KR200383709Y1 - 내연기관 연소 가시화 장치의 피스톤링 - Google Patents

Abstract

본 고안은 내연기관 연소실 내의 연소 상태를 가시화하는 장치 내에 설치된 실린더와 피스톤의 사이에서 상기 연소실의 밀봉 작용을 하도록 설치되는 피스톤링에 관한 것이다, 본 고안에 따른 피스톤링은, 피스톤(3)의 외면에 원주 방향을 따라 형성되는 복수의 요홈(7)들의 각 내부에 그 내측부가 상기 피스톤(3)을 향해 수평 방향으로 대향하고 그 외측면이 상기 실린더(1)의 내벽에 대향하고 그 저면이 상기 피스톤(2)에 대해 수직 하방 방향으로 대향하도록 위치한 링 형상 부재로 이루어지고, 상기 부재에는 상기 실린더(1)의 연소실(5) 내의 가압 가스를 상기 요홈(7)의 내부로 안내하는 복수의 안내 홈(11)들이 소정의 간격으로 방사상으로 형성되어 있다. 이로써, 상기 연소실(5) 내의 가압 가스가 상기 링 부재의 안내 홈(11)들을 지나 상기 요홈(7)의 내부로 유입되면, 이 유입된 가압 가스가 상기 링 부재의 내측부를 가압하여 상기 부재의 외측면과 저면이 각각 상기 실린더(1)의 내벽과 상기 요홈(7) 내에서 상기 피스톤(3)의 수직 하방 방향으로 형성된 상기 요홈(7)의 측벽에 동시에 밀착된다.

Description

내연기관 연소 가시화 장치의 피스톤링{Piston Ring for Combustion Visual Apparatus of Internal Combustion Engine}

본 고안은 내연기관 연소 가시화 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 내연기관 연소 가시화 장치에서 연소실의 기밀을 유지하는 피스톤링에 관한 것이다.

일반적으로, 내연기관의 연소실내의 화염 전파 속도 및 그 전파 특성은 노킹발생 규명에 대단히 중요할 뿐만 아니라 완전 연소를 실현하기 위해서는 화염 전파 속도의 정확한 측정이 필요하다.

따라서, 내연기관을 설계할 때 연소실내의 혼합기의 유동과 폭발 및 화염 전파 특성을 관찰하기 위하여 내연기관 연소실내의 화염 유동을 가시화할 수 있는 장치가 개발되고 있다.

상기 장치에는 연소실 내의 기밀을 유지하기 위해 피스톤링이 피스톤의 외주연에 복수개 장착된다. 상기 장치에 주로 사용되는 피스톤링은, 단면이 원형인 링 형상의 부재로서, 상기 장치가 윤활유 공급이 되지 않는 비윤활 상태로 운전하여야 하기 때문에, 통상적으로 강재가 아닌 특수 재질인 룰론(Rulon) 등을 사용한다. 그러나, 상기 구성을 가진 룰론 재질의 피스톤링은 재질 자체의 내구 수명에 한계가 있어서 연소실의 기밀을 유지하기 위해 자주 교체되어야 하는 문제점이 있었다.

이에 본 고안은 상기의 문제점을 고려하여 안출된 것으로서, 내연기관 연소가시화 장치의 피스톤에 장착되는 피스톤링의 구조를 개선하여 연소실의 기밀성을 더욱 향상시키고 피스톤링 자체의 내구성을 연장시킬 수 있도록 한 내연기관 연소가시화 장치의 피스톤링을 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 고안에 따른 피스톤의 일실시예는, 내연기관 연소실 내의 연소 상태를 가시화하는 장치 내에 설치된 실린더와 피스톤의 사이에서 상기 연소실의 밀봉 작용을 하도록 설치되는 피스톤링에 있어서, 상기 피스톤의 외면에 원주 방향을 따라 형성되는 복수의 요홈들의 각 내부에 그 내측부가 상기 피스톤을 향해 수평 방향으로 대향하고 그 외측면이 상기 실린더의 내벽에 대향하고 그 저면이 상기 피스톤에 대해 수직 하방 방향으로 대향하도록 위치한 링 형상부재로 이루어지고, 상기 부재에는 상기 실린더의 연소실 내의 차압 가스를 상기 요홈의 내부로 안내하는 복수의 안내 홈들이 소정의 간격으로 방사상으로 형성됨으로써, 상기 연소실 내의 가압 가스가 상기 링 부재의 안내 홈들을 지나 상기 요홈의 내부로 유입되면, 이 유입된 가압 가스가 상기 링 부재의 내측부를 가압하여 상기 부재의 외측면과 저면이 각각 상기 실린더의 내벽과 상기 요홈 내에서 상기 피스톤의 수직 하방 방향으로 형성된 상기 요홈의 측벽에 동시에 밀착되는 것을 특징으로 한다.

여기에서, 바람직하게는, 상기 부재의 내측부는 상기 피스톤에 대해 외향 수평 방향으로 상기 가압 가스의 압력을 받도록 형성되고 상기 안내 홈에 의해 구획되는 수직 벽과 상기 수직 벽에 대해 직각 방향으로 연장되어 상기 피스톤에 대해 하방 수직 방향으로 상기 가압 가스의 압력을 받도록 형성되는 수평 벽을 포함할 수 있다.

또한, 바람직하게는, 상기 부재의 내측부는 상기 가압 가스의 압력을 받는 경사벽을 포함할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안에 따른 내연 기관 연소 가시화 장치에 사용되는 피스톤링의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도1은 본 고안에 따른 피스톤 링의 일실시예를 도시한 사시도이고, 도2는 도1의 피스톤링이 장착되는 상태를 도시한 일부 확대 단면도이다.

도1 및 도2를 참조하면, 내연기관 연소실(5) 내의 연소 상태를 가시화하는 장치 내에 설치된 실린더(1)와 피스톤(3)의 사이에서 상기 연소실(5)의 밀봉 작용을 하도록 설치되는 본 고안의 피스톤링(9)이 도시되어 있다.

상기 피스톤링(9)은, 도1에 도시된 바와 같이, 링 형상의 부재로서, 소정의 간격으로 방사상으로 형성되는 복수의 안내 홈(11)들을 구비한다. 상기 안내 홈(11)들은 상기 실린더(1)의 연소실(5) 내의 가압 가스를 후술할 상기 피스톤(3)의 요홈(7)의 내부로 안내하는 역할을 한다.

또한, 본 고안의 피스톤링(9)은, 도2에 도시된 바와 같이, 상기 피스톤(3)의 외면에 원주 방향을 따라 형성되는 요홈(7)의 내부에 장착된 상태에서, 그 내측부가 상기 피스톤(3)에 대해 수평 방향으로 인접하고, 그 외측면(9a)이 상기 실린더(1)의 내벽을 향해 인접하며, 그 저면(9b)이 상기 피스톤(3)에 대해 수직 방향으로 인접한다.

여기에서, 상기 내측부는 상기 피스톤(3)에 대해 외향 수평 방향으로 상기 연소실(5)의 가압 가스의 압력을 받도록 형성되고 상기 안내 홈(11)에 의해 구획되는 수직 벽(9c)과, 상기 수직 벽(9c)에 대해 직각 방향으로 연장되어 상기 피스톤(3)에 대해 하방 수직 방향으로 상기 가압 가스의 압력을 받도록 형성되는 수평 벽(9d)을 포함한다.

이와 같이 구성된 본 고안에 따른 피스톤링(9)의 작용을 설명하면 다음과 같다.

상기 연소실(5) 내의 가압 가스가 상기 피스톤링(9)의 안내 홈(11)들을 지나 상기 피스톤(3)의 요홈(7)의 내부로 유입되면, 이 유입된 가압 가스가 상기 피스톤링(9)의 내측부를 가압하여 상기 피스톤링(9)의 외측면(9a)과 저면(9b)이 각각 상기 실린더(1)의 내벽과 상기 요홈(7) 내에서 상기 피스톤(3)의 수직 하방 방향으로 형성된 상기 요홈(9)의 측벽에 동시에 밀착된다.

상세히 설명하면, 상기 피스톤(3)의 요홈(7)내에 유입된 가압 가스는 상기 피스톤링(9)의 내측부, 즉 수직벽(9c)과 수평벽(9d)을 각각 도시된 화살표 방향으로 가압한다. 이러한 가압력은 결국 상기 피스톤링(9)에 대해 수평 외향의 힘(FH)과 수직 하방의 힘(FV)을 발생시킴으로써, 상기 피스톤링(9)의 외측면(9a)이 상기 실린더(1)의 내벽과 밀착하게 하는 동시에 그 저면(9b)이 상기 피스톤(3)의 요홈(7)의 측벽에 밀착하게 한다.

따라서, 본 고안의 피스톤링(9)은 상기 연소실(5) 내의 가압 가스를 이용하여 상기 피스톤(3)의 외벽과 상기 실린더(1)의 내벽의 틈새를 밀봉하는 기능을 가진다. 즉, 상기 가압 가스의 압력으로 인해 피스톤링(9)이 실린더(1)의 내벽에 더욱 밀착되어 연소실(5)의 기밀성이 보다 향상되는 이점이 있다.

또한, 본 고안의 피스톤링(9)의 재질로는 룰론, 테플론, 폴리아미드 등이 바람직한 바, 종래의 피스톤링이 상기 재질을 가지고 피스톤에 장착되는 경우 재질 자체가 가지고 있는 한정된 내구 수명으로 인해 마모 등에 의해 노후화되면 연소실(5)내의 기밀 유지를 위해 교체되어야 한다. 그러나, 본 고안의 피스톤링(9)의 구성에 따르면, 피스톤링(9)이 마모되더라도 연소실 내의 가압 가스가 피스톤링(9)의 내측부를 항상 일정하게 가압함으로써 연소실의 기밀 성능이 일정하게 유지될 수 있다. 따라서, 본 고안의 피스톤링(9)은 교체 시기가 연장되는 이점을 가진다.

한편, 도3은 본 고안에 따른 피스톤링의 다른 실시예를 도시한 사시도이고, 도4는 도3의 피스톤링이 장착되는 상태를 도시한 일부 확대 단면도이다. 도1 및 도2에 도시된 본 고안의 피스톤링의 일 실시예와 다른 점은 피스톤링(13)의 내측부이다. 도1 및 도2에 도시된 구성 요소의 도면 번호를 동일하게 사용하는 도3 및 도4의 구성 요소는 동일한 기능을 가지므로 그 상세한 설명은 이하에 생략한다.

도3 및 도4를 참조하여 상세히 설명하면, 본 고안의 피스톤링(13)의 내측부는 연소실(5) 내의 가압 가스의 압력을 받는 경사벽(13c)을 포함하고, 상기 경사벽(13c)은 전술한 안내홈(11)에 의해 구획된다.

이하에, 본 고안의 다른 실시예에 따른 피스톤링(13)의 작용을 설명하면 다음과 같다.

상기 연소실(5) 내의 가압 가스가 상기 피스톤링(13)의 안내 홈(11)들을 지나 상기 피스톤(3)의 요홈(7)의 내부로 유입되면, 이 유입된 가압 가스가 상기 피스톤링(13)의 내측부를 가압하여 상기 피스톤링(13)의 외측면(13a)과 저면(13b)이 각각 상기 실린더(1)의 내벽과 상기 요홈(7) 내에서 상기 피스톤(3)의 수직 하방 방향으로 형성된 상기 요홈(9)의 측벽에 동시에 밀착된다.

상세히 설명하면, 상기 피스톤(3)의 요홈(7)내에 유입된 가압 가스는 상기 피스톤링(13)의 내측부, 즉 경사벽(13c)에 대해 수직한 화살표 방향으로 가압한다. 이러한 가압력은 결국 상기 피스톤링(13)에 대해 수평 외향의 분력(FH)과 수직 하방의 분력(FV)을 발생시킴으로써, 상기 피스톤링(13)의 외측면(13a)이 상기 실린더(1)의 내벽과 밀착하게 하는 동시에 그 저면(13b)이 상기 피스톤(3)의 요홈(7)의 측벽에 밀착하게 한다.

따라서, 본 고안의 피스톤링(13)에 따르면, 상기 연소실(5) 내의 가압 가스를 상기 피스톤링(13)의 안내홈(11)을 통해 상기 피스톤(3)의 요홈(7) 내부로 유입하게 한 다음에, 이 가압 가스가 상기 피스톤링(13)의 내측부를 가압하여 상기 피스톤링(13)이 상기 피스톤(3)의 외벽과 상기 실린더(1)의 내벽의 틈새를 밀봉하게 한다.

본 고안의 다른 실시예인 피스톤링(13)의 이점은 상술한 본 고안의 일 실시예인 피스톤링(9)의 이점과 동일하므로 이하 생략한다.

이상 설명한 본 고안은 바람직한 실시예들로 기재되어 있지만, 이는 그 사상으로부터 일탈함이 없이 다른 실시예가 부품의 크기, 형상, 재료 및 대체의 변경에 의해 본 상세한 설명으로부터 도출될 수 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.

이상 설명한 바와 같이 본 고안에 따른 내연 기관 연소 가시화 장치의 피스톤링에 의하면, 내연기관 연소 가시화 장치의 피스톤에 장착되는 피스톤링의 구조를 개선하여 연소실의 기밀성을 향상시키고 피스톤링 자체의 내구 수명을 연장시키고 연소실의 기밀성을 향상시킨 효과가 있다.

도1은 본 고안에 따른 피스톤 링의 일실시예를 도시한 사시도.

도2는 도1의 피스톤링이 장착되는 상태를 도시한 일부 확대 단면도.

도3은 본 고안에 따른 피스톤링의 다른 실시예를 도시한 사시도.

도4는 도3의 퍼스톤링이 장착되는 상태를 도시한 일부 확대 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 실린더

3 : 피스톤

5 : 연소실

7 : 요홈

9, 13: 피스톤링

11: 안내홈

Claims (3)

1. 내연기관 연소실 내의 연소 상태를 가시화하는 장치 내에 설치된 실린더와 피스톤의 사이에서 상기 연소실의 밀봉 작용을 하도록 설치되는 피스톤링에 있어서,

   상기 피스톤의 외면에 원주 방향을 따라 형성되는 복수의 요홈들의 각 내부에 그 내측부가 상기 피스톤을 향해 수평 방향으로 대향하고 그 외측면이 상기 실린더의 내벽에 대향하고 그 저면이 상기 피스톤에 대해 수직 하방 방향으로 대향하도록 위치한 링 형상 부재로 이루어지고, 상기 부재에는 상기 실린더의 연소실 내의 가압 가스를 상기 요홈의 내부로 안내하는 복수의 안내 홈들이 소정의 간격으로 방사상으로 형성됨으로써, 상기 연소실 내의 가압 가스가 상기 링 부재의 안내 홈들을 지나 상기 요홈의 내부로 유입되면, 이 유입된 가압 가스가 상기 링 부재의 내측부를 가압하여 상기 부재의 외측면과 저면이 각각 상기 실린더의 내벽과 상기 요홈 내에서 상기 피스톤의 수직 하방 방향으로 형성된 상기 요홈의 측벽에 동시에 밀착되는 것을 특징으로 하는 내연 기관 연소 가시화 장치의 피스톤 링.
2. 제1항에 있어서, 상기 부재의 내측부는 상기 피스톤에 대해 외향 수평 방향으로 상기 가압 가스의 압력을 받도록 형성되고 상기 안내 홈에 의해 구획되는 수직 벽과 상기 수직 벽에 대해 직각 방향으로 연장되어 상기 피스톤에 대해 하방 수직 방향으로 상기 가압 가스의 압력을 받도록 형성되는 수평 벽을 포함하는 것을 특징으로 하는 내연 기관 연소 가시화 장치의 피스톤링.
3. 제1항에 있어서, 상기 부재의 내측부는 상기 가압 가스의 압력을 받는 경사벽을 포함하고 상기 경사벽이 상기 안내홈에 의해 구획되는 것을 특징으로 하는 연소 가시화 장치의 피스톤 링.