KR19990042864A - 원형 피스톤에 타원 링을 부착한 구조를 갖는엔진 피스톤 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 원형 피스톤에 타원 링을 부착한 구조를 갖는 엔진 피스톤에 관한 것으로, 제 1 랜드(5)와 제 2 랜드(6)와 제 3 랜드(7) 및 피스톤 스커트부(8) 사이에 제 1 링(1)과 제 2 링(2) 및 오일링(3)이 끼움결합되어 이루어지는 피스톤에 있어서, 제 1 랜드(5)와 연소실의 높이를 줄여 연소효율을 높일 수 있도록, 배기가스 출력부분의 제 1 랜드 높이(T1)를 흡기 에어 입력 부분의 제 1 랜드 높이(T2)에 비해 상대적으로 짧게 형성하여 일정한 경사면을 갖도록 제작하고, 이에 상응하여 제 2 랜드(6)가 경사면을 갖도록 하며, 상기 제 1 랜드(5)와 제 2 랜드(6) 사이에 결합되는 제 1 링(1)을 경사면을 갖는 타원형으로 제작함이 특징이다.
Description
본 발명은 원형 피스톤에 타원 링을 부착한 구조를 갖는 엔진 피스톤에 관한 것으로, 특히 제 1 랜드를 경사지도록 설계하되 흡기 에어가 입력되는 위치 보다 배기 에어가 출력되는 위치를 더 높게 경사면을 가지고 피스톤에 형성되는 구조를 갖도록 함으로써, 오일 소모량을 줄이고 배기가스를 감소시키도록 한 것을 특징으로 하는 원형 피스톤에 타원 링을 부착한 구조를 갖는 엔진 피스톤에 관한 것이다.
일반적으로 피스톤은 실린더 내를 왕복운동하여 동력행정에서 고온 고압의 가스로부터 받은 압력으로 커넥팅 로드를 거쳐 크랭크축에 회전력을 제공하는 일을 하는 것으로, 피스톤 헤드(piston head), 링지대(ring belt), 스커트부(skirt section) 및 보스(boss) 등의 주요부로 되어 있으며, 헤드는 연소실의 일부를 형성한다.
이러한 피스톤 헤드의 뒷면에는 리브(rib)가 만들어져 있으며, 이 리브는 피스톤 헤드의 열을 피스톤 링이나 스커트부에 속히 전달하고 동시에 피스톤을 보강하는 일도 한다.
먼저, 주조형식을 살펴보면, 상기와 같은 주철제 피스톤의 재료는 실린더 블록과 같은 정도의 내마모성과 기계적 강도를 갖는 고급 주철 또는 니켈크롬 주철이 사용되며, 조직을 균등하게 하기 위해 원심 주조법으로 만든다.
경합금제 피스톤의 재료는 내열성, 내마모성, 기계적 강도가 크고 열팽창율이 되도록 작은 알루미늄 합금이 사용되며, 용융한 금속을 강제의 주형에 압입하는 다이캐스팅 주조법을 사용하고 있다.
여기서, 스커트부의 두께는 실린더 벽에 대한 측압에 견딜수 있는 정도가 필요하며, 피스톤 지름의 0.03mm 정도로 한다.
그리고, 피스톤 헤드 아래면은 강성을 크게하고 윤활유에 의한 냉각 면적을 넓게 할 목적으로 방사형 리브를 형성하며, 헤드의 윗면은 연소실의 형식에 따라 평면, 경사면, 원뿔형 볼록면으로 만드는데, 가솔린 엔진에는 평면이 가장 많으며, 반구형 연소실의 일부 형식에서는 원뿔형 볼록면으로 만든것도 있다.
피스톤의 윗면, 측면, 피스톤 링홈 등은 피스톤 선반으로 가공한 후에 피스톤 연마기로 정밀한 연마 다듬질을 하고, 피스톤 핀 구멍은 리머로 가공한 다음 피스톤 핀 연마기로 정밀한 부시를 가공한다.
상기 경합금제 피스톤은 위쪽의 2 - 3개의 링홈을 압축 링홈으로, 그 아래의 1 - 2개의 링홈을 오일홈으로 하며, 사용하는 링의 단면의 모양에 따라 링을 결합하였을 때 상하면의 링 사이드 클리어런스는 0.035㎜ 정도이며, 링 홈의 깊이는 링을 끼웠을 때 링의 두께 보다 0.5㎜정도 여유가 있어야 한다.
그리고, 링홈 사이에 있는 각 랜드의 너비는 링 너비의 1.0 - 1.3배로 하며, 오일링 홈에는 오일링의 형식에 적합하도록 피스톤 내면으로 통하는 오일의 릴리프 홀 또는 릴리프 그룹이 만들어져 있다.
이러한 피스톤 구조의 일실시예를 도 1에 나타내었다.
여기서 1은 제 1 링이고, 2는 제 2 링이며, 3은 오일링이고, 4는 피스톤헤드이며, 5는 톱랜드이고, 6은 제 2 랜드이며, 7은 제 3 랜드이고, 8은 피스톤핀이며, 9는 피스톤 보스이고, 10은 피스톤 스커트부이다.
이와같이 구성되는 일반적인 피스톤에 있어서 피스톤 링의 기능을 살펴보면,
첫째, 기밀을 유지하는 것이다(도 2a). 4행정 가솔린 엔진을 예로 생각해 보면 흡입, 압축, 폭발, 배기의 네가지 행정에 있어 엔진이 작동하고 있는 경우에는 어느 행정 에서도 피스톤 링은 피스톤과 함께 실린더 내의 기밀 작용을 하고 있다.
둘째, 유막의 조성작용(도 2b, 실린더 벽면의 윤활유 막의 조절작용 및 과잉 오일의 제거작용, 여기서 11은 배유구멍)이다. 고온과 고압 상태에서 가혹하게 마찰하고 있는 링과 실린더가 직접 금속 접촉을하여 타붙는 것을 방지하기 위하여 언제나 적절한 유막을 유지할 수 있는 정도의 오일이 공급되고 있다.
셋째, 피스톤이 받는 열을 실린더 벽으로 전달하는 것이며(도 2c, 여기서 12는 물자켓), 피스톤의 과열을 방지하기 위해 피스톤 링의 재질은 열이 잘 전도되는 것으로 만든다. 상기 도 2a, b, c에서 13은 실린더 벽면이다.
한편, 여기서 제 1 링(1)이 결합되는 제 1 랜드(5)는 연소실로 부터의 높이가 낮을수록 배기가스 저감과 오일 소모에 유리하다. 이는 제 1 랜드(5)와 제 1 링 (1)사이에 존재하는 공간에서는 불완전 연소가 일어나기 때문이며, 따라서 제 1 랜드(5)가 연소실로부터 되도록 낮게 설계된다면 엔진의 효율성 및 오일 소모에 유리하나, 인테이크 방향에는 폭팔압력의 집중현상이 나타나므로 일정이상 낮게 설계할 경우에는 노킹 현상이 일어나게 되어 높이를 줄이는데 한계가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결코자 하는 것으로, 흡기 에어 입력쪽의 랜드 높이는 유지하면서 배기 가스 배출쪽의 랜드 높이를 줄이도록 함으로써, 연소실에서의 연소율을 높임으로써 엔진효율을 증대시키고 아울러 오일소모를 줄이도록 하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 수단으로,
본 발명은 엔진의 피스톤에 있어서, 흡기 에어 입력 부분의 제 1 랜드 높이는 현상태를 유지시킨 상태에서 연소실로 부터의 배기가스 출력부분의 제 1 랜드 높이를 줄여 경사면을 갖도록 제작하고, 이에 상응하여 제 2 랜드 및 제 1 링을 경사진 타원형으로 제작한 것이 특징이다.
도 1은 일반적인 엔진 피스톤의 분해 사시도.
도 2a,b,c는 일반적인 피스톤의 작용상태도.
도 3은 본 발명의 구성도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1: 제 1 링 2: 제 2 링
3: 오일링 4: 피스톤헤드
5: 제 1 랜드 6: 제 2 랜드
7: 제 3 랜드 8: 피스톤핀
이하 도면을 참조로 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 구성도로써, 제 1 랜드(5)와 제 2 랜드(6)와 제 3 랜드(7) 및 피스톤 스커트부(10) 사이에 제 1 링(1)과 제 2 링(2) 및 오일링(3)이 끼움결합되어 이루어지는 피스톤에 있어서,
제 1 랜드(5)와 연소실의 높이를 줄여 연소효율을 높일 수 있도록, 배기가스 출력부분의 제 1 랜드 높이(T1)를 흡기 에어 입력 부분의 제 1 랜드 높이(T2)에 비해 상대적으로 짧게 형성하여 일정한 경사면을 갖도록 제작하고, 이에 상응하여 제 2 랜드(6)가 경사면을 갖도록 하며, 상기 제 1 랜드(5)와 제 2 랜드(6) 사이에 결합되는 제 1 링(1)을 경사면을 갖는 타원형으로 제작한다.
상기와 같이 구성하는 본 발명은 제 1 랜드에(5) 있어서, 먼저 흡기에어 입력부분은 일정하게 유지시킨다. 이는 종래기술에서 서술한 바와같이 흡기 에어가 입력되는 부분의 제 1 랜드(5)의 높이를 줄일 경우 흡기 쪽에 집중되는 폭팔압력으로 인하여 노킹 현상이 일어날 수 있기 때문이다.
따라서 본 발명은 제 1 랜드(5)에서 흡기 에어가 입력되는 부분은 종전과 같은 높이(T2)를 유지함이 필요하고, 그 대신 폭팔압력이 다소 약한 배기가스 출력 부분의 제 1 랜드 높이(T1)를 줄이고자 한다.
이때 배기 쪽의 제 1 랜드 높이(T1)를 줄이는 비율은 약 0.5도에서 1도 사이를 줄이는 것이 바람직하며, 실시예로써 제 1 랜드를 비롯하여 제 2 랜드의 높이도 아울러 경사면을 갖도록 할 수도 있음은 물론이다.
만약 본 발명을 이용하게 되면 부수적으로 오일 소모를 줄일 수 있는바, 이는 제 1 랜드(5)가 경사면을 가지면서 제 1 링(1)이 이에 상응하여 경사면을 갖기 때문에 종래에 비해 오일 소모를 줄일 수 있는 것이다.
상술한 바와같이, 본 발명을 이용하게 되면, 제 1 랜드를 경사지도록 설계하되 흡기 에어가 입력되는 위치 보다 배기 에어가 출력되는 위치를 더 높게 경사면을 가지고 피스톤에 형성되는 구조를 갖도록 하기 때문에 오일 소모를 줄일 수 있고 또한 배기가스를 감소시킬 수 있는 효과를 제공한다.
Claims (1)
- 제 1 랜드(5)와 제 2 랜드(6)와 제 3 랜드(7) 및 피스톤 스커트부(10) 사이에 제 1 링(1)과 제 2 링(2) 및 오일링(3)이 끼움결합되어 이루어지는 피스톤에 있어서,제 1 랜드(5)와 연소실 사이의 높이를 줄여 연소효율을 높일 수 있도록, 배기가스 출력부분의 제 1 랜드 높이(T1)를 흡기 에어 입력 부분의 제 1 랜드 높이(T2)에 비해 상대적으로 짧게 형성하여 일정한 경사면을 갖도록 제작하고, 이에 상응하여 제 2 랜드(6)가 경사면을 갖도록 하며, 상기 제 1 랜드(5)와 제 2 랜드(6) 사이에 결합되는 제 1 링(1)을 경사면을 갖는 타원형으로 제작함을 특징으로 하는 원형 피스톤에 타원 링을 부착한 구조를 갖는 엔진 피스톤.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1019970063794A KR19990042864A (ko) | 1997-11-28 | 1997-11-28 | 원형 피스톤에 타원 링을 부착한 구조를 갖는엔진 피스톤 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| KR1019970063794A KR19990042864A (ko) | 1997-11-28 | 1997-11-28 | 원형 피스톤에 타원 링을 부착한 구조를 갖는엔진 피스톤 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR19990042864A true KR19990042864A (ko) | 1999-06-15 |
Family
ID=66094135
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1019970063794A KR19990042864A (ko) | 1997-11-28 | 1997-11-28 | 원형 피스톤에 타원 링을 부착한 구조를 갖는엔진 피스톤 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR19990042864A (ko) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030016884A (ko) * | 2001-08-22 | 2003-03-03 | 현대자동차주식회사 | 피스톤 측력 저감에 의한 마찰손실 저감형 피스톤 기구 |
| KR20130008793A (ko) * | 2011-07-13 | 2013-01-23 | 현대자동차주식회사 | 엔드갭 일치를 방지하는 피스톤과 피스톤링 |
-
1997
- 1997-11-28 KR KR1019970063794A patent/KR19990042864A/ko not_active Application Discontinuation
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR20030016884A (ko) * | 2001-08-22 | 2003-03-03 | 현대자동차주식회사 | 피스톤 측력 저감에 의한 마찰손실 저감형 피스톤 기구 |
| KR20130008793A (ko) * | 2011-07-13 | 2013-01-23 | 현대자동차주식회사 | 엔드갭 일치를 방지하는 피스톤과 피스톤링 |
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