피스톤 링 : 기능, 유형 및 작동방식

 

피스톤링이란?

피스톤 링은 내연 기관 이나 증기 엔진에 피스톤의 외부 직경에 부착 된 금속 분할 링입니다.

피스톤과 실린더 벽 사이의 가스 압축을 유지하며 피스톤 링은 점화 시 발생하는 연소 가스가 피스톤과 실린더 사이의 개구부로 누출되지 않도록 실린더를 밀봉합니다.

피스톤에서 실린더 벽으로의 열전달을 개선하고 피스톤과 실린더 벽 사이의 오일의 적절한 양을 유지합니다. 또한 실린더 벽에서 섬프까지 오일을 긁어 엔진 오일 소비를 조절합니다.

피스톤에는 많은 기능을 수행하는 금속 링이 장착되어 있는데 이를 피스톤 링이라 할 수 있습니다.

 

 

피스톤링의 기능

1. 가스 씰 기능

 

피스톤 링은 피스톤과 실린더 벽 사이의 가스 압축을 유지합니다. 피스톤 링은 점화 시 발생하는 연소 가스가 피스톤과 실린더 사이의 개구부로 누출되지 않도록 실린더를 밀봉합니다.

이것은 연소실이 가능한 한 가스의 압력이 타이트해야한다는 것을 의미합니다. 따라서 연소 가스에 의해 생성된 압력이 피스톤을 실린더로 빠르게 전달하고 크랭크샤프트가 회전하게 하여 전력을 공급합니다.

연소/확장 스트로크에도 중요할 뿐만 아니라 가스 압박감도 섭취, 압축 및 배기 스트로크에도 매우 중요합니다. 이 일반적인 기능은 "가스 밀봉"이라고만 할 수 있습니다.

 

2. 열 전달 기능

피스톤 링은 피스톤 크라운에서 실린더로 열을 전달합니다. 가스 점화가 발생하면 피스톤 내부의 온도가 약 300°C에 도달합니다. 피스톤 내부에 열이 쌓이면 엔진이 손상될 수 있습니다. 이러한 이유로 열 축적을 해제할 필요가 있으며 피스톤 링은 이 열을 방출하는 데 도움이 됩니다. 이 열 전달 기능은 밀봉 용량이 손상되지 않도록 피스톤 및 피스톤 링의 온도와 안정성을 유지하는 것이 매우 중요합니다.

 

3. 오일 제어 기능

피스톤 링은 일반적으로 스커핑을 방지하기 위해 필요한 최소 윤활 유막을 만듭니다. 가스 점화가 여러 번 반복되기 때문에 피스톤은 분당 수천 번의 속도로 엔진 내부를 위아래로 이동합니다. 소량의 기름이 피스톤 위에 부어 금속과 금속 사이의 마찰이 거의 없는 원활하게 움직이며 피스톤 링은 오일의 양을 조정합니다.

이러한 방식으로, 석유 소비는 허용 가능한 수준이며 유해한 배출은 감소하고 최대 수명을 제공하기 위해 실린더 라이너보다 나이가 더 큽니다.

 

피스톤 링의 종류

1. 압축링

압축 링은 가스 연소를 위한 상단 또는 가장 가까운 링입니다. 그것은 화학 부식의 가장 높은 양과 가장 높은 작동 온도에 노출되지만 이것은 엔진의 디자인에 따라 다를 수 있습니다.

압축 링은 피스톤에서 실린더 벽에 연소실 열의 70%를 할당합니다. 대부분의 엔진은 테이퍼 페이스 또는 배럴-페이스 압축 링을 사용합니다.

 

2. 테이퍼 페이스 압축링

움직이는 표면에 약 1°의 테이퍼 각도가 있는 피스톤 링인 테이퍼 페이스 압축 링입니다. 이 콘은 과도한 오일이 연소실에 도달하지 못하도록 면을 훔치게 됩니다.

 

3. 베럴 면 압축링

배럴 면 압축 링은 피스톤 링과 실린더 벽의 연속 윤활을 제공하기 위해 회전하는 곡면이 있는 피스톤 링입니다. 또한 피스톤의 전체 스트로크 동안 오일 분포를 최적화하는 스파이크 효과를 제공합니다. 또한, 곡면 이동 표면은 작동 중에 링 엣지에서 과도한 압력이나 과도한 피스톤 기울기로 인해 오일 필름이 파손될 가능성을 감소시켰습니다.

 

4. 와이어 링

스크레이퍼 링, 네이피어 링 또는 백업 압축 링이라고도 하는 와이퍼 링은 피스톤의 실린더 헤드와 는 별개로 다음 링입니다. 와이퍼 링은 압축 링의 실행 표면을 윤활하는 오일 필름의 일관된 두께를 제공합니다.

대부분의 와이퍼 링에는 피스톤이 크랭크샤프트 쪽으로 이동할 때 닦아 작업을 제공하기 위해 아래쪽으로 위치하는 테이퍼 앵글 얼굴이 있습니다.

테이퍼 각도는 여분의 오일을 실린더 벽의 오일 링으로 라우팅하여 오일 저장소로 돌아가는 접촉을 제공합니다. 와이퍼 링은 압축 링에 잘못 탭된 각도에 가장 가깝기 때문에 과도한 오일 소비가 발생합니다.

 

5. 오일 링

오일 링은 두 개의 얇은 레일 또는 실행 중인 표면으로 구성됩니다. 링의 방사형 중앙에 있는 절단 구멍이나 슬롯을 통해 과도한 오일이 저수지로 다시 흘러들어갈 수 있습니다. 이러한 모든 기능을 통합한 오일 링은 일반적으로 하나의 조각입니다.

일부 오일 링은 스프링 익스팬더를 사용하여 피스톤 링에 방사형 압력을 추가합니다. 이렇게 하면 실린더 벽의 장치(힘의 양 및 이동식 표면의 크기)에 가해지는 압력이 증가합니다.

오일 링은 피스톤의 세 개의 고리 중에서 가장 높은 내재 압력을 가합니다. 두 개의 레일과 익스텐더로 구성된 트리 피스 오일 링은 익스팬더의 각 측면에 위치합니다. 익스팬더는 일반적으로 피스톤 링 홈에 오일을 반환하는 여러 슬롯이나 창이 있습니다.

오일 링은 내장 된 피스톤 링 압력, 외부 압력 및 높은 단위 압력을 사용합니다. 그리고 얇은 레일의 작은 실행 표면에 의해 제공됩니다.

 

피스톤 링은 어떻게 작동할까?

피스톤 링은 피스톤과 실린더 벽 사이의 가스 압축을 유지합니다. 피스톤 링은 점화 시 발생하는 연소 가스가 피스톤과 실린더 사이의 개구부로 누출되지 않도록 실린더를 밀봉합니다.

피스톤의 가장 상단 홈은 연소 과정에서 연소실 내부의 누출을 밀봉하는 것이 주요 기능을 가진 압축 링으로 구성됩니다. 공기 연료 혼합물이 점화될 때. 연소 가스의 압력은 피스톤 헤드에 적용되어 피스톤이 크랭크샤프트 쪽으로 강제로 적용됩니다.

가압 된 가스는 실린더 벽과 피스톤 사이의 간격을 통과하고 피스톤 링의 홈으로 전달합니다. 연소 과정에서 고압가스의 힘이 실린더 라이너 벽에 피스스톤 링을 누르면 효과적인 밀봉을 형성합니다. 피스톤 링을 밀어내는 이 압력은 연소 가스 압력에 비례합니다.

압축 링 아래와 오일 링 위에 배치되는 피스톤의 다음 고리 세트를 와이퍼 링이라고 합니다.

그들은 테이퍼 페이스 구조를 가지고 있으며 연소실을 더 밀봉하는 데 사용됩니다. 이름에서 알 수 있듯이, 그들은 여분의 오일과 불순물의 깨끗한 라이너 벽을 닦는 데 도움이 됩니다. 연소 가스 중 어느 것이 압축 링으로 통과할 수 있었다면. 이 가스는 양호한 상태의 와이퍼 링에 의해 차단됩니다.

링의 마지막 세트는 크랭크 케이스에 가장 가까운 피스톤의 하단 홈에 있는 오일 링입니다. 오일 링의 주요 기능은 피스톤이 움직일 때 실린더 라이너의 벽에서 여분의 오일을 긁어내는 것입니다.

닦은 오일의 대부분은 다시 오일 섬프에 크랭크 케이스로 이동하며 이 오일 링은 4스트로크 엔진의 뒷면에 스프링이 장착되어 라이너를 닦을 수 있도록 추가로 밀어 넣습니다.