પિસ્ટન અને સિલિંડર : એન્જિનના મહત્વના ભાગો. સિલિંડરમાં પિસ્ટન પશ્ચાગ્ર (reciprocating) ગતિએ ફરે છે. સિલિંડર એ બહારનો અને પિસ્ટન એ અંદરનો ભાગ ગણાય. એન્જિનમાં ઉચ્ચ દબાણવાળી વાયુની શક્તિનું યાંત્રિક શક્તિમાં રૂપાંતર કરવામાં સિલિંડર-પિસ્ટનની જોડ મહત્વનો ભાગ ભજવે છે.
સિલિંડરને ઠંડું પાડવા માટે, સિલિંડરની આસપાસ જૅકેટ મૂકવામાં આવે છે ને તેમાંથી પસાર થતા પાણીની મદદથી સિલિંડર ઠંડું રહે છે. નાનાં એંજિનોમાં સિલિંડર, પાણીનો જૅકેટ અને એંજિનનું ચોકઠું (frame) એક જ ઘટક તરીકે બનાવાય છે; પણ મોટાં તેમજ વધુ ગતિવાળાં એંજિનોમાં તે જુદા જુદા ઘટકોમાં બનાવાય છે. સિલિંડરમાં હમેશાં લાઇનર બેસાડવામાં આવે છે. આ લાઇનર જરૂરી ઘસારો લઈ શકે તેવી ધાતુમાંથી બને છે અને ઘસાય ત્યારે, આખા સિલિંડરને બદલવાની જગ્યાએ લાઇનર બદલી ખર્ચ બચાવી શકાય છે. સિલિંડરમાં પિસ્ટન ગતિ કરતો હોઈ, ઘર્ષણ થાય છે. આ ઘર્ષણ ઓછું કરવા માટે સિલિંડરને જરૂરી ઊંજણ (lubrication) પૂરું પાડવામાં આવે છે. આમ કરવા છતાં પણ ઘર્ષણને કારણે એન્જિનની 3 % થી 6 % જેટલી શક્તિનો વ્યય થતો હોય છે. જો વધુ પડતું ઊંજણ કરવામાં આવે તોપણ નુકસાન થાય, તેથી જેટલું જરૂરી હોય તેટલું જ ઊંજણ મળે તેવી વ્યવસ્થા કરાય છે. સિલિંડરમાં ઉચ્છાલ (splash) રીતથી જરૂરી ઊંજણ પૂરું પડાય છે. સિલિંડર ક્રૅન્કકેઈસ સાથે એક જ ઘટકમાં બનાવાય છે અથવા તેની જોડે ફ્લૅન્જની મદદથી જોડવામાં આવે છે. એન્જિનમાં સિલિંડર ઉપર જુદો સિલિંડર-હેડ મુકાય છે. એંજિનમાં સિલિંડર હેડ સૌથી અટપટો ભાગ છે. સિલિંડરની જાડાઈ સિલિંડરના માપ ઉપર આધારિત છે. જ્યારે લાઇનરની જાડાઈ સિલિંડરના (અથવા પિસ્ટનના) વ્યાસ ઉપર આધાર રાખે છે. આ વ્યાસ જે શક્તિનું સંચારણ કરવાનું હોય તેની તેમજ એન્જિનની ગતિ ઉપર આધારિત હોય છે.
પિસ્ટન સિલિંડરની અંદર પશ્ચાગ્ર ગતિ કરતો અને વાયુ વડે ગતિ મેળવતો ભાગ છે. જો રચના એવી હોય કે પિસ્ટન પોતે વાયુ કે પ્રવાહીને ગતિ આપતો હોય તો તે રચનાને પમ્પ (પશ્ચાગ્ર ગતિવાળો) કહેવાય.
આંતર-દહન એંજિનમાં પિસ્ટન વિસ્તરણ પામતા વાયુની મદદથી આવેગ મેળવે છે અને આ શક્તિ સંયોજિત દંડ(connecting rod)ની મદદથી ક્રૅન્ક-શાફ્ટને મળે છે. પિસ્ટનનો અભિકલ્પ (design) કરવા માટે નીચેના મુદ્દાઓ ધ્યાનમાં લેવાય છે :
(1) વાયુનું દબાણ અને જડતા(inertia)નાં બળો સહન કરવાની શક્તિ; (2) દહનની ગરમીનું વિતરણ; (3) વાયુ અને ઑઇલનું સંમુદ્રણ (sealing); (4) ઘસારાને લઈ શકે તેટલું બેરિંગ ક્ષેત્રફળ; (5) ઓછામાં ઓછું વજન; (6) અવાજરહિત પ્રચાલન (operation); (7) પિસ્ટન પિનને જોઈતો જરૂરી ટેકો (support).
પિસ્ટનના મુખ્ય ભાગો આ છે : વાયુનું દબાણ સહન કરી શકે તેવો અગ્રભાગ (head), બાજુ(side)નો પ્રઘાત (thrust) સહન કરી શકે તેટલી લંબાઈ, સંયોજિત દંડને પિસ્ટન સાથે જોડવા માટેની પિસ્ટન પિન, ક્ષરણ (leakage) અટકાવવા માટેની જરૂરી પિસ્ટન રિંગો. યાંત્રિક અને ઉષ્મીય (thermal) ભાર ઉપરથી પિસ્ટનનાં માપો મુખ્યત્વે નક્કી કરવામાં આવે છે. પિસ્ટનની ધાતુ ઍલ્યુમિનિયમ અથવા ભરતર લોખંડની હોય છે. પિસ્ટનની ઊંચાઈ મહત્તમ પાર્શ્વ (lateral) બળ, પિસ્ટન-રિંગની સંખ્યા, પિસ્ટન-પિનનો વ્યાસ ને પિસ્ટનના અગ્રભાગ ઉપર આધારિત છે. મોટરકાર અને વિમાનના એન્જિનના પિસ્ટનમાં ત્રણથી ચાર પિસ્ટન-રિંગો વપરાય છે, જ્યારે સ્થિર એન્જિનમાં તેની સંખ્યા પાંચથી સાત હોય છે. પિસ્ટન-રિંગ ભરતર લોખંડની બનાવવામાં આવે છે. ઊંજણનો વ્યય રોકવા માટે એક વધારાની રિંગ પિસ્ટનમાં વપરાય છે. પિસ્ટન-પિન સામાન્યત: પોલી બનાવવામાં આવે છે, જે વજન ઘટાડવામાં મદદરૂપ થાય છે. આ પિન કાર્બન-સ્ટીલ અથવા એલૉય-સ્ટીલમાંથી બનાવવામાં આવે છે. પિસ્ટન અને લાઇનરની વચ્ચે જગ્યા (clearance) રાખવામાં આવે છે, જેથી પિસ્ટન સિલિંડરમાં સહેલાઈથી ગતિ કરી શકે. આ જગ્યા પિસ્ટનના વ્યાસ અને એન્જિનની ડિઝાઇન ઉપર આધારિત છે. વાયુને લીધે ઉત્પન્ન થતી ગરમીને દૂર કરવી જરૂરી છે. તે માટે પિસ્ટનને ઠંડો કરવો જરૂરી છે. આ ક્રિયા ઑઇલની મદદથી કરવામાં આવે છે.
પ્રદીપ સુરેન્દ્ર દેસાઈ