KR101735020B1 - 크로스헤드를 구비한 대형 2-행정 터보차지 단류 소기식 내연 기관 - Google Patents

크로스헤드를 구비한 대형 2-행정 터보차지 단류 소기식 내연 기관 Download PDF

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Abstract

크로스헤드를 구비한 대형 2-행정 터보차지 단류 소기식 내연 기관의 피스톤(1) 내의 그루브(3) 내에서 피스톤 링 팩에서 사용하기 위한 상부 피스톤 링(4)이 개시된다. 상부 피스톤 링(4)은 링의 상부면(16), 하부면(17), 외부면(11), 내부면(12) 및 링 파티션에서의 제 1 및 제 2 결합 단부(8, 9)를 구비하는 링 몸체를 포함한다. 제 1 결합 단부(8)는 원주방향 연장 핑거(23)를 포함하고, 제 2 결합 단부(9)는 핑거(23)를 밀봉 가능하게 그리고 슬라이딩 가능하게 수용하기 위한 형상과 크기를 갖는 원주방향 연장 리세스(28)를 포함한다. 리세스(28)의 원주 연장부는 근위부(46)와 원위부(47)로 분할된다. 핑거(23)의 원주 연장부는 근위부(44)와 원위부(45)로 분할된다. 리세스(28)의 근위부(46)는 링의 외부면(11) 및 링의 하부면(17)으로 이어진다. 리세스의 원위부(47)는 링의 외부면(11), 링의 하부면(17) 및 링의 상부면(16)으로 이어진다. 핑거(23)의 근위부(44)는 링의 외부면(11), 링의 하부면(17) 및 적어도 부분적으로 링의 상부면(16)과 동일한 높이이고, 핑거(23)의 원위부(45)는 링의 외부면(11) 및 링의 하부면(17)과 동일한 높이이다.

Description

크로스헤드를 구비한 대형 2-행정 터보차지 단류 소기식 내연 기관{A TOP PISTON RING FOR A LARGE TWO-STROKE TURBO-CHARGED UNIFLOW-SCAVENGED INTERNAL COMBUSTION ENGINE WITH CROSSHEADS}
본 발명은 크로스헤드를 구비한 대형 2-행정 터보차지 단류 소기식 내연 기관용 상부 피스톤 링에 관한 것으로, 특히 기밀 링을 형성하기 위해 결합 단부를 갖는 링 파티션을 구비한 상부 피스톤 링에 관한 것이다.
크로스헤드를 구비한 대형 2-행정 터보차지 단류 소기식 엔진은 통상적으로 대형 선박의 추진 시스템에서 이용되거나 또는 발전소에서 원동기로 이용된다. 일반적으로, 이들 엔진들은 중유 또는 다른 저가의 가연성 제품, 또는 가스로 작동된다.
엔진 피스톤은 연소 가스가 소기 공간에 침투하는 것을 방지하기 위해 연소 압력을 밀봉하는 링 팩(ring pack)을 구비한다. 또한, 피스톤 링은 윤활막이 균일하게 분포되는 것을 보장한다. 링 팩 내의 피스톤 링은 대략 250 바의 압력과 대략 400℃의 온도인 압축 공기와 연소 가스에 대해 그리고 불과 몇 방울의 윤활유를 사용하여 대략 10 m/sec의 속도로 왕복하는 피스톤을 밀봉하며, 이들 모두는 대략 수천 시간의 예상 내구 수명을 갖는다. 따라서 피스톤 링에 대한 주요 요구사항은 마모와 부식에 대한 높은 내성과 고온에서의 낮은 탄성 저하이다.
중유로 작동할 때 생성되는 연소 가스의 공격적인 특성으로 인해, 실린더 라이너의 내벽은 연소 가스의 공격적인 성분으로부터 실린더 라이너의 내벽을 보호하는 특수 실린더 윤활유로 윤활된다. 실린더 윤활의 제공 및 25 cm 내지 108 cm 사이의 직경을 갖는 피스톤과 같은 관련된 구성요소의 크기는 대형 2-행정 터보차지 단류 소기식 엔진이 소형 4-행정 디젤 엔진과 링 팩에서 다른 원인이다.
크로스헤드를 구비한 대형 2-행정 터보차지 단류 소기식 엔진은 통상적으로 CPR 링인 상부 피스톤 링을 포함하여 네 개의 피스톤 링을 구비한다, 즉, 상부 피스톤 링 또는 피스톤 내의 그루브는 연소실로부터 상부 피스톤 링의 아랫면까지 고온 가스의 명확하고 제어된 흐름을 허용하는 압력 릴리프 그루브를 구비함으로써 상부 링 위에서의 압력 저하를 줄이고 링 팩 내의 여러 링 위에 부하를 분산시킬 수 있다.
WO02070926은 링 파티션을 구비한 상부 피스톤 링을 개시하고 있다. 링 파티션은 링 몸체의 결합 단부로부터 형성된다. 하나의 단부는 상부 피스톤 링의 외부면 및 하부면과 동일한 높이인 핑거(finger)를 구비한다. 다른 단부는 상부 피스톤 링의 외부면 및 하부면으로 이어지는 리세스(recess)를 구비한다. 핑거는 슬라이딩 가능하게 리세스에 결합하지만 그 결과는 기밀이 안되고, 이는 피스톤 그루브와 피스톤 링 사이의 뒷면 공간으로의 연소 가스의 자유로운 통과를 제공한다. 이 연소 가스의 흐름은 파티션 영역에 집중되고 따라서 핑거를 가열시킨다. 핑거는 실린더 라이너와 접촉하는 접촉면에서 가장 차갑다. 그 결과로 발생된 온도 구배는 핑거의 변형을 초래하고 핑거의 끝과 실린더 라이너 간의 강성 접촉을 유발한다. 핑거의 과도한 마모 및 고장이 발생할 수 있고 상부 피스톤 링의 고장을 유발할 수 있다.
국제공개특허 WO 2002-070926(2002.09.12)
이러한 배경에서, 본 발명의 목적은 상기한 문제를 극복하거나 적어도 줄이는 상부 피스톤 링을 제공하는 것이다.
이 목적은 크로스헤드를 구비한 대형 2-행정 터보차지 단류 소기식 내연 기관의 피스톤의 측벽 내의 각각의 환형 링 그루브 내에서 다수의 하부 피스톤 링과 함께, 피스톤 상부의 연소실 내의 압력을 밀봉하기 위해 피스톤 링 팩에서 사용하기 위한 상부 피스톤 링을 제공함으로써 달성되고, 상기 상부 피스톤 링은 링의 상부면, 하부면, 외부면, 내부면 및 상부 피스톤 링의 팽창과 수축을 가능하게 하는 링 파티션에서의 제 1 및 제 2 결합 단부를 구비하는 링 몸체를 포함하고, 제 1 결합 단부는 원주방향 연장 핑거를 포함하고, 제 2 결합 단부는 핑거를 밀봉 가능하게 그리고 슬라이딩 가능하게 수용하기 위한 형상과 크기를 갖는 원주방향 연장 리세스를 포함하고, 리세스의 원주 연장부는 근위부와 원위부로 분할되며, 근위부가 링 몸체에 가장 가깝고, 핑거의 원주 연장부는 근위부와 원위부로 분할되며, 근위부가 링 몸체에 가장 가깝고, 리세스의 근위부는 링의 외부면 및 링의 하부면으로 이어지고, 리세스의 원위부는 링의 외부면, 링의 하부면 및 링의 상부면으로 이어지고, 핑거의 근위부는 링의 외부면 및 링의 하부면과 동일 평면을 갖고, 핑거의 근위부의 적어도 방사상 외부는 링의 상부면과 동일 평면을 갖고, 및 핑거의 원위부는 링의 외부면 및 링의 하부면과 동일 평면을 갖는다.
상부 피스톤 링의 상부면과 동일한 높이인 제 1 결합 단부 내의 수직벽 또는 숄더(shoulder)를 핑거에 추가함으로써 그리고 다른 결합 단부 내에 대응하는 리세스를 형성함으로써, 링 파티션 내부 및 주변에서의 가스 흐름을 제한할 수 있다. 따라서, 가스 흐름과 입열(heat input)이 상부 피스톤 링의 전체 반경에 걸쳐 분포된다. 이는 파티션 영역의 추가적인 가열을 방지한다.
상부 피스톤 링의 첫 번째 가능한 구현에 있어서,
상부 피스톤 링의 두 번째 가능한 구현에 있어서, 제 2 결합 단부는 숄더를 수용하기 위한 리세스를 구비한다.
상부 피스톤 링의 세 번째 가능한 구현에 있어서, 리세스는 수평벽과 수직벽에 의해 정의되고, 수직벽은 리세스의 근위부 내에서 외부면으로 완전히 연장되고, 수직벽은 리세스의 원위부 내에서 외부면으로 부분적으로 연장됨으로써, 수직벽이 적어도 부분적으로 수용되는 리세스를 형성한다.
상부 피스톤 링의 네 번째 가능한 구현에 있어서, 리세스는 상부면 및 외부면으로 이어진다.
상부 피스톤 링의 다섯 번째 가능한 구현에 있어서, 실린더 라이너와 파티션 영역 내의 상부 피스톤 링의 외부면 사이의 압력이 상부 피스톤 링의 나머지 원주 상의 압력보다 낮도록 링 몸체는 비-원형이다.
상부 피스톤 링의 여섯 번째 가능한 구현에 있어서, 상부 링은 담금질-경화 주물(temper-hardened casting)이다.
상부 피스톤 링의 일곱 번째 가능한 구현에 있어서, 상부 피스톤 링은 열 스프레이 코팅(thermal spray coating) 또는 갈바니 코팅(galvanic coating)으로 코팅된다.
상부 피스톤 링의 여덟 번째 가능한 구현에 있어서, 상부 피스톤 링은 연소실로부터 상부 피스톤 링의 아랫면까지 가스의 제어된 흐름을 허용하기 위해 적어도 두 개의 제어 누설 그루브를 구비한다.
상부 피스톤 링의 아홉 번째 가능한 구현에 있어서, 수직벽은 제 2 결합 단부에서 리세스로 돌출한다. 수직벽은 제 2 결합 단부의 원위부를 강화하고 안정화시킨다.
상부 피스톤 링의 열 번째 가능한 구현에 있어서, 리세스의 근위부는 링의 외부면 및 링의 하부면으로만 이어진다.
상부 피스톤 링의 열한 번째 가능한 구현에 있어서, 핑거의 원위부는 링의 외부면 및 링의 하부면에 대해서만 동일 평면을 갖는다.
본 개시에 따른 엔진과 방법의 추가의 목적, 특징, 장점 및 특성은 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
본 발명은 핑거의 과도한 마모와 고장 방지 및 상부 피스톤 링의 고장을 방지하는 효과가 있다.
본 설명의 다음의 상세한 부분에서, 본 발명은 도면에 도시된 예시적인 실시형태를 참조로 더욱 상세하게 설명될 것이다, 도면에서:
도 1은 네 개의 피스톤 링을 구비한 피스톤 팩을 보여주는 실린더 라이너에 장착된 피스톤의 부분에 대한 단면도이고,
도 2는 다섯 개의 피스톤 링을 구비한 피스톤 팩을 보여주는 실린더 라이너에 장착된 피스톤의 부분을 큰 비율로 도시하고,
도 3은 부하 조건에서 상부 피스톤 링의 평면도이고,
도 4는 도 3의 상부 피스톤 링의 측면도이고,
도 5 및 도 6은 압력 릴리프 그루브 주변 영역에서의 각각 도 3의 링의 부분에 대한 측면도와 상면도이고,
도 7 내지 도 11은 파티션 주변 영역에서의 본 발명의 일 실시형태에 따른 상부 피스톤 링의 사시도이고, 여기서 도 9는 하나의 결합 단부에 초점을 맞추고 있고 도 10은 다른 결합 단부에 초점을 맞추고 있으며,
도 12 내지 도 14는 파티션 주변 영역에서의 본 발명의 다른 실시형태에 따른 상부 피스톤 링의 사시도이다.
도 1 및 도 2는 실린더 측벽이 여러 개의 링 그루브(3)를 구비하는 피스톤(1)을 도시하고 있고, 상부 그루브(3)는 상부 피스톤 링(4)을 수용하고 하부 피스톤 링(6)은 하부 그루브(3)에 삽입되어 있다. 하나의 피스톤(1)의 상부 피스톤 링(4)과 하부 피스톤 링(4, 6)은 소위 협력하는 피스톤 링(4, 6)의 링 팩을 형성한다. 크로스헤드를 구비한 대형 2-행정 터보차지 단류 소기식 엔진의 피스톤(1)은 실린더 라이너(7) 및 실린더 커버(5)와 함께 연소실(2)을 형성한다(도 1은 실린더 커버(5) 내에 배기 밸브를 도시하지 않았지만 엔진에 배기 밸브가 존재할 것으로 이해된다는 것에 주목해야 한다).
피스톤 링(4, 6)은 연소실(2) 내의 가스 압력이 피스톤(1) 아래의 공간으로 침투하는 것을 방지한다.
도 3 및 도 4는 파티션을 통해 가스가 흐르는 것을 실질적으로 방지하는 링 파티션을 구비한 상부 피스톤 링(4)의 예시적인 실시형태를 도시하고 있다. 상부 피스톤 링(4)은 파티션을 갖는 링 몸체를 구비함으로써 링 그루브(3) 내의 장착 지점에서 링 직경을 부분적으로 확장할 수 있게 하고, 상부 피스톤 링(4)이 사용 중에 마모될 때 상부 피스톤 링(4)의 두 개의 결합 단부(8, 9)를 부분적으로 서로 분리할 수 있게 한다.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 링의 외부면(11)은 일 실시형태에서 상부 피스톤 링(4)의 평면에 대해 소정 각도로 경사지게 연장되는 네 개의 압력 릴리프 그루브(15)를 갖는다. 압력 릴리프 그루브는 상부 피스톤 링(4)의 상부면에서 하부면으로의 제어된 가스 흐름을 보장하며, 따라서 각각의 그루브(15)를 통해 균일하고 적절하게 제한된 가스 흐름을 제공한다.
링 그루브(3)의 외부 테두리는 파선(10)으로 표시되어 있다. 상부 피스톤 링(4)의 외부면(11)은 이 도면에서는 도시되지 않은 실린더 라이너와 접촉한다.
다른 실시형태에서, 상부 피스톤 링(4)은 압력 릴리프 그루브를 구비하지 않고, 압력 릴리프 기능은, 예를 들어, 피스톤(미도시) 내의 그루브에 의해 제공된다. 또한 상부 피스톤 링(4)을 제어 누설(controlled leakage) 없이 작동시킬 수 있다, 즉, 피스톤(1) 상에 실질적으로 완전한 압력 차이를 다루는 기밀 상부 피스톤 링(4)을 작동시킬 수 있다.
도 7 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 상부 피스톤 링(4)의 하나의 단부(8)는 상부 피스톤 링(4)의 다른 단부(9)에서 실질적으로 대응되는 원주방향 연장 리세스(28)로 돌출되는 원주방향 연장 핑거(23)를 갖는다. 원주방향 연장 리세스(28)는 핑거(23)를 밀봉 가능하게 그리고 슬라이딩 가능하게 수용하기 위한 형상과 크기를 갖는다.
반경 방향에서, 핑거(23)는 상부 피스톤 링(4)보다 작으며, 리세스(28)는 핑거(23)의 내측면에 인접하는 수평벽(42)에 의해 상부 피스톤 링(4)의 내측면에서 제한된다.
핑거(23)의 축방향 높이는 링의 높이보다 작고, 리세스(28)는 핑거(23)의 상부면에 인접하는 하부면인 수직벽(36)에 의해 위쪽을 향해 제한된다. 핑거(23)가 폭과 높이의 방향으로 리세스(28)를 채움에 따라, 핑거(23)의 단부면(29)이 원주 방향으로 리세스(28)의 단부면(33)과 이격되는지 간에, 연소 가스가 절개를 통해 피스톤(1) 아래의 공간으로 흐르는 것이 실질적으로 방지된다.
리세스(28)의 원주 연장부는 근위부(46)와 원위부(47)로 분할되며, 근위부(46)가 링 몸체에 가장 가깝다.
핑거(23)의 원주 연장부는 근위부(44)와 원위부(45)로 분할되며, 근위부(44)가 링 몸체에 가장 가깝다.
리세스(28)의 근위부(46)는 실질적으로 링의 외부면(11) 및 링의 하부면(17)으로만 이어진다. 리세스의 근위부(46)는 수평벽(42)과 수직벽(36)에 의해서 제한된다. 리세스(28)의 원주 방향은 단부벽(33)에 의해 제한된다.
도 7 내지 도 11에 도시된 실시형태에서, 리세스(28)는 제 2 결합 단부의 원주방향 원위부(47)에서 리세스(26)에 의해 연장된다. 리세스(26)는 상부면(16) 및 외부면(11)으로 이어지고 리세스(28)로 연결된다. 따라서, 리세스(28)의 원위부(47)는 링의 외부면(11), 하부면(17) 및 상부면(16)으로 이어진다. 수직벽(34)은 수평벽(42)에서부터 리세스(28)의 원주방향 원위부(47) 내의 리세스(28)까지 돌출된다. 수평벽(34)은 제 2 결합 단부(9)의 원위부를 강화하고 안정화시킨다. 따라서, 리세스(28)는 수직벽(42)과 수평벽(34, 36)에 의해 정의된다. 수평벽(36)은 리세스(28)의 근위부(46) 내에서 외부면(11)으로 완전히 연장되는 반면, 수평벽(34)은 리세스(28)의 원위부(47) 내에서 외부면(11)으로 부분적으로 연장됨으로써, 수직벽(25)이 적어도 부분적으로 수용되는 리세스(26)를 형성한다.
핑거(23)의 근위부(44)는 링 높이와 동일한 핑거(23)의 근위부(44)의 방사상 연장부의 적어도 외부인 축방향 높이를 갖고, 따라서 핑거(23)의 근위부(44)가 링의 외부면(11), 상기 링의 하부면(17), 및 적어도 부분적으로 상기 링의 상부면(16)과 동일 평면을 가짐으로써 수직벽(25)을 형성한다. 수직벽(25)은 폭과 높이의 방향으로 리세스(26)를 채우는 추가적인 핑거를 형성함으로써, 파티션을 통해 가스기 흐르는 것을 추가적으로 방지한다. 특히, 리세스(26)에 의해 형성되고 수직벽(25)의 방사상 내부면(27)에 인접한 수직벽(34)과 수직벽(25) 간의 중첩에 의해 파티션을 통한 상부 피스톤 링(4)의 내측면으로의 흐름이 방지된다.
핑거(23)의 원위부(45)는 링의 외부면(11) 및 하부면(17)과 동일 평면을 갖는다. 핑거(23)의 원위부(45)는 따라서 링 몸체의 높이보다 작은 높이와 링 몸체보다 작은 폭을 갖는다. 핑거(23)의 원위부의 내부벽과 상부벽은 제 2 결합 단부(9)의 수직벽(36)과 수평벽(42)과 밀봉 가능하게 그리고 슬라이딩 가능하게 결합/인접한다.
링 몸체의 축방향 높이와 동일한 높이를 갖는 근위부(44) 및 링 몸체의 축방향 높이보다 작은 높이를 갖는 원위부(45)를 구비하는 돌출된 핑거(23)를 갖는 하나의 단부 및 다른 단부(9) 내의 대응하는 리세스를 구비하는 링 파티션 구성은 링 파티션이 실질적으로 기밀이 되게 하고 결합 단부 상에 증가된 헤드 로드를 제공한다.
도 12 내지 도 14는, 제 1 결합 단부(8)의 핑거(23)의 근위부(44)가 핑거의 근위부(44)의 전체 방사상 연장부에 걸친 링 높이와 동일한 높이를 가짐으로써, 수직벽과는 반대인 숄더(25)를 형성한다는 점을 제외하고 도 7 내지 도 11을 참조로 설명한 실시형태와 본질적으로 동일한, 상부 피스톤 링(4)의 또 다른 실시형태를 도시하고 있다. 리세스(26)는 따라서 숄더(25)를 수용하기 위해 더욱 넓다.
일반적으로, 팩 안의 모든 피스톤 링(4, 6)은 비-원형으로 제조된다. 이 비-원형 형태는 피스톤 링이 원형 실린더 라이너(7) 내에 삽입될 때 전체 링 원주에 걸쳐 정확하게 정의된 압력을 가하기 위해 필요하다. 이 압력은 원칙적으로 원주에 걸쳐 균일하게 분포될 수 있지만, 일반적으로 상부 피스톤 링(4)에서 음의 타원형 형태가 대형 2-행정 터보차지 단류 소기식 내연 기관의 피스톤(1)의 사용을 목표로 한다. 이는 파티션 영역 내의 압력이 나머지 원주 상의 압력보다 낮다는 것을 의미하며, 엔진 작동시 파티션 상에 압력이 증가하는 것을 방지한다.
실 실시형태에서, 상부 피스톤 링(4)은 제 1 그루브 내에서의 사용을 위해 버미큘러 흑연(vermicular graphite)을 포함하는 담금질-경화 주물(temper-hardened casting)인 반면, 하부 그루브에서 피스톤 링은 편상 흑연(lamellar graphite)을 이용한 비-경화 합금 주물이다.
일 실시형태에서, 상부 피스톤 링(4)은 열 스프레이 코팅 또는 갈바니 코팅으로 코팅된다. 일 실시형태에서, 상부 피스톤 링(4)은 비대칭 볼록 연속 표면(외부면) 프로파일을 갖는다.
일 실시형태에서, 링 팩은,
- 비대칭 원통형의, 이중(twin layer) 코팅된, 측면이 크롬 코팅된 상부 링,
- 비대칭 원통형의, 길들임(running-in) 코팅된, 측면이 크롬 코팅된 제 2 링,
- 비대칭 원통형의, 길들임 코팅된 제 3 링, 및
- 비대칭 원통형의, 이중 코팅된 제 4 링을 포함한다.
또 다른 실시형태에서, 링 팩은,
- 비대칭 원통형의, 측면이 크롬 세라믹 코팅된 상부 링, 및
- 비대칭 원통형의, 크롬 세라믹 코팅된 하부 링을 포함한다.
청구항에서 사용되는 "포함하는"이란 용어는 다른 구성요소 또는 단계를 배제하지 않는다. 청구항에서 사용되는 "하나"라는 용어는 복수를 배제하지 않는다. 하나의 프로세서 또는 다른 장치는 청구항에서 인용되는 여러 수단의 기능을 수행할 수 있다.
청구항에서 사용되는 참조 번호는 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
본 발명이 설명의 목적으로 상세하게 설명되었지만, 이러한 세부 사항은 오로지 그러한 목적을 위해서이며, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 본 기술분야의 숙련자에 의해 변경이 이루어질 수 있다는 것을 이해해야 한다.
1: 피스톤 2: 연소실
3: 환형 링 그루브 4: 상부 피스톤 링
8: 제1결합 단부 9: 제2결합 단부
23: 연장핑거 25: 수직벽
26: 리세스 28: 연장 리세스

Claims (11)

  1. 크로스헤드를 구비한 대형 2-행정 터보차지 단류 소기식 내연 기관의 피스톤(1)의 측벽 내의 각각의 환형 링 그루브(3) 내에서 다수의 하부 피스톤 링(6)과 함께, 상기 피스톤(1) 상부의 연소실(2) 내의 압력을 밀봉하기 위해 피스톤 링 팩에서 사용하기 위한 평평한 상부 피스톤 링(4)에 있어서, 상기 상부 피스톤 링(4)은,
    링의 상부면(16), 하부면(17), 외부면(11), 내부면(12) 및 상기 상부 피스톤 링(4)의 팽창과 수축을 가능하게 하는 링 파티션에서의 제 1 및 제 2 결합 단부(8, 9)를 구비하는 평평한 링 몸체를 포함하고,
    상기 제 1 결합 단부(8)는 원주방향 연장 핑거(23)를 포함하고,
    상기 제 2 결합 단부(9)는 상기 핑거(23)를 밀봉 가능하게 그리고 슬라이딩 가능하게 수용하기 위한 형상과 크기를 갖는 원주방향 연장 리세스(28)를 포함하고,
    상기 리세스(28)의 원주 연장부는 근위부(46)와 원위부(47)로 분할되며, 근위부(46)가 상기 링 몸체에 가장 가깝고,
    상기 핑거(23)의 원주 연장부는 근위부(44)와 원위부(45)로 분할되며, 근위부(44)가 상기 링 몸체에 가장 가깝고,
    상기 리세스의 근위부(46)는 상기 링의 외부면(11) 및 상기 링의 하부면(17)으로 이어지고,
    상기 리세스의 원위부(47)는 상기 링의 외부면(11), 상기 링의 하부면(17) 및 상기 링의 상부면(16)으로 이어지고,
    상기 핑거(23)의 근위부(44)는 상기 링의 외부면(11) 및 상기 링의 하부면(17)과 동일 평면을 갖고,
    상기 핑거(23)의 상기 근위부의 적어도 방사상 외부는 상기 링의 상부면(16)과 동일 평면을 갖고,
    상기 핑거(23)의 원위부(45)는 상기 링의 외부면(11) 및 상기 링의 하부면(17)에 대해서만 동일 평면을 갖고,
    실린더 라이너와 파티션 영역 내의 상부 피스톤 링의 외부면 사이의 압력이 상부 피스톤 링의 나머지 원주 상의 압력보다 낮도록 상기 링 몸체는 비-원형이고,
    상기 상부 피스톤 링(4)은 열 스프레이 코팅(thermal spray coating) 또는 갈바니 코팅(galvanic coating)으로 코팅되고,
    상기 상부 피스톤 링(4)은 연소실(2)로부터 상부 피스톤 링(7)의 아랫면까지 가스의 제어된 흐름을 허용하기 위해 적어도 두 개의 제어 누설(controlled leakage) 그루브(15)를 구비하는 것을 특징으로 하는 상부 피스톤 링.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 핑거(23)의 상기 근위부는 상기 링의 외부면(11) 및 상기 링의 상부면(16)과 동일 평면을 갖는 수직벽(25)을 구비하는 것을 특징으로 하는 상부 피스톤 링.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 결합 단부(9)는 상기 수직벽(25)을 수용하기 위한 리세스(26)를 구비하는 것을 특징으로 하는 상부 피스톤 링.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 리세스(28)는 수직벽(42)과 제1수평벽(36) 및 제2수평벽(34)에 의해 정의되고, 상기 제1수평벽(36)은 리세스(28)의 근위부(46) 내에서 외부면(11)으로 완전히 연장되고, 상기 제2수평벽(34)은 리세스(28)의 원위부(47) 내에서 외부면(11)으로 부분적으로 연장됨으로써, 수직벽(25)이 적어도 부분적으로 수용되는 리세스(26)를 형성하는 것을 특징으로 하는 상부 피스톤 링.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 리세스(26)는 상기 상부면(16) 및 상기 외부면(11)으로 이어지는 것을 특징으로 하는 상부 피스톤 링.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상부 피스톤 링은 담금질-경화 주물(temper-hardened casting)인 것을 특징으로 하는 상부 피스톤 링.
  7. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 리세스의 상기 근위부(46)는 상기 링의 외부면(11) 및 상기 링의 하부면(17)으로만 이어지는 것을 특징으로 하는 상부 피스톤 링.
  8. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 핑거(23)의 원위부(45)는 상기 링의 외부면(11) 및 상기 링의 하부면(17) 대해서만 동일한 높이인 것을 특징으로 하는 상부 피스톤 링.
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