KR102026480B1 - Piston for engine having stabled behavior of piston ring - Google Patents

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Abstract

본 발명은 피스톤 링의 거동이 안정된 엔진의 피스톤을 개시한다. 상기 엔진의 피스톤은 외주부에 상부 링(102), 중간 링(112) 및 오일 링(122)이 설치되어 있고, 상기 상부 링(102)과 상기 중간 링(112) 사이에 환형 홈(140)이 형성된 엔진의 피스톤에 있어서, 상기 환형홈(140)의 깊은 부분은 환형홈에 모인 오일이 균일하게 잘 유동될 수 있도록 컨케이브(concave) 형태로 이루어지고, 상기 환형 홈(140)으로부터 상기 중간 링(112)까지 실린더의 라이너(150)에 대해 직선형태의 제1 틈새(145a)를 형성하며, 상기 제1 틈새(145a)는 상기 상부 링(102)이 설치된 부분으로부터 상기 환형 홈(140) 부분까지 실린더의 라이너(150)에 대한 틈새보다 더 큰 것을 특징으로 한다. 본 발명은 연소실의 혼합가스가 환형 홈의 하방에 형성된 실린더와 피스톤 사이의 틈새(145)를 통과하여 크랭크 케이스의 내부로 유동되는 블로우 바이 가스를 안정화시켜 상부 링(102) 및 중간 링(112)의 거동이 안정될 수 있으며, 연소실 측으로 긁어 올려지는 오일의 량을 줄이고, 오일을 크랭크 케이스 측으로 원활하게 긁어내려 실린더 내벽에 잔존하여 증발하는 오일의 소모를 줄일 수 있게 한다.The present invention discloses a piston of an engine in which the behavior of a piston ring is stable. The piston of the engine is provided with an upper ring 102, an intermediate ring 112 and an oil ring 122 at the outer circumference thereof, and an annular groove 140 is formed between the upper ring 102 and the intermediate ring 112. In the piston of the engine formed, the deep portion of the annular groove 140 is in the form of a concave (concave) so that the oil collected in the annular groove can flow evenly, and the intermediate ring from the annular groove 140 Up to 112 forms a linear first clearance 145a with respect to the liner 150 of the cylinder, the first clearance 145a is a portion of the annular groove 140 from the portion where the upper ring 102 is installed It is characterized by greater than the clearance for the liner 150 of the cylinder. The present invention stabilizes the blow-by gas flowing through the gap 145 between the cylinder and the piston formed below the annular groove of the combustion chamber to the inside of the crankcase to stabilize the upper ring 102 and the intermediate ring 112. Its behavior can be stabilized, reduce the amount of oil scraped up to the combustion chamber side, and smoothly scrape the oil to the crankcase side to reduce the consumption of oil remaining on the inner wall of the cylinder to evaporate.

Description

피스톤 링의 거동이 안정된 엔진의 피스톤{Piston for engine having stabled behavior of piston ring}Piston for engine having stabled behavior of piston ring

본 발명은 피스톤 링의 거동이 안정된 엔진의 피스톤에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 실린더와 피스톤 사이를 통과하는 블로우 바이 가스에 의해 영향을 받는 피스톤 링의 거동이 안정된 엔진의 피스톤에 관한 것이다.The present invention relates to a piston of an engine whose behavior of the piston ring is stable, and more particularly to a piston of an engine whose behavior of the piston ring is affected by the blow-by gas passing between the cylinder and the piston.

일반적으로, 내연기관의 피스톤은 실린더의 내부에서 왕복운동함으로써 실린더로 제공된 공기를 압축하고, 공기와 연료의 연소에 의한 팽창압력을 커넥팅 로드에 전달하는 역할을 수행한다.In general, the piston of the internal combustion engine compresses the air provided to the cylinder by reciprocating inside the cylinder, and serves to transmit the expansion pressure due to combustion of air and fuel to the connecting rod.

피스톤은 엔진에서 연소가 이루어지는 연소실의 일부분을 구성하는 부품으로 폭발가스의 고온고압을 받는 헤드부, 피스톤 주위에 2∼4개 홈을 파고, 특수주철로 만든 피스톤 링이 끼워진 링부, 측압(側壓)을 받는 부분으로서, 열팽창에 대비해 그 바깥지름이 실린더 안지름보다 다소 작게 제공된 스커트부를 포함한다. 상기 피스톤 링은 피스톤과 실린더 사이의 기밀을 유지하는 역할을 함과 동시에 실린더 위의 엔진오일(또는 윤활오일)을 긁어낸다.The piston is a part that forms part of the combustion chamber where combustion occurs in the engine.The head part receives the high pressure and high pressure of the explosive gas, the ring part with 2 to 4 grooves around the piston, and the piston ring made of special cast iron is fitted. And a skirt portion provided with an outer diameter somewhat smaller than a cylinder inner diameter in preparation for thermal expansion. The piston ring serves to maintain airtightness between the piston and the cylinder and at the same time scrapes engine oil (or lubrication oil) on the cylinder.

피스톤이 공기를 압축한 상태에서 연료의 분사로 연소가 일어날 때 발생한 배기가스는 피스톤의 측면을 통하여서 크랭크 케이스 내부로 이동하기도 한다. 반대로, 크랭크 케이스 내부의 엔진오일이 연소실로 이동하여 연소되기도 한다. 연소실에서 크랭크 케이스 내부로 이동하는 배기가스를 블로우 바이 가스라 하고, 크랭크 케이스 내부의 엔진오일이 연소실로 이동하여 소모되는 오일의 양을 오일소모량이라고 한다.When combustion occurs by injection of fuel while the piston compresses air, the exhaust gas may move into the crankcase through the side of the piston. On the contrary, engine oil inside the crankcase moves to the combustion chamber and is burned. The exhaust gas flowing from the combustion chamber into the crankcase is called blow-by gas, and the amount of oil consumed by the engine oil inside the crankcase is moved to the combustion chamber.

실린더 벽과 피스톤 사이를 피스톤 링이나 엔진오일로 밀봉시키나, 실린더 벽과 피스톤 사이의 틈새는 존재할 수밖에 없다. 이러한 틈새로 엔진의 압축 행정 시 미량의 혼합가스가 크랭크 케이스로 새어나오게 된다. 크랭크 케이스로 방출된 블로우 바이 가스는 헤드 커버로 보내진다.The cylinder wall and the piston are sealed with a piston ring or engine oil, but there is a gap between the cylinder wall and the piston. These gaps cause a small amount of mixed gas to leak into the crankcase during the compression stroke of the engine. Blow-by gas discharged to the crankcase is sent to the head cover.

블로우 바이 가스가 크랭크 케이스 내부에 체류하면 크랭크내 압력이 높아져 각 실링부분에서의 오일 누유가 증대하고, 엔진오일을 변질시킨다. 이러한 이유로 블로우 바이 가스는 오일 세퍼레이터를 거치게 되며, 이때 오일은 회수되고 오일이 분리된 블로우 바이 가스는 다시 흡기매니폴더로 보내져 흡기와 함께 연소실로 공급되어 재연소되거나, 대기로 방출되게 된다.If the blow-by gas stays inside the crankcase, the pressure in the crank is increased to increase the oil leakage at each sealing portion and deteriorate the engine oil. For this reason, the blow-by gas is passed through the oil separator, and the oil is recovered and the blow-off gas from which the oil is separated is sent back to the intake manifold, supplied to the combustion chamber together with the intake, and burned again or discharged to the atmosphere.

블로우 바이 가스와 오일 소모가 모두 증가할 경우 엔진 성능에 좋지 않은 영향을 준다. 오일 소모가 증가할 경우 경제적 부담 증가로 인해 소비자로부터의 불만을 일으키고, 블로우 바이 가스가 불안정할 경우, 피스톤 링의 거동이 불안정해져 오일 소모가 많아지거나, 크랭크 케이스 내압의 불안정으로 인해 CCV(Closed Crankcase Ventilation) 시스템의 성능이 나빠진다. 특히, 필터 타입의 CCV를 사용하는 경우에는 필터의 수명에 영향을 주어 소비자의 경제적 부담이 증가하게 되어 불만을 일으킨다.Increasing both blow-by gas and oil consumption adversely affects engine performance. Increasing oil consumption causes consumer dissatisfaction due to increased economic burden, and if blow-by gas is unstable, piston ring behavior becomes unstable, resulting in increased oil consumption or instability of crankcase internal pressure. Ventilation system performance deteriorates. In particular, the use of filter type CCV affects the life of the filter, causing an increase in the economic burden on the consumer, causing dissatisfaction.

도 1에는 종래의 디젤엔진의 피스톤이 도시되어 있다. 도 1을 참조하면, 종래의 디젤엔진의 피스톤은 상부 링(102), 중간 링(112), 오일 링(122)이 설치되어 있다. 상기 상부 링(102)과 중간 링(112) 사이에 환형 홈(Groove)(140)이 형성되어 있고, 상기 환형 홈(140)의 상/하단부와 라이너의 간극이 작게 형성되어 있다. 도 2 및 도 3은 도 1의 피스톤이 적용된 8리터 및 11리터급 디젤엔진에 대한 블로우 바이 가스의 압력변화를 나타낸 그래프이다.1 shows a piston of a conventional diesel engine. Referring to FIG. 1, a piston of a conventional diesel engine is provided with an upper ring 102, an intermediate ring 112, and an oil ring 122. An annular groove 140 is formed between the upper ring 102 and the intermediate ring 112, and a gap between the upper and lower ends of the annular groove 140 and the liner is small. 2 and 3 are graphs showing the pressure change of blow-by gas for the 8 liter and 11 liter diesel engines to which the piston of FIG. 1 is applied.

도 2 및 도 3을 참조하면, 종래의 디젤엔진의 피스톤은 상부 링(102)과 중간 링(112) 사이에 환형 홈(140)이 있음에도 불구하고, 상기 환형 홈(140)의 상/하단부와 라이너의 간극이 서로 동일한 데다 비교적 작게 형성되어 있다. 그 때문에, 연소실로부터 상부 링(102)을 빠져나온 블로바이 가스가 상부 링(102)과 중간 링(112) 사이에 머물면서 압력을 형성해, 상부 링(102)과 중간 링(112)의 거동을 불안정하게 만든다. 이는 상기 중간 링(112)을 통해 크랭크 케이스로 빠져 나오는 블로우 바이 가스의 거동을 불안정하게 만들어 블로우 바이 가스 압력선도의 변화가 불균일하게 나타나고, 오일 소모를 증가시키는 문제가 있다.2 and 3, although the piston of the conventional diesel engine has an annular groove 140 between the upper ring 102 and the intermediate ring 112, the upper and lower ends of the annular groove 140 The gap between the liners is the same and formed relatively small. Therefore, the blow-by gas exiting the upper ring 102 from the combustion chamber forms a pressure while remaining between the upper ring 102 and the intermediate ring 112, thereby reducing the behavior of the upper ring 102 and the intermediate ring 112. Makes it unstable. This causes unstable behavior of the blow-by gas exiting the crankcase through the intermediate ring 112, resulting in uneven changes in the blow-by-gas pressure diagram and increasing oil consumption.

한편, 종래 기술의 다른 예로, 일본특허 공개 제2001-214804호에는 상부 링과 오일 링 사이에 계단 형태의 환상 홈이 형성된 피스톤의 기술에 대해 개시하고 있다. 상기 종래 기술의 피스톤은 상기 상부 링과 상기 오일 링 사이의 환상 홈이 상측보다 하측으로 갈 수록 공간이 좁아지는 계단 형태를 이루기 때문에, 상기 환상 홈의 상측에 고인 오일이 상기 계단의 단차의 저항을 받아 상기 오일 링까지 원활히 흘러내리지 못하는 문제가 있다. 또한 이러한 구조는 오일 소모 및 블로바이 가스의 저감 능력을 떨어뜨리는 결과를 초래한다.On the other hand, as another example of the prior art, Japanese Patent Laid-Open No. 2001-214804 discloses a technique of a piston in which a stepped annular groove is formed between an upper ring and an oil ring. Since the piston of the prior art has a step shape in which the space between the upper ring and the oil ring becomes narrower toward the lower side than the upper side, the oil accumulated on the upper side of the annular groove prevents the resistance of the step of the step. There is a problem that can not flow smoothly down to the oil ring. This structure also results in reduced oil consumption and the ability to reduce blow-by gas.

또 다른 종래 기술의 예로 일본특허 공개 제2001-214805호에는 상부 링과 오일 링 사이에 쐐기 형태의 환상 홈이 형성된 피스톤의 기술에 대해 개시하고 있다. 상기 종래 기술의 피스톤은 상기 상부 링과 상기 오일 링 사이의 환상 홈이 상측보다 하측으로 갈 수록 공간이 좁아지는 쐐기 형태의 구조를 이루기 때문에, 상기 환상 홈의 상측에 충분한 양의 오일을 확보할 수 없어 고인 오일이 상기 오일 링까지 원활히 흘러내리지 못하는 문제가 있다. 또한 이러한 쐐기형태의 환상홈을 크게 설계할 경우 상기 환상홈의 끝단부에서 상기 오일링 사이의 면적이 작아지게 되어 블로우바이 가스의 조절 능력이 떨어지게 된다. 따라서 이러한 구조는 오일 소모 증대 또는 블로바이 가스의 조절 능력을 떨어뜨리는 결과를 초래한다.As another example of the prior art, Japanese Patent Laid-Open No. 2001-214805 discloses a technique of a piston in which wedge-shaped annular grooves are formed between an upper ring and an oil ring. Since the piston of the prior art forms a wedge-shaped structure in which the annular groove between the upper ring and the oil ring becomes narrower toward the lower side than the upper side, a sufficient amount of oil can be secured to the upper side of the annular groove. There is a problem that the oil does not flow smoothly to the oil ring. In addition, when the wedge-shaped annular groove is designed to be large, the area between the oil rings at the end of the annular groove is reduced, so that the ability of controlling the blow-by gas is reduced. This structure thus results in increased oil consumption or poor control of the blow-by gas.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 피스톤 링과 실린더 벽 사이를 통과하는 블로우 바이 가스를 안정화하고, 오일소모를 저감시킬 수 있는 피스톤 링의 거동이 안정된 엔진의 피스톤을 제공하는 것이다.The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and stabilizes the blow-by gas passing between the piston ring and the cylinder wall, and the piston of the engine of the stable piston ring behavior that can reduce oil consumption To provide.

본 발명에 따른 피스톤 링의 거동이 안정된 엔진의 피스톤은 외주부에 상부 링, 중간 링 및 오일 링이 설치되어 있고, 상기 상부 링과 상기 중간 링 사이에 환형 홈이 형성된 엔진의 피스톤에 있어서,In the piston of the engine of the stable piston ring behavior according to the present invention, the upper ring, the middle ring and the oil ring is provided on the outer periphery, in the piston of the engine having an annular groove formed between the upper ring and the intermediate ring,

상기 환형홈은 환형홈에 모인 오일이 균일하게 잘 유동될 수 있도록 깊은 부분은 컨케이브(concave) 형태로 이루어지고, 상기 환형 홈으로부터 상기 중간 링까지 실린더의 라이너에 대해 직선형태의 제1 틈새를 형성하며, 상기 제1 틈새는 상기 상부 링이 설치된 부분으로부터 상기 환형 홈 부분까지 실린더의 라이너에 대한 틈새보다 더 큰 것을 특징으로 하는 피스톤 링의 거동이 안정된 엔진의 피스톤을 제공한다.The annular groove has a deep portion in a concave shape so that the oil collected in the annular groove can flow evenly, and has a linear first clearance with respect to the liner of the cylinder from the annular groove to the intermediate ring. And the first clearance is greater than the clearance to the liner of the cylinder from the portion in which the upper ring is installed to the annular groove portion.

또한, 본 발명은 위의 본 발명의 일실시예에 대하여 다음의 구체적인 실시예들을 더 제공한다.In addition, the present invention further provides the following specific embodiments of the above-described embodiment of the present invention.

본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 중간 링부터 상기 오일 링까지 직선형태의 제2 틈새가 더 형성되고, 상기 제2 틈새는 상기 상부 링이 설치된 부분으로부터 상기 환형 홈 부분까지 실린더의 라이너에 대한 틈새보다 더 큰 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention, a straight second gap is further formed from the intermediate ring to the oil ring, and the second gap is formed on the liner of the cylinder from the portion where the upper ring is installed to the annular groove portion. It is characterized by being larger than the gap.

본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 실린더의 라이너와 상기 피스톤 사이에 형성되는 상기 제1 틈새와 상기 제2 틈새는 각각 0.5~3mm로 형성되는 것을 특징으로 한다.According to one embodiment of the present invention, the first gap and the second gap formed between the liner and the piston of the cylinder are characterized in that each formed in 0.5 ~ 3mm.

본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 제1 틈새와 상기 제2 틈새는 각각 0.5~2mm로 형성되는 것을 특징으로 한다.According to one embodiment of the invention, the first gap and the second gap is characterized in that each formed in 0.5 ~ 2mm.

본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 제1 틈새와 상기 제2 틈새는 서로 다르게 형성되는 것을 특징으로 한다.According to one embodiment of the present invention, the first gap and the second gap are characterized in that formed differently.

본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 제1 틈새와 상기 제2 틈새는 서로 다르게 형성된 경우, 상기 제2 틈새가 0.5~1.5mm로 되는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention, when the first gap and the second gap are formed differently, the second gap is characterized in that 0.5 to 1.5 mm.

본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 환형 홈과 상기 라이너의 최장거리와 틈새(제1 틈새 또는 제2 틈새)의 비가 7:1 내지 7:5로 되는 것을 특징으로 한다.According to one embodiment of the present invention, the ratio of the longest distance and the gap (the first gap or the second gap) of the annular groove and the liner is 7: 1 to 7: 5.

본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 환형 홈의 내부 상면은 곡면 형태 또는 약간 경사진 형태로 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 환형홈의 내부 하면은 크게 하방으로 경사진 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 환형홈의 깊은 부분(또는 바닥면)은 곡면 형태로 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 제1 틈새와 상기 제2 틈새는 각각 1~3mm로 형성되는 것을 특징으로 한다.According to one embodiment of the invention, the inner upper surface of the annular groove is characterized in that it is made of a curved or slightly inclined form.
According to one embodiment of the invention, the inner bottom of the annular groove is characterized in that it is inclined downward significantly.
According to one embodiment of the invention, the deep portion (or bottom surface) of the annular groove is characterized in that it is made of a curved shape.
According to one embodiment of the invention, the first gap and the second gap is characterized in that each formed in 1 ~ 3mm.

본 발명은 연소실의 혼합가스가 환형 홈의 하방에 형성된 실린더와 피스톤 사이의 틈새(145)에 머물면서, 크랭크 케이스의 내부로 유동되는 블로우 바이 가스량이 조절되어, 블로우 바이 가스의 거동이 안정화될 수 있다.According to the present invention, while the mixed gas of the combustion chamber stays in the gap 145 between the cylinder and the piston formed below the annular groove, the amount of blow-by gas flowing into the crankcase is adjusted to stabilize the behavior of the blow-by gas. have.

그리고, 블로우 바이 가스의 거동이 안정됨으로써 상부몸체에 끼워진 상부 링의 거동이 안정화되어 상부 링에 의해 연소실 측으로 긁어 올려지는 오일의 양을 줄여 오일소모를 줄일 수 있다.In addition, since the behavior of the blow-by gas is stabilized, the behavior of the upper ring fitted to the upper body is stabilized, thereby reducing the amount of oil scraped up to the combustion chamber by the upper ring, thereby reducing oil consumption.

그리고, 중간몸체에 끼워진 중간 링의 거동이 안정화되고, 환형 홈의 하방에 공간이 제공됨으로써 실린더 내벽에 있는 오일을 크랭크 케이스 측으로 원활하게 긁어내릴 수 있으며, 실린더 내벽에 잔존하는 오일이 줄어들어 증발에 의한 오일의 소모를 줄일 수 있다.In addition, the behavior of the intermediate ring fitted to the intermediate body is stabilized, and space is provided below the annular groove to smoothly scrape off the oil in the inner wall of the cylinder to the crankcase side. Reduce oil consumption

그리고, 블로우 바이 가스에 의한 크랭크 케이스의 내압이 안정화되어 블로우 바이 가스를 처리하는 블로우 바이 가스 처리장치의 내구성을 향상시키는 효과를 얻을 수 있다.Then, the internal pressure of the crankcase by the blow-by gas is stabilized, thereby improving the durability of the blow-by gas treating apparatus for treating the blow-by gas.

그리고, 오일이 연소실 측으로 침입되는 현상을 방지하고, 연소실에서 가스의 누출을 방지하며, 피스톤 링의 거동을 안정화할 수 있다.In addition, it is possible to prevent the oil from entering the combustion chamber side, to prevent the leakage of gas in the combustion chamber, and to stabilize the behavior of the piston ring.

도 1은 종래의 디젤엔진의 피스톤의 단면도.
도 2는 도 1의 피스톤이 적용된 8리터급 디젤엔진에 대한 블로우 바이 가스의 압력변화를 나타낸 그래프.
도 3은 도 1의 피스톤이 적용된 11리터급 디젤엔진에 대한 블로우 바이 가스의 압력변화를 나타낸 그래프.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 피스톤 링의 거동이 안정된 디젤엔진의 피스톤의 단면도.
도 5는 도 4의 A 부분에 대한 확대도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 피스톤 링의 거동이 안정된 디젤엔진의 피스톤이 적용된 8리터급 엔진에 대한 블로우 바이 가스의 거동을 나타낸 그래프.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 피스톤 링의 거동이 안정된 디젤엔진의 피스톤이 적용된 11리터급 엔진에 대한 블로우 바이 가스의 거동을 나타낸 그래프.1 is a cross-sectional view of a piston of a conventional diesel engine.
Figure 2 is a graph showing the pressure change of the blow-by gas for the 8 liter diesel engine to which the piston of Figure 1 is applied.
Figure 3 is a graph showing the pressure change of the blow-by gas for the 11 liter diesel engine to which the piston of Figure 1 is applied.
Figure 4 is a cross-sectional view of the piston of the diesel engine in which the behavior of the piston ring is stable according to an embodiment of the present invention.
5 is an enlarged view of a portion A of FIG. 4.
6 is a graph showing the behavior of the blow-by gas for the 8-liter engine to which the piston of the piston ring is stabilized in accordance with an embodiment of the present invention applied to the piston.
7 is a graph showing the behavior of the blow-by gas for the 11 liter engine to which the piston of the piston ring is stabilized in accordance with an embodiment of the present invention is applied piston.

이하, 본 발명에 따른 피스톤 링의 거동이 안정된 엔진의 피스톤의 바람직한 실시예를 도 4 내지 도 7을 참조하여 설명한다.Hereinafter, a preferred embodiment of the piston of the engine of the stable piston ring behavior according to the present invention will be described with reference to FIGS.

이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 이해의 편의를 위해 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다.In this process, the thickness of the lines or the size of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity of explanation and convenience of understanding. In addition, terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to a user's or operator's intention or convention.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 피스톤 링의 거동이 안정된 디젤엔진의 피스톤의 단면도이고, 도 5는 도 1의 A 부분에 대한 확대도이다.4 is a cross-sectional view of a piston of a diesel engine in which the behavior of the piston ring is stabilized according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is an enlarged view of portion A of FIG.

도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 피스톤 링의 거동이 안정된 엔진의 피스톤은 일체로 형성된 상부몸체(100), 중간몸체(110), 하부몸체(120) 및 커넥팅 로드가 연결되는 커넥팅 로드 연결부(130)로 구성된다.Referring to Figure 4, the piston of the stable engine piston behavior according to an embodiment of the present invention is the upper body 100, the intermediate body 110, the lower body 120 and the connecting rod is formed integrally connected It consists of a connecting rod connecting portion 130.

상기 상부몸체(100)의 하단 외주부에는 환형의 홈(101)이 형성되어 있고, 그 홈에는 상부 링(102)이 끼워져 있다. 상기 중간몸체(110)의 하단 외주부에도 환형의 홈(111)이 형성되어 있고, 그 홈에는 중간 링(112)이 끼워져 있다. 상기 하부몸체(120)의 하단 외주에도 환형의 홈(121)이 형성되어 있고, 그 홈에 오일 링(122)이 끼워져 있다. 상기 상부 링(102), 상기 중간 링(112) 및 상기 오일 링(122)은 피스톤의 피스톤 링으로서, 엔진의 사양(또는 모델)에 따라 더 많은 링이 끼워질 수 있다.An annular groove 101 is formed in the lower outer periphery of the upper body 100, and an upper ring 102 is fitted into the groove. An annular groove 111 is also formed in the outer peripheral portion of the lower end of the intermediate body 110, and the intermediate ring 112 is fitted into the groove. An annular groove 121 is also formed on the outer circumference of the lower body 120, and an oil ring 122 is fitted in the groove. The upper ring 102, the intermediate ring 112, and the oil ring 122 are piston rings of a piston, and more rings may be fitted according to the specifications (or models) of the engine.

여기서, 상기 중간몸체(110)에는 링이 끼워지지 않고 깊은 부분이 컨케이브(concave) 형태인 환형 홈(140)이 형성되어 있으며, 중간몸체(110)의 환형 홈(140)이 형성된 부분으로부터 하부몸체(120)의 오일 링(122)이 끼워진 부분까지 실린더의 라이너로부터 직선형태(또는 직선 단면 형태)의 틈새(145)가 형성되어 있다. 이때, 상기 틈새(145)는 상부 링(102)이 설치된 부분으로부터 환형 홈(140) 부분까지 실린더의 라이너(150)에 대한 미세한 틈새보다 더 크게 형성되어 있다.
환형 홈(140)의 깊은 부분이 컨케이브 형태로 이루어져 많은 양의 오일을 저장 및 유동시킬 수 있으며, 또한 상부링과 중간링 사이의 면적을 최소한으로 사용하면서도 많은 오일을 저장할 수 있어서 블로우바이 가스의 조절능력도 매우 우수하게 된다. 환형 홈(140)이 상부링과 중간링 사이의 면적을 많이 차지하게 되면 블로우바이 가스의 유량을 조절하는 틈새(145a)의 면적이 작아지게 되는 문제가 있게 된다.Here, the intermediate body 110 is formed with an annular groove 140 having a concave shape without deepening a ring, and has a lower portion from a portion where the annular groove 140 of the intermediate body 110 is formed. The clearance 145 of a linear form (or linear cross section) is formed from the liner of the cylinder to the part to which the oil ring 122 of the body 120 was fitted. At this time, the gap 145 is formed larger than the minute gap with respect to the liner 150 of the cylinder from the portion where the upper ring 102 is installed to the annular groove 140 portion.
The deep portion of the annular groove 140 is formed in a concave shape to store and flow a large amount of oil, and also to store a large amount of oil while using a minimum area between the upper ring and the middle ring. The control ability is also very good. If the annular groove 140 occupies a large area between the upper ring and the middle ring, there is a problem that the area of the gap 145a for adjusting the flow rate of the blow-by gas is reduced.

도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 환형 홈(140)의 형상은 실린더 내벽에 있는 오일을 하방에 해당하는 크랭크 케이스 측으로 긁어내리기 용이하게 내부 상면(141)은 평평하게 또는 약간 경사지게 되어 있고, 상면에 대면하는 하면(142)은 하방으로 크게 경사를 이루고 있다. 즉, 상기 환형 홈(140)의 상단부(143)에 의해 긁어 내려지는 오일은 환형 홈(140)에 유입되며, 상기 환형 홈(140)에 있는 상태로 실린더의 내벽에서 크랭크 케이스 측으로 이동된다.4 and 5, the annular groove 140 has a shape in which the inner upper surface 141 is flat or slightly inclined so as to easily scrape the oil in the inner wall of the cylinder toward the crankcase corresponding to the lower side. The lower surface 142 facing the surface is inclined greatly downward. That is, the oil scraped off by the upper end portion 143 of the annular groove 140 flows into the annular groove 140 and is moved from the inner wall of the cylinder to the crankcase side in the state in the annular groove 140.

이때, 상기 환형 홈(140)의 하방에는 위에 언급한 바와 같이 블로우 바이 가스 및 오일이 유입되어 저장 또는 통과될 수 있게 라이너로부터 틈새(145)가 형성되어 있는데, 블로우 바이 가스는 상기 환형 홈(140)의 하방에 형성되어 있는 틈새(145)에 의해 중간 링(112) 및 오일 링(122)을 통과하여 크랭크 케이스 측으로 유동된다.At this time, a gap 145 is formed below the annular groove 140 from the liner so that blow-by gas and oil may be introduced and stored or passed as mentioned above, and the blow-by gas is formed in the annular groove 140. It flows to the crankcase side through the intermediate ring 112 and the oil ring 122 by the clearance 145 formed below.

여기서, 상기 틈새(145)는 중간몸체(110)의 상단부(143)에 없고, 하단부(144)에 형성되어 있다. 상기 틈새(145)는 중간 링(112)을 경계로 하여 환형 홈(140)으로부터 중간 링(112)까지 형성된 직선형태(또는 직선 단면 형태)의 제1 틈새(145a)와 중간 링(112)부터 오일 링(122)까지 형성된 직선형태(또는 직선 단면 형태)의 제2 틈새(145b)로 구분된다. 상기 제1 틈새(145a)는 중간 링(112)을 경계로 환형 홈(140)과 제2 틈새(145b)를 연결하여 환형 홈(140) 측으로부터 제2 틈새(145b) 측으로 블로우 바이 가스 및 오일이 원활하게 유동되도록 한다.Here, the gap 145 is not formed at the upper end 143 of the intermediate body 110, but is formed at the lower end 144. The gap 145 is formed from the first gap 145a and the intermediate ring 112 in a straight form (or a straight cross-sectional shape) formed from the annular groove 140 to the intermediate ring 112 with the intermediate ring 112 as a boundary. The second gap 145b having a straight shape (or a straight cross-sectional shape) formed up to the oil ring 122 is divided. The first gap 145a connects the annular groove 140 and the second gap 145b around the intermediate ring 112 to blow the gas and oil from the annular groove 140 side to the second gap 145b side. Make sure it flows smoothly.

한편, 상기 제1 틈새(145a)와 상기 제2 틈새(145b)는 각각 0.5~3mm로 형성될 수 있다. 보다 바람직하게는, 상기 제1 틈새(145a)와 상기 제2 틈새(145b)는 각각 0.5~2mm로 최적화되거나, 또는 1~3mm로 최적화될 수 있다. 이때, 상기 제1 틈새(145a)와 상기 제2 틈새(145b)는 서로 다르게 형성될 수 있다. 상기 제1 틈새(145a)와 상기 제2 틈새(145b)가 서로 다른 경우, 상기 제2 틈새(145b)가 0.5~1.5mm로 될 수 있다. 이는 블로우 바이 가스를 안정화시키고 오일소모를 저감시킬 수 있게 한다. 상기 제1 틈새(145a) 또는 상기 제2 틈새(145b)는 실린더의 라이너(150)의 내경에서 피스톤의 대응부분의 외경을 뺀 직경 차이값의 절반에 해당된다.On the other hand, the first gap 145a and the second gap 145b may be formed to each 0.5 ~ 3mm. More preferably, the first gap 145a and the second gap 145b may be respectively optimized to 0.5 to 2 mm, or 1 to 3 mm. In this case, the first gap 145a and the second gap 145b may be formed differently. When the first gap 145a and the second gap 145b are different from each other, the second gap 145b may be 0.5 to 1.5 mm. This makes it possible to stabilize the blow-by gas and reduce oil consumption. The first gap 145a or the second gap 145b corresponds to half of the diameter difference value obtained by subtracting the outer diameter of the corresponding portion of the piston from the inner diameter of the liner 150 of the cylinder.

각 틈새(제1 틈새, 제2 틈새)가 3mm 이상이면, 중간 링(112)을 상하로 받쳐주는 부분이 작아져 중간 링(112)의 거동이 나빠질 수 있고, 각 틈새(제1 틈새, 제2 틈새)가 0.5mm 이하이면, 블로우 바이 가스를 조절하고 안정화시키기에 충분치가 않아, 오일소모 저감의 효과가 없을 수 있다.If each gap (first gap, second gap) is 3 mm or more, the portion that supports the intermediate ring 112 up and down may become small, and the behavior of the intermediate ring 112 may deteriorate, and each gap (first gap, first gap) 2 gap) is 0.5 mm or less, it is not enough to adjust and stabilize the blow-by gas, there may be no effect of reducing oil consumption.

상기 환형 홈(140)과 라이너(150)의 최장거리와 틈새(145)의 비가 7:1 내지 7:5이다. 상기 환형 홈(140)과 라이너(150)의 틈새(145)는 본 발명의 실시예에서 7mm로 고정사용하였다. 상기 환형 홈(140)의 내부 상면(141)은 곡면 형태 또는 약간 경사진 형태로 이루어질 수 있다. 이러한 내부 상면(141)의 곡면 또는 경사진 구조는 블로우 바이 가스의 흐름을 안정화시키고 오일소모를 저감시킬 수 있게 한다. 한편, 상기 환형홈(140)의 내부 하면(142)은 크게 하방으로 경사지게 형성되고 상기 환형홈(40)의 깊은 부분(또는 바닥면)은 곡면 형태로 이루어질 수 있다. 이러한 환형홈 구조는 많은 양의 오일을 저장 및 유동시킬 수 있게 한다. The longest distance between the annular groove 140 and the liner 150 and the gap 145 are 7: 1 to 7: 5. The gap 145 of the annular groove 140 and the liner 150 was fixed to 7 mm in the embodiment of the present invention. The inner upper surface 141 of the annular groove 140 may have a curved shape or a slightly inclined shape. The curved or inclined structure of the inner upper surface 141 may stabilize the flow of blow-by gas and reduce oil consumption. On the other hand, the inner bottom 142 of the annular groove 140 is formed to be largely inclined downward and the deep portion (or bottom surface) of the annular groove 40 may be formed in a curved shape. This annular groove structure makes it possible to store and flow large amounts of oil.

이와 같이, 블로우 바이 가스와 오일이 크랭크 케이스 측으로 유동되거나 저장될 수 있는 틈새(145)가 제공되어 있으므로, 블로우 바이 가스의 압력변화는 환형 홈(140)의 하부에 틈새(145)가 없을 때보다 적게 되며, 블로우 바이 가스에 의한 상부 링(102) 및 중간 링(112)의 거동변화도 적게 된다.As such, since a gap 145 is provided in which the blow-by gas and oil may flow or be stored to the crankcase side, the pressure change of the blow-by gas is lower than that when there is no gap 145 in the lower portion of the annular groove 140. In addition, the change in behavior of the upper ring 102 and the middle ring 112 due to blow-by gas is also small.

상기 상부 링(102)의 거동에 따른 상부 링(102)의 미세한 형상변화가 적게 되어 상기 상부 링(102)은 실린더의 내벽에 기밀 상태를 더 완전하게 유지할 수 있으며, 피스톤이 라이너(150)의 상방으로 이동하는 압축상태로 될 때, 상기 상부 링(102)에 의해 실린더의 내벽에서 긁어지는 오일의 양은 줄어든다.The change in the shape of the upper ring 102 according to the behavior of the upper ring 102 is less, so that the upper ring 102 can maintain a more airtight state on the inner wall of the cylinder, the piston of the liner 150 When the cylinder is moved upwardly, the amount of oil scraped off the inner wall of the cylinder by the upper ring 102 is reduced.

또한, 피스톤과 실린더 사이에 형성되는 연소실이 압축상태에서 폭발상태로 될 때, 상기 환형 홈(140)의 하방에 형성되어 있는 틈새(145)에 많은 량의 블로우 바이 가스가 머물러 있을 수 있어, 압력 변동이 작아지고, 블로우 바이 가스가 하방으로 안정적이고 원활하게 이동할 수 있으므로 상기 중간몸체(110)에 끼워진 중간 링(112)의 거동이 안정화된다.In addition, when the combustion chamber formed between the piston and the cylinder is in an explosive state in a compressed state, a large amount of blow-by gas may remain in the gap 145 formed below the annular groove 140, so that the pressure Since the fluctuation is small and the blow-by gas can move stably and smoothly downward, the behavior of the intermediate ring 112 fitted to the intermediate body 110 is stabilized.

상기 중간 링(112)의 거동이 안정된 상태이고, 상기 환형 홈(140)의 하방에 틈새(145)가 제공되어 있으므로 실린더 내벽에 있는 오일을 크랭크 케이스 측으로 원활하게 긁어내릴 수 있으며, 실린더 내벽에 잔존하는 오일이 줄어들어 증발에 의한 오일의 소모를 줄일 수 있다. 이때, 블로우 바이 가스에 의한 크랭크 케이스의 내압이 안정화되어 블로우 바이 가스를 처리하는 블로우 바이 가스 처리장치의 내구성을 향상시킬 수 있다.Since the behavior of the intermediate ring 112 is stable, and the gap 145 is provided below the annular groove 140, oil in the inner wall of the cylinder can be smoothly scraped off to the crankcase side, and remains on the inner wall of the cylinder. This reduces oil consumption and reduces oil consumption by evaporation. At this time, the internal pressure of the crankcase by the blow-by gas is stabilized, thereby improving durability of the blow-by gas treating apparatus for treating the blow-by gas.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 피스톤 링의 거동이 안정된 디젤엔진의 피스톤이 적용된 8리터급 엔진에 대한 블로우 바이 가스의 거동을 나타낸 그래프이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 피스톤 링의 거동이 안정된 디젤엔진의 피스톤이 적용된 11리터급 엔진에 대한 블로우 바이 가스의 거동을 나타낸 그래프이다.FIG. 6 is a graph showing the behavior of blow-by-gas for an 8-liter engine to which a piston of a piston ring is stabilized in operation according to an embodiment of the present invention to which an piston of a diesel engine is applied, and FIG. 7 is according to an embodiment of the present invention. This is a graph showing the behavior of blow-by gas for an 11 liter engine with a piston of a stable piston engine.

도 2 및 도 3을 참조하면, 8리터급 엔진과 11리터급 엔진에서 평가한 결과 부하에 따른 블로우 바이 가스 량의 차이가 사양(또는 모델) 1의 경우 불균일하였지만, 도 5 및 도 6을 참조하면, 사양 2의 경우 부하에 따른 블로우 바이 가스 변화가 균일하게 나타나고 있다. 또한, 아래 표 1을 참조하면, 오일 소모의 경우도 각각 81%, 34% 저감된 것으로 평가되었다.2 and 3, although the difference in the amount of blow-by gas according to the load was uneven in the case of the specification (or model) 1 as a result of evaluating in the 8 liter engine and the 11 liter engine, refer to FIGS. 5 and 6. In the case of specification 2, the change of blow-by-gas according to load is shown uniformly. In addition, referring to Table 1 below, the oil consumption was also estimated to be reduced by 81% and 34%, respectively.

사양 1Specification 1 사양 2Specification 2 오일 소모 변화Oil consumption change 8리터급 엔진8 liter engine 8.58 ℓ/100hr8.58 ℓ / 100hr 1.60 ℓ/100hr1.60 L / 100hr 81 % 저감81% reduction 11리터급 엔진11 liter engine 3.57 ℓ/100hr3.57 ℓ / 100hr 2.36 ℓ/100hr2.36 ℓ / 100hr 34 % 저감34% reduction

여기서, 사양 1의 경우 일반적으로 사용하는 피스톤 몸체 상에 환형 홈만 존재하여 환형 홈의 상/하단부와 라이너의 간극이 일정한 경우이고, 사양 2의 경우 중간몸체에 있는 환형 홈 하단부와 라이너의 제1 틈새(145a)를 상단보다 0.5mm 크게 만든 경우이다.Here, in case of specification 1, only the annular groove is present on the piston body that is generally used, so that the gap between the upper and lower ends of the annular groove and the liner is constant, and in the case of specification 2, the first gap between the lower end of the annular groove and the liner in the intermediate body This is the case where 145a is made 0.5 mm larger than the top.

100: 상부몸체 101, 111, 121: 홈
102: 상부 링 110: 중간몸체
112: 중간 링 120: 하부몸체
122: 오링 140: 환형 홈100: upper body 101, 111, 121: groove
102: upper ring 110: intermediate body
112: middle ring 120: lower body
122: O-ring 140: annular groove

Claims (13)

외주부에 상부 링, 중간 링이 순차적으로 설치되며, 실린더 내에 삽입되는 엔진의 피스톤에 있어서,
상기 상부 링과 상기 중간 링 사이의 외주부에 형성된 환형 홈;
상기 환형 홈과 상기 상부 링의 사이의 외주부인 상단부; 및
상기 환형 홈의 하부의 외주부인 하단부;를 구비하며,
상기 하단부 중 상기 중간 링과 상기 환형 홈 사이의 영역은 마주하고 있는 상기 실린더의 라이너와의 사이에 제 1 틈새를 형성하며,
상기 제 1 틈새는 상기 실린더 라이너와 상기 상단부 사이에 형성된 틈새보다 크고,
상기 하단부 중 상기 중간 링의 하측에 오일 링이 더 설치되며,
상기 하단부 중 상기 중간 링과 상기 오일 링 사이의 영역은 마주하고 있는 상기 실린더의 라이너와의 사이에 제2 틈새를 형성하며,
상기 제 2 틈새는 상기 실린더 라이너와 상기 상단부 사이에 형성된 틈새보다 큰 것을 특징으로 하는 엔진의 피스톤.
The upper ring and the middle ring are sequentially installed on the outer circumference, and in the piston of the engine inserted into the cylinder,
An annular groove formed at an outer circumference portion between the upper ring and the intermediate ring;
An upper end portion that is an outer circumference portion between the annular groove and the upper ring; And
And a lower end portion, which is an outer circumferential portion of the lower portion of the annular groove,
An area between the intermediate ring and the annular groove of the lower end forms a first gap between an opposing liner of the cylinder,
The first gap is larger than the gap formed between the cylinder liner and the upper end,
An oil ring is further installed below the middle ring of the lower end portion,
An area between the middle ring and the oil ring of the lower end forms a second gap between the liner of the cylinder facing the
And the second gap is larger than a gap formed between the cylinder liner and the upper end.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 실린더의 라이너와 상기 피스톤 사이에 형성되는 상기 제1 틈새와 상기 제2 틈새는 각각 0.5~3mm로 형성되는 것을 특징으로 하는 엔진의 피스톤.
The method of claim 1,
The first gap and the second gap formed between the liner of the cylinder and the piston, the piston of the engine, characterized in that formed in each 0.5 ~ 3mm.
제 3 항에 있어서,
상기 제1 틈새와 상기 제2 틈새는 각각 0.5~2mm로 형성되는 것을 특징으로 하는 엔진의 피스톤.
The method of claim 3, wherein
The first gap and the second gap of the engine, characterized in that formed in 0.5 ~ 2mm.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 틈새와 상기 제2 틈새는 서로 다르게 형성되는 것을 특징으로 하는 엔진의 피스톤.
The method of claim 1,
The piston of the engine, characterized in that the first gap and the second gap is formed differently.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 틈새와 상기 제2 틈새는 서로 다르게 형성된 경우, 상기 제2 틈새가 0.5~1.5mm로 되는 것을 특징으로 하는 엔진의 피스톤.
The method of claim 1,
When the first gap and the second gap are formed differently, the piston of the engine, characterized in that the second gap is 0.5 ~ 1.5mm.
제 1 항에 있어서,
상기 환형 홈과 상기 라이너의 최장거리와 틈새의 비가 7:1 내지 7:5로 되는 것을 특징으로 하는 엔진의 피스톤.
The method of claim 1,
And the ratio of the longest distance and the clearance between the annular groove and the liner is 7: 1 to 7: 5.
제 1 항에 있어서,
상기 환형 홈의 내부 상면은 곡면 형태 또는 약간 경사진 형태로 이루어진 것을 특징으로 하는 엔진의 피스톤.
The method of claim 1,
The inner upper surface of the annular groove is a piston of the engine, characterized in that formed in a curved or slightly inclined form.
제 1 항에 있어서,
상기 환형홈의 내부 하면은 크게 하방으로 경사진 것을 특징으로 하는 엔진의 피스톤.
The method of claim 1,
The inner bottom of the annular groove is a piston of the engine, characterized in that largely inclined downward.
제 1 항에 있어서,
상기 환형홈의 깊은 부분은 곡면 형태로 이루어진 것을 특징으로 하는 엔진의 피스톤.
The method of claim 1,
The piston of the engine, characterized in that the deep portion of the annular groove made of a curved surface.
제 3 항에 있어서,
상기 제1 틈새와 상기 제2 틈새는 각각 1~3mm로 형성되는 것을 특징으로 하는 엔진의 피스톤.
The method of claim 3, wherein
The first gap and the second gap of the engine, characterized in that formed in 1 ~ 3mm.
순차적으로 연결되는 상부몸체와 중간몸체를 구비하며, 엔진의 실린더 내부에 삽입되는 엔진의 피스톤에 있어서,
상부 링이 끼워질 수 있도록 상기 상부몸체 하단 외주부에 형성되는 환형 홈;
중간 링이 끼워질 수 있도록 상기 중간몸체의 하단 외주부에 형성되는 환형 홈; 및
상기 상부 링이 끼워질 환형 홈과 상기 중간 링이 끼워질 환형 홈 사이에 배치되도록 상기 중간몸체의 외주부에 형성되는 환형 홈;을 구비하며,
상기 중간몸체는,
상기 중간몸체의 외주부에 형성된 환형 홈과 상기 중간 링이 끼워질 환형 홈 사이의 외경이 상기 중간몸체의 외주부에 형성된 환형 홈과 상기 상부 링이 끼워질 환형 홈 사이의 외주부인 상단부의 외경보다 작은 형상으로 형성되며,
상기 중간몸체의 하부에 형성된 하부몸체; 및
오일 링이 끼워질 수 있도록 상기 하부몸체 하단 외주부에 형성되는 환형 홈;을 더 포함하며,
상기 하부몸체는,
상기 중간 링이 끼워질 환형 홈과 상기 오일 링이 끼워질 환형 홈 사이의 영역은 상기 상단부보다 작은 외경으로 형성되는 것을 특징으로 하는 엔진의 피스톤.
In the piston of the engine having an upper body and an intermediate body connected in sequence, and inserted into the cylinder of the engine,
An annular groove formed at an outer periphery of the upper body so that an upper ring can be fitted;
An annular groove formed in the outer peripheral portion of the lower end of the intermediate body so that the intermediate ring can be fitted; And
And an annular groove formed at an outer circumference of the intermediate body so as to be disposed between the annular groove into which the upper ring is to be fitted and the annular groove into which the intermediate ring is to be fitted.
The intermediate body,
The outer diameter between the annular groove formed on the outer circumference of the intermediate body and the annular groove to which the intermediate ring is fitted is smaller than the outer diameter of the upper end, the outer circumference between the annular groove formed on the outer circumference of the intermediate body and the annular groove to which the upper ring is fitted. Formed into
A lower body formed below the intermediate body; And
It further comprises an annular groove formed in the outer peripheral portion of the lower body so that the oil ring can be fitted,
The lower body,
The region between the annular groove into which the intermediate ring is to be fitted and the annular groove into which the oil ring is to be fitted is formed with an outer diameter smaller than the upper end.
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