بوش سیلندر چیست؟!

آشنایی با بوش موتور یا بوش سیلندر (Cylinder Liner)

بوش موتور (Cylinder Liner) قطعه‌ای چدنی یا گاها فولادی است که در درون بلوک سیلندر قرار می‌گیرد. این مجموعه یکی از مهمترین بخش های کاربردی داخلی موتور می‌باشد. بوش موتور یا بوش سیلندر قطعه‌ای استوانه‌ای شکل است لذا می‌توان آن را به صورت ریخته‌گری گریز از مرکز یا سانتریفیوژ تولید کرد که این فرآیند، توسط گروه فنی مهندسی سارکو با بالاترین کیفیت انجام می‌پذیرد. برای دیدن فیلم قسمت ریخته گری گریز از مرکز روی لینک زیر کلیک کنید.

 

در برخی از کشورها یا شرکت‌ها بوش سیلندر به نام آستین سیلندر (Cylinder sleeve) نیز شناخته می‌شود.

بوش‌های موتور بسته به نوع طراحی موتور، بصورت بوش‌های موتور لبه دار و یا بدون لبه تولید می‌گردند. مزیت آستین سیلندر لبه‌دار نسبت به بدون لبه این است که در اثر نقض عملکرد موتور، مانند خرابی رینگ و پیستون‌ها و یا جدا شدن شاتون از میل‌لنگ، این لبه‌ها از فرورفتن بیشتر بوش سیلندر به داخل سیلندر ممانعت می‌نمایند و همینطور نشیمن‌گاه مناسبی برای نگه داشتن بوش سیلندر درون سیلندر به هنگام عملکرد آن خواهند بود.

بوش موتور محلی برای قرارگیری و حرکت پیستون است و وظیفه اصلی آن ایجاد محیط و بستری مناسب، برای حرکت پیستون جهت انتقال حرکت از شاتون و میل لنگ و حفاظت از پیستون در مقابل سایش و پارگی سیلندر می‌باشد.

دیواره‌های سیلندر موتور تحت تماس با دما و فشار بالایی هستند و رینگ‌های پیستون با سرعت بالایی روی آن دیواره‌ها و روغن می‌لغزند.

همچنین، با توجه به رویکردهای اخیر شرکت‌های سازنده طراحی موتور و خودرو، در راستای طراحی و ساخت موتورهای سبک‌تر، بجای استفاده از بلوک موتور از جنس چدن، از آلیاژهای آلومینیوم استفاده می‌کنند. معمولاً مواد تشکیل دهنده بلوک موتور از جنس چدن، دارای وزن مخصوص بالاتری نسبت به آلیاژهای آلومینیوم می‌باشند که این ویژگی باعث تغییر جنس این بلوک‌ها شده است. با این حال، برای بالا بردن مقاوت به سایش هنگام کار، از بوش سیلندر با جنس چدن استفاده می‌شود. از طرفی، به طور خاص، از آنجایی که موتور‌های کامیون و اتوبوس به عمر طولانی‌تری نیاز دارند، سیلندرهای چدنی که دارای مقاومت بالا در برابر سایش هستند، مورد استفاده قرار می گیرند.

آشنایی با انواع بوش های سیلندر

بوش های سیلندر در سه نوع زیر طراحی و تولید می‌شوند :

1. خشک
2. تر
3. پره دار

هدف استفاده از هر نوعی از بوش سیلندر یا بوش موتور ویا آستین سیلندر، محافظت از پیستون در برابر حرارت و ناخالصی‌ها و همچنین پایین آوردن هزینه تعمیرات می‌باشد. بوش سیلندر محصول نسبتاً گران قیمتی است که بایستی با دقت بالایی تولید و ساخته شوند و عمدتاً از فروشگاه‌های تخصصی خریداری گردد.

برای تهیه ی انواع بوش سیلندر می‌توانید به قسمت فروشگاه مراجعه کنید.

ورود به فروشگاه بوش سیلندر

1. بوش موتور یا بوش سیلندر خشک:
   بوش‌های سیلندر خشک از جمله محافظ‌های اصلی پیستون هستند. آنها باید دماهای بسیار بالا را تحمل کنند و در برابر ناخالصی‌ها از پیستون محافظت کنند، بنابراین باید از مواد درجه یک مانند چدن و یا آبکاری با سرامیک نیکل ساخته شوند. بوش‌های خشک بسیار نازک‌تر از همتای خود، بوش‌های تر هستند. آنها با مایع خنک‌کننده موتور، ارتباط مستقیمی ندارند، اما در عوض ارتباط بسیار نزدیکی با پوسته در بلوک سیلندر ایجاد می‌کنند تا از پیستون در برابر گرما و ناخالصی ها محافظت کنند.

2. بوش موتور یا بوش سیلندر تر یا آبگرد:
   بوش سیلندر تر با روشی متفاوت از پیستون‌های خشک محافظت می‌کند، البته این نوع بوش‌ها نیز، از همان مواد مقاوم ساخته شده‌اند. آنها در تماس مستقیم با مایع خنک کننده موتور هستند. گاهی اوقات بوش‌های سیلندر مرطوب با دهانه‌های کوچکی تعبیه می‌شوند تا به پراکندگی گرما و ناخالصی‌ها کمک کنند. به این نوع بوش‌ها، بوش‌های پوسته آب‌گرد گفته می‌شود.

3. بوش موتور یا بوش سیلندر سیلندر پره دار:
   بوش سیلندر پره‌دار همانند سایر بوش‌ها از فلز مقاوم در برابر حرارت و ناخالصی ساخته شده است. این نوع بوش برای موتورهای هوا خنک طراحی شده‌اند و در هنگام کار بسیار شبیه بوش سیلندر خشک عمل می‌کند زیرا محیط خنک‌کننده موتور، هوا است. با این حال، اطراف بوش‌ها با باله‌های کوچکی تعبیه شده‌اند که به هوای ورودی اجازه می‌دهد تا با نیروی زیادی به اطراف سیلندر کشیده شوند تا خنک‌سازی و انتقال حرارت انجام گیرد.

نقش و وظایف بوش سیلندر در موتور

بوش سیلندر وظایف کلیدی متعددی در موتور بر عهده دارد:

• ایجاد سطح لغزنده برای حرکت پیستون: سطح داخلی بوش بسیار صاف و صیقلی ساخته می‌شود تا حرکت رفت‌وبرگشتی پیستون و رینگ‌های آن با حداقل اصطکاک انجام شود یک لایه نازک روغن موتور نیز همیشه بین پیستون و دیواره بوش قرار می‌گیرد که اصطکاک را کاهش داده و از سایش جلوگیری می‌کندبدین ترتیب بوش سیلندر محیط مناسبی برای حرکت پیستون فراهم کرده و مانع تماس مستقیم پیستون با بلوک سیلندر می‌شود.
• کاهش سایش و افزایش عمر موتور: جنس سخت و مقاوم بوش (معمولاً چدن آلیاژی) سبب می‌شود که سایش عمدتاً در بوش رخ دهد نه در بدنه سیلندر اصلی. بدون حضور بوش، رینگ‌های پیستون مستقیماً با جداره بلوک سیلندر در تماس بوده و به سرعت آن را فرسوده می‌کنند. از آنجا که تعویض بوش بسیار ساده‌تر و کم‌هزینه‌تر از تعویض یا تعمیر کل بلوک سیلندر است، استفاده از بوش سیلندر باعث افزایش طول عمر مفید موتور و کاهش هزینه‌های تعمیراتی می‌شود.
• آب‌بندی و حفظ تراکم: بوش سیلندر با ایجاد یک سطح کاملاً صاف و همگن، به آب‌بندی مناسب رینگ‌های پیستون کمک می‌کند. صاف بودن جداره داخلی بوش باعث می‌شود مخلوط فشرده‌شده‌ی سوخت و هوا در زمان تراکم، و همچنین گازهای حاصل از احتراق در زمان احتراق، نتوانند از کنار پیستون فرار کنند. این آب‌بندی کامل، راندمان موتور را بالا نگه می‌دارد و از کاهش قدرت ناشی از نشت تراکم جلوگیری می‌کند.
• انتقال حرارت: بوش سیلندر در تماس نزدیک با پیستون داغ و گازهای احتراق است و حرارت بالای آن‌ها را جذب می‌کند. سپس این حرارت از طریق بوش به سیستم خنک‌کننده موتور منتقل می‌شود. در موتورهای آب‌خنک، حرارت از بوش به مایع خنک‌کننده و سپس به رادیاتور منتقل می‌شود و در موتورهای هواخنک، بوش‌های پره‌دار حرارت را مستقیماً به جریان هوا انتقال می‌دهند. بنابراین بوش سیلندر مانند یک واسط انتقال حرارت عمل کرده و مانع گرمای بیش از حد و آسیب دیدن اجزای موتور می‌شود.
• تحمل فشار و تنش‌های احتراق: هنگام احتراق سوخت در سیلندر، فشارهای بسیار بالایی (گاهی تا ده‌ها بار) به جداره‌ها وارد می‌شود. بوش سیلندر ساخته شده از آلیاژهای مقاوم، این فشارهای شدید و شوک‌های ناشی از انفجار سوخت را تحمل می‌کند و از ترک خوردن یا تاب برداشتن محفظه سیلندر جلوگیری می‌نماید. عملاً بوش سیلندر سهم عمده‌ای در استحکام مکانیکی سیلندر و مقاومت آن در برابر تنش‌های مکانیکی و حرارتی دارد.

با توجه به وظایف فوق، روشن است که سلامت و کیفیت بوش سیلندر برای عملکرد صحیح موتور بسیار حیاتی است. در ادامه، تفاوت‌های بوش سیلندر با قطعات دیگر، انواع آن، جنس و ساختار، و سایر جنبه‌های فنی مرتبط را به تفصیل بررسی خواهیم کرد.

مواد سازنده بوش سیلندر

انتخاب درست جنس و روش ساخت بوش های سیلندر تاثیر مستقیم و بسزایی بر دوامو کارای موتور دارد. در ادامه به مواد سازنده آن اشاره می کنیم:

• چدن خاکستری آلیاژی (Gray Cast Iron): رایج‌ترین جنس برای بوش‌های سیلندر، چدن خاکستری آلیاژی است که دارای ساختار پرلیتی سخت بوده و مقاومت سایشی و حرارتی بالایی دارد. با افزودن عناصر آلیاژی مانند کروم، نیکل، منگنز، سیلیکون و فسفر، خواص مکانیکی آن بهبود یافته و مقاومت در برابر خوردگی و سایش بیشتر می‌شود.
• چدن داکتیل (Ductile Iron): چدن داکتیل دارای چقرمگی بالاتر و مقاومت بیشتری در برابر شکست است و برای موتورهایی که احتمال تنش‌های مکانیکی شدید وجود دارد، مناسب می‌باشد.
• فولاد آلیاژی: برای موتورهای مسابقه‌ای یا شرایطی که نیاز به استحکام فوق‌العاده یا دیواره نازک‌تر است.
• آلومینیوم (در موتورهای سبک مدرن): در بلوک‌های آلومینیومی مدرن، گاهی نیازی به بوش چدنی وجود ندارد و دیواره سیلندر آلومینیومی با سخت‌کاری سطحی، مانند روش Alusil، نقش لاینر را ایفا می‌کند.

تفاوت بوش سیلندر با سایر قطعات مشابه در موتور

اصطلاح «بوش» در صنعت خودرو به هر قطعه استوانه‌ای توخالی گفته می‌شود که برای کاهش اصطکاک و فرسایش در محل اتصالات یا حرکت رفت و برگشتی قطعات به کار می‌رود. به عنوان مثال، در سیستم تعلیق خودرو نیز بوش‌های لاستیکی یا فلزی برای اتصال قطعات و جذب ضربه‌ها استفاده می‌شوند. اما بوش سیلندر (یا بوش موتور) با این بوش‌ها تفاوت اساسی دارد:

1. محل کاربرد و عملکرد:
   بوش‌های عمومی مانند بوش طبق یا بوش‌های لاستیکی در سیستم تعلیق، وظیفه کاهش لرزش و اصطکاک بین قطعات شاسی را برعهده دارند. در مقابل، بوش سیلندر داخل موتور و سیلندر قرار می‌گیرد و وظیفه آن ایجاد سطح سیلندر قابل‌تعویض و مقاوم در برابر حرارت و سایش برای حرکت پیستون است. به عبارت دیگر، بوش سیلندر مستقیماً در فرآیند احتراق و تولید قدرت موتور نقش دارد، در حالی که بوش‌های تعلیق صرفاً نقش مکانیکی در اتصال قطعات شاسی ایفا می‌کنند.
2. ساختار و جنس:
   بوش‌های تعلیق معمولاً از لاستیک فشرده یا ترکیبی از لاستیک و فلز ساخته می‌شوند تا انعطاف‌پذیر بوده و ارتعاشات را جذب کنند. اما بوش سیلندر از فلزات سخت (چدن یا فولاد آلیاژی) تولید می‌شود که بتواند حرارت بالا، فشار احتراق و سایش مداوم رینگ‌های پیستون را تحمل کند. بنابراین مواد سازنده و روش ساخت بوش سیلندر کاملاً متفاوت و پیچیده‌تر از بوش‌های معمولی است.
3. اتصال به قطعه‌ی پایه:
   بوش‌های تعلیق اغلب به کمک پرس یا پیچ در محل خود تثبیت می‌شوند و در صورت لزوم با کمی فشار قابل خارج کردن هستند. اما بوش سیلندر بخشی از مجموعه‌ی سیلندر موتور است. در برخی موتورها، بوش سیلندر به صورت یکپارچه با بلوک موتور ریخته‌گری می‌شود و عملاً جداشدنی نیست. در این حالت اصطلاحاً موتور «بوش ثابت» یا «بدون بوش» نامیده می‌شود که دیواره‌ی سیلندر خود بلوک موتور است. در موتورهای دیگر، بوش سیلندر قطعه‌ای جداشدنی است که درون سیلندر قرار گرفته و با لبه یا واشر مهار می‌شود. این نوع موتور دارای «لاینر» جداگانه است و بوش آن را می‌توان برای تعمیر یا تعویض بیرون کشید. به طور خلاصه، تفاوت در وجود یا عدم وجود لاینر یکی از وجوه تمایز اصلی در طراحی موتورهای مختلف است.
4. پوشش مقاوم در برابر سایش:
   اگر موتوری طراحی شود که بدون بوش کار کند (سیلندر یکپارچه با بلوک باشد)، معمولاً دیواره داخلی سیلندر را با یک پوشش سخت مقاوم در برابر سایش مانند نیکاسیل (آلیاژ نیکل-سیلیکون کاربید) یا اسپری پلاسما پوشش می‌دهند. این پوشش وظیفه‌ای شبیه به بوش دارد، یعنی جلوگیری از سایش سریع بلوک آلومینیومی یا چدنی. بنابراین حتی در موتورهای بدون لاینر جداشدنی نیز نوعی «لاینر» به شکل پوشش داخلی وجود دارد. در موتورهای مجهز به بوش سیلندر، نیازی به چنین آبکاری‌هایی نیست زیرا خود بوش از جنس مقاوم ساخته شده و سطح داخلی آن قبلاً سخت‌کاری یا آبکاری شده است.

به طور کلی، اصطلاح بوش سیلندر مختص آن قطعه‌ای است که سیلندر موتور را شکل می‌دهد و نباید با سایر بوش‌ها در بخش‌های دیگر خودرو اشتباه گرفته شود. بوش سیلندر بخشی از سامانه احتراق است و تفاوت‌های بنیادی در جنس، عملکرد و نحوه نصب با بوش‌های معمولی دارد.