피스톤 링

Piston ring
2행정 엔진 피스톤에 장착된 피스톤 링 2개하단 링의 링 간격은 이미지 중앙에 표시됩니다.

피스톤 링은 내연기관 또는 증기기관에서 피스톤의 외경에 부착된 금속 분할 링입니다.

엔진에서 피스톤 링의 주요 기능은 다음과 같습니다.

  1. 크랭크 케이스에 가스 손실이 최소화되도록 연소실을 씰링한다.
  2. 피스톤에서 실린더 벽으로의 열 전달을 개선합니다.
  3. 피스톤과 실린더 벽 사이의 오일 적정량 유지
  4. 실린더 벽에서 [1]섬프로 오일을 긁어내어 엔진 오일 소비량을 조절합니다.

대부분의 피스톤 링은 주철 또는 강철로 만들어집니다.

설계.

피스톤 링 구성:
A) 직사각형 단면
B) 배럴면
C) 키스톤
D) 비틀림
E) 테이퍼면
F) 다이크스
이는 리테이너 밴드의 유형에 따라 다릅니다.
Y) 백밴드
X) 대역 이상 또는 대역 미만
또는 확실한 정지 없이 작동하는 목적의 경우:
K) 순서
J) 경사
W) 스텝이 있는 경사
피스톤 링피스톤 링(PR)은 내부 "정크 링"(JR)에 장착된 스프링(S)에 의해 실린더 벽면에 압착되는 분할 밴드입니다.혀(T)는 링이 확장 및 분리될 때 씰을 유지합니다.

피스톤 링은 피스톤과 실린더 [2]벽 사이의 갭을 씰링하도록 설계되었습니다.이 간격이 너무 작으면 피스톤의 열팽창으로 인해 피스톤이 실린더에 고착되어 엔진이 심각하게 손상될 수 있습니다.반면 간격이 크면 실린더 벽에 대한 피스톤 링의 씰링이 불충분하여 과도한 블로우바이(크랭크케이스에 연소 가스가 유입됨)가 발생하고 실린더에 가해지는 압력이 감소하여 엔진의 출력이 감소합니다.

실린더 벽 내부에서 피스톤 링이 미끄러지는 동작으로 인해 엔진에 마찰 손실이 발생합니다.피스톤 링에 의해 발생하는 마찰은 [3][4]엔진 전체 기계적 마찰 손실의 약 24%입니다.따라서 피스톤 링의 설계는 양호한 씰링과 허용 가능한 수명 사이에서 마찰을 최소화하는 절충안입니다.

피스톤 링의 윤활은 어려우며 모터 오일 품질 향상의 원동력이 되어 왔습니다.오일은 고속 슬라이딩 접점을 통해 고온 및 가혹한 조건에서도 살아남을 수 있어야 합니다.링은 연속 회전(예: 베어링 저널)이 아닌 진동 운동을 하기 때문에 윤활이 특히 어렵습니다.피스톤 이동 한계에서 링은 정지하고 방향을 반전합니다.이는 유체역학 베어링의 정상적인 오일 웨지 효과를 방해하여 윤활 효과를 감소시킵니다.

또한 접촉력을 증가시키고 밀봉을 유지하기 위해 링이 스프링됩니다.스프링 힘은 링 자체의 강성 또는 씰 링 뒤에 있는 별도의 스프링에 의해 제공됩니다.

링이 [5]실린더와 접촉할 수 있도록 피스톤 내부의 홈에서 자유롭게 떠다니는 것이 중요합니다.일반적으로 연소 생성물의 축적 또는 윤활유 고장으로 인해 피스톤에 링이 결합되면 엔진 고장을 일으킬 수 있으며 디젤 [citation needed]엔진의 일반적인 고장 원인입니다.

호출음 수

씰링은 종종 금속-온-메탈 슬라이딩 접점을 사용하여 각각 고유한 기능을 가진 여러 링에 의해 이루어집니다.대부분의 피스톤에는 실린더당 최소 2개의 피스톤 링이 있습니다.

자동차용 피스톤 엔진은 일반적으로 [6]실린더당 3개의 링이 있습니다.압축 링으로 알려진 상단 2개의 링은 주로 연소실을 씰링하기 위한 것입니다.오일 컨트롤 링으로 알려진 하단 링은 주로 피스톤 스커트와 오일 컨트롤 [7]링을 윤활하기 위해 실린더 벽에 대한 오일 공급을 제어합니다.

링 구조

자동차 엔진의 압축 링은 일반적으로 직사각형 또는 키스톤 모양의 단면을 가지고 있습니다.상부 압축 링은 일반적으로 주변부의 배럴 프로파일을 가지며, 하부 압축 링은 일반적으로 테이퍼 테이퍼 면입니다.일부 엔진에서는 탑 링에 테이퍼 페이스가 사용되며, 과거에는 단순한 평면 링이 사용되었습니다.

오일 컨트롤 링은 일반적으로 단일 주철 조각, 여러 개의 강철 조각 또는 나선형 스프링 백킹이 있는 강철/철로 제작되어 밀폐에 필요한 장력을 생성합니다.주철 오일 링과 나선형 스프링 백킹 링은 다양한 세부 형태의 긁힘 지대가 두 개 있습니다.한편, 멀티피스 강철 오일 컨트롤 링은 일반적으로 두 개의 얇은 강철 링(레일이라고 함)으로 구성되어 있으며, 그 사이에 스페이서 익스팬더 스프링이 있어 두 개의 레일을 분리하여 반경 압력을 제공합니다.

실린더 보어 내부에서 피스톤 링의 갭은 몇 천분의 1인치로 압축됩니다.링 갭 형상에는 사각 컷, 각도 컷, 타이트 조인트, 스텝 컷, 후크 스텝 및 마이트 [8]스텝이 포함됩니다.

역사

위치 D에 피스톤 링 3개가 있는 증기 엔진
스프링 장착 피스톤 링

초기 증기 엔진은 연소실을 [9]밀폐하기 위해 마 패킹을 사용했는데, 이는 높은 마찰 저항을 유발하고 매우 효과적인 밀폐 기능을 제공하지 못했습니다.

증기 엔진의 실린더에 피스톤 링을 처음 사용한 것은 1825년 글래스고 엔지니어이자 공장 소유주인 닐 스노드그래스에 의해 자신의 기계에 사용하기 위해 나타났습니다.이것은 씰을 수증기로 고정시키기 위해 스프링을 사용했다.방앗간에서 사용한 것으로부터, 이것은 가렐로흐를 [10][11]운항하는 기선 "칼레도니아"에서 실험되었다.

금속 분할 고리의 현대적인 디자인은 1850년대에 존 램스바텀에 의해 발명되었다.1852년 Ramsbottom의 초기 디자인은 원형이었지만, 이것들은 불규칙하게 마모되어 성공하지 못했다.1854년, 수정된 디자인은 최대 4,000 mi (6,437 km)[12]의 수명을 가지고 있다고 주장되었습니다.이는 설치 전에 완전히 둥근(설치 전에) 링 안에 갈라진 부분이 있는 링은 한 번 설치하면 실린더 벽에 균일한 압력을 가하지 않는다는 사실을 발견했기 때문입니다.수정된 피스톤 링은 실린더에 장착하면 균일한 압력을 가할 수 있도록 원형 외형으로 제작되었습니다.1855년 특허는 이 변화를 입증했다.금속 피스톤 링으로의 전환은 마찰 저항, 증기 누출 및 피스톤의 질량을 극적으로 감소시켜 출력과 효율이 크게 향상되고 유지 보수 간격이 길어졌습니다.

엔진 마모

피스톤 링은 실린더 보어를 오르내릴 때 자체 고유 부하와 링에 작용하는 가스 부하로 인해 마모될 수 있습니다.이를 최소화하기 위해 주철 및 강철과 같은 내마모성 재료로 제작되었으며 내마모성을 높이기 위해 코팅 또는 처리되었습니다.현대 모터사이클에 사용되는 코팅에는 플라즈마[15] [13]증착 [14]또는 물리적 증기 증착(PVD)[16][17]에 의해 만들어진 크롬, 질화물 또는 세라믹 코팅이 포함됩니다.대부분의 최신 디젤 엔진에는 크롬 표면에 알루미늄 산화물 또는 다이아몬드 입자가 각각 포함된 변형된 크롬 코팅(CKS 또는 GDC)[13][dead link]이 적용된 탑 링이 있습니다.

2 스트로크 엔진에서는 포트 설계가 피스톤 링의 수명에 있어서도 중요한 요소입니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ "General Principles". www.federalmogul.com. Retrieved 1 December 2019.
  2. ^ "Piston Ring Functions and Operation". www.federalmogul.com. Archived from the original on 10 July 2011. Retrieved 1 July 2009.
  3. ^ "VCI 2840 - Carbon films - Basic knowledge, film types and properties". VDI-Fachbereich Produktionstechnik und Fertigungsverfahren (in German) (June 2012). Retrieved 1 December 2019.
  4. ^ "Piston Ring Coating Reduces Gasoline Engine Friction" (PDF). www.federalmogul.com. Archived from the original (PDF) on 24 September 2015.
  5. ^ "Piston Rings". www.globmaritime.com. Archived from the original on 2 June 2014.
  6. ^ "Factors influencing oil control in a spark ignited gasoline engine". www.hastingsmfg.com. Archived from the original on 31 March 2008.
  7. ^ "Piston & Piston Ring Assembly". www.riken.co.jp. Archived from the original on 19 August 2002.
  8. ^ "Custom Ring Gaps". www.precisionrings.com. Archived from the original on 6 July 2017.
  9. ^ Weiss, Alex (2008). Bearings (Workshop Practice). Special Interest Model. ISBN 978-1854862501.
  10. ^ "Neil Snodgrass' Cigar". 14 May 2017.
  11. ^ 글래스고 헤럴드 (메이지) 1849년 2월 5일 : Snodgrass의 부고
  12. ^ "Proceedings Institution of Mechanical Engineers to 1859". www.steamindex.com. Retrieved 4 December 2019.
  13. ^ a b "Wear-Resistant Peripheral Coatings". www.federalmogul.com. Archived from the original on 10 August 2012. Retrieved 4 July 2010.
  14. ^ "Wear-Resistant Peripheral Coatings". www.federalmogul.com. Archived from the original on 10 August 2012. Retrieved 4 July 2010.
  15. ^ "Wear-Resistant Peripheral Coatings". www.federalmogul.com. Archived from the original on 10 August 2012. Retrieved 4 July 2010.
  16. ^ "Wear-Resistant Peripheral Coatings". www.federalmogul.com. Archived from the original on 10 August 2012. Retrieved 4 July 2010.
  17. ^ "Metallic piston rings product sheet" (PDF). www.grovercorp.com. Archived from the original (PDF) on 6 July 2016. Retrieved 8 December 2019.
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