygun malzeme,
• Uygun yanma odası geometrisi,
• Gerektiğinde piston soğutmasına yönelik özel tasarımlar

kullanılabilir.

Bazı yüksek yük altında çalışan dizel motorlarda pistonun alt yüzeyine motor yağı püskürten yağ memeleri bulunabilir. Bu sistem piston sıcaklığının kontrol edilmesine yardımcı olur.

Pistonlarda Oluşan Arızalar

Pistonlar ve kontrolleri sırasında aşınma, çatlama, erime, sıkışma ve segman kanalı hasarı gibi arızalar dikkatle incelenmelidir. Piston hasarının yalnızca kendisi değil, hasara neden olan yağlama, soğutma, yanma veya mekanik problemler de araştırılmalıdır.

Piston Aşınması

Piston ve silindir yüzeyleri arasındaki çalışma sırasında zamanla aşınma meydana gelebilir. Yetersiz yağlama, kirli motor yağı, aşırı sıcaklık, uygun olmayan çalışma boşluğu ve silindire giren aşındırıcı parçacıklar aşınmayı hızlandırabilir.

Piston ve segman aşınmalarında görülebilecek belirtiler şunlardır:

• Kompresyon düşmesi
• Yağ tüketiminin artması
• Egzozdan mavi duman çıkması
• Motor performansının düşmesi

Piston Çatlağı

Aşırı ısıl veya mekanik yükler, anormal yanma ve bazı durumlarda montaj ya da malzeme sorunları piston üzerinde çatlak oluşmasına neden olabilir.

Olası belirtiler arasında;

• Anormal motor sesleri
• Güç kaybı
• Kompresyon düşüklüğü
• Motorun düzensiz çalışması

bulunabilir. Ancak bu belirtiler yalnızca piston arızasına özgü değildir; kesin teşhis için gerekli kontroller yapılmalıdır.

Piston Erimesi ve Aşırı Isınması

Anormal yanma, uygun olmayan ateşleme avansı, yakıt-hava karışımı sorunları, enjektör arızaları veya yetersiz soğutma gibi nedenler piston tepesinde aşırı sıcaklık oluşturabilir. Motor tipine ve arızanın şiddetine bağlı olarak piston tepesinde yanma, çatlama veya erime görülebilir.

Piston Sıkışması

Yetersiz yağlama, aşırı motor sıcaklığı, uygun olmayan piston-silindir boşluğu veya ciddi mekanik hasarlar pistonun silindir içerisinde sıkışmasına neden olabilir.

Bunun sonucunda;

• Silindir yüzeyi çizilebilir.
• Piston ve segmanlar zarar görebilir.
• biyel ve krank mekanizması zarar görebilir.
• İleri seviyedeki hasarlarda motor kilitlenebilir.

Segman Kanalı Aşınması

Uzun süre çalışan motorlarda piston üzerindeki segman kanallarında aşınma meydana gelebilir. Segman ile kanal arasındaki boşluğun üretici sınırlarının üzerine çıkması segmanın görevini doğru şekilde yapmasını engelleyebilir.

Bunun sonucunda;

• kompresyon kaçağı artabilir.
• Yağ tüketimi artabilir.
• Egzozdan mavi duman çıkabilir.
• Motor performansı düşebilir.

Pistonlar ve Kontrolleri Nasıl Yapılır?

Motor revizyonunda pistonlar ve kontrolleri dikkatle ele alınmalıdır. Pistonun yalnızca dış görünüşüne bakmak yeterli değildir. Piston çapı, piston-silindir boşluğu, segman kanalları ve piston pimi gibi noktalar motor üreticisinin servis verileri esas alınarak kontrol edilmelidir.

Görsel Kontrol

Ölçüm işlemlerinden önce piston uygun yöntemle temizlenir ve yüzeyi dikkatlice incelenir.

Kontrol sırasında;

• Çatlak
• Kırık
• Erime veya yanma izleri
• Aşırı çizilme
• Piston eteği hasarı
• Segman kanalı hasarı

gibi problemler araştırılır.

Piston Çap Ölçümü

Piston çapının hassas kontrolünde dış çap mikrometresi kullanılmalıdır. Kumpas genel ölçüm için kullanılabilse de motor revizyonunda gerekli hassasiyet için mikrometre tercih edilir.

Piston çapının hangi yükseklikten ve hangi doğrultudan ölçüleceği piston tasarımına göre değişebilir. Bu nedenle ölçüm noktası ve izin verilen değerler için motor üreticisinin servis verileri esas alınmalıdır.

Ölçülen piston çapı ve silindir çapı kullanılarak piston-silindir çalışma boşluğu belirlenebilir ve sonuç üretici toleranslarıyla karşılaştırılır.

Ovalik Kontrolü

Pistonun geometrisi ve ölçüleri üretici tarafından belirtilen ölçüm noktalarında kontrol edilir. Pistonlar çalışma şartları nedeniyle her bölgesinde aynı çapta olmak zorunda değildir. Bu nedenle ölçüm sonuçları doğrudan birbirine değil, öncelikle üreticinin teknik değerlerine göre değerlendirilmelidir.

Koniklik Kontrolü

Pistonun farklı yüksekliklerdeki çapları üretici tarafından belirtilen noktalardan ölçülür. Piston geometrisinde tasarımdan kaynaklanan çap farklılıkları bulunabileceğinden ölçülen değerlerin servis kataloğundaki standart ve aşınma sınırlarıyla karşılaştırılması gerekir.

Segman Kanalı Kontrolü

Segman kanalları temizlendikten sonra segmanın kanal içerisindeki yan boşluğu uygun ölçü aletiyle kontrol edilir. Uygulamaya göre sentil kullanılarak segman ile kanal arasındaki boşluk ölçülebilir.

Ölçülen değer motor üreticisinin belirttiği servis sınırını aşmışsa piston, segman veya ilgili parçalar üretici prosedürüne göre değerlendirilmelidir.

Piston Pimi Kontrolü

Piston pimi, piston pimi yuvası ve biyel küçük başı aşınma, çizilme ve boşluk açısından kontrol edilir. Pim çapı ve yuva ölçüleri gerektiğinde uygun hassas ölçü aletleriyle ölçülerek üretici değerleriyle karşılaştırılır.

Piston piminin çalışma biçimi motor tasarımına göre değişebileceğinden, pimin montaj ve boşluk kontrolü ilgili motorun servis prosedürüne göre yapılmalıdır.

Piston Arızalarının Belirtileri

Piston, segman veya silindir grubundaki sorunlarda çeşitli belirtiler ortaya çıkabilir. Bunlardan bazıları şunlardır:

• Motor gücünün azalması
• Motor yağı tüketiminin artması
• Egzozdan mavi duman çıkması
• Kompresyon değerlerinin düşmesi
• Yakıt tüketiminin artması
• Motor içerisinde anormal ses veya vuruntu oluşması
• Motorun düzensiz çalışması

Bu belirtilerin hiçbiri tek başına piston arızasını kesin olarak göstermez. Motor sökülmeden önce kompresyon testi ve silindir kaçak testi gibi teşhis yöntemlerinden yararlanılması arızanın kaynağının belirlenmesine yardımcı olur.

Pistonlar ve Kontrollerinde Dikkat Edilecek Hususlar

Pistonların uzun ömürlü çalışabilmesi için motorun yağlama, soğutma ve yakıt sistemlerinin sağlıklı durumda olması önemlidir. Bakım işlemleri her araç ve motor için üreticinin belirttiği bakım programına göre gerçekleştirilmelidir.

• Motor yağı ve yağ filtresi üreticinin belirlediği aralık ve özelliklere göre değiştirilmelidir. Motor yağlama sisteminin doğru çalışması piston ve silindir yüzeylerinin korunması açısından önemlidir.
• Motor üreticisinin istediği viskozite ve performans standardını karşılayan motor yağı kullanılmalıdır.
• Motorun aşırı hararet yapmasına neden olan arızalar geciktirilmeden giderilmelidir.
• Hava filtresi üretici bakım programına göre kontrol edilmeli ve gerektiğinde değiştirilmelidir.
• Yakıt ve ateşleme sistemindeki arızalar anormal yanmaya neden olabileceği için zamanında giderilmelidir.
• Motor soğukken gereksiz yüksek devir ve yükten kaçınılmalıdır.
• Motor soğutma sistemi sağlıklı çalışmalıdır.

Doğru bakım, uygun yağlama ve sağlıklı bir soğutma sistemi piston, segman ve silindir grubunun çalışma ömrünü önemli ölçüde etkiler.

Pistonlar ve Kontrolleri Hakkında Sonuç

Pistonlar ve kontrolleri, motor revizyonu ve arıza teşhisinin temel konularından biridir. Piston; yanma sonucu oluşan gaz kuvvetini piston pimi ve biyel kolu üzerinden krank miline aktarırken, piston segmanlarıyla birlikte yanma odasının sızdırmazlığına, yağ kontrolüne ve ısı transferine katkıda bulunur.

Motor teknolojisinin gelişmesiyle birlikte farklı malzemelerden ve farklı geometrilerde pistonlar geliştirilmiştir. Kullanılan piston tasarımı motorun yakıt türüne, yanma odasına, çalışma sıcaklığına, silindir basıncına ve üreticinin tasarım tercihlerine göre değişebilir.

Mesleki eğitim açısından pistonun görevlerini, yapısını, çeşitlerini ve kontrol yöntemlerini öğrenmek; motor revizyonu ve arıza teşhis işlemlerinin doğru yapılabilmesi için önemlidir. Özellikle piston çapı, piston-silindir boşluğu, segman kanalları, piston pimi ve aşınma kontrollerinde motor üreticisinin servis değerleri esas alınmalıdır. Piston, biyel ve krank mekanizmasının diğer kontrolleri için Piston, Biyel ve Krank Mili Kontrolleri konusunu da inceleyebilirsiniz.

Motor ve araç teknolojisiyle ilgili diğer teknik içeriklere Motor Dersi ana sayfasından ulaşabilirsiniz.