피스톤은 액체나 기체에 대해 위아래로 움직이는 엔진 실린더 내에 밀접하게 맞는 디스크 또는 짧은 실린더로, 내연 기관에서 모션을 유도하거나 펌프에서 모션을 전달하는 데 사용됩니다.
피스톤은 다른 유사한 메커니즘 중에서 왕복 엔진, 왕복 펌프, 가스 압축기, 유압 실린더 및 공압 실린더의 구성 요소입니다. 실린더에 봉입되어 있고 피스톤 링으로 기밀되어 있는 가동 부품입니다.
엔진에서 그 목적은 피스톤 로드 및/또는 커넥팅 로드를 통해 실린더의 팽창하는 가스에서 크랭크축으로 힘을 전달하는 것입니다.
4행정 자동차 엔진(가솔린 및 디젤 엔진)에서 흡기, 압축, 연소 및 배기 과정은 실린더 헤드의 피스톤 위에서 일어나며, 이로 인해 피스톤이 위아래로 움직이게 됩니다. 엔진). 실린더 내에서 크랭크축을 회전시킵니다.
펌프에서는 기능이 역전되어 실린더의 유체를 압축하거나 배출할 목적으로 크랭크축에서 피스톤으로 힘이 전달됩니다. 일부 엔진에서는 피스톤이 실린더의 포트를 덮거나 열어 밸브 역할도 합니다.
엔진 구성 요소는 내구성을 위해 견고해야 하고 효율성을 개선하려면 가벼워야 합니다.
결과적으로 피스톤은 일반적으로 알루미늄 합금으로 만들어지지만 피스톤 링(일반적으로 위에서 아래로 압축 링, 와이퍼 링 및 오일 링으로 구성됨)은 주철 또는 강철로 만들어집니다.
오일 링은 피스톤이 움직일 때 실린더 벽에서 오일을 닦아내지만 시간이 지나면 피스톤과 다른 링이 마모되어 크랭크케이스의 오일이 연소실로 이동할 수 있습니다.
과도한 오일 소비와 배기 테일파이프의 흰 연기는 피스톤 링 마모를 나타냅니다.
내연 기관은 단일 실린더로 작동할 수 있으므로 피스톤 1개(오토바이 및 가솔린 잔디 깎는 기계) 또는 최대 12개로 작동할 수 있지만 대부분의 자동차에는 4개 또는 6개가 있습니다.
일반적으로 프로펠러 구동 비행기에 사용되는 방사형 엔진에는 원활한 작동을 위해 홀수개의 실린더와 피스톤이 있습니다.
피스톤은 또한 증기 엔진으로 알려진 외부 연소 엔진의 기능을 하며, 여기서 물은 보일러에서 가열되고 생성된 증기는 휠을 구동하는 외부 실린더에서 한 쌍의 피스톤(일반적으로)을 추진하는 데 사용됩니다. 회전식 엔진에는 실린더나 피스톤이 없습니다.
연소실의 움직이는 부분인 피스톤은 방출된 에너지를 기계적 작업으로 변환하는 역할을 합니다. 피스톤의 기본 구조는 한쪽이 닫힌 속이 빈 실린더이며 링 벨트, 핀 보스 및 스커트가 있는 피스톤 크라운 세그먼트가 있습니다.
피스톤의 주요 부품 및 기능:
피스톤 링은 피스톤과 실린더 벽 사이의 가스 압축을 유지합니다. 피스톤 링은 실린더를 밀봉하여 점화 시 발생하는 연소 가스가 피스톤과 실린더 사이의 개구부로 누출되지 않도록 합니다.
일반적인 자동차 엔진에는 일반적으로 3가지 유형의 피스톤 링이 있습니다.
더: 피스톤 링이란 무엇입니까?
피스톤의 스커트는 피스톤의 둥근 부분에 장착된 원통형 재료를 말합니다. 부품은 우수한 내마모성과 자체 윤활 특성으로 인해 일반적으로 주철로 만들어집니다. 스커트에는 피스톤 오일 링과 압축 링을 장착하기 위한 홈이 있습니다. 피스톤 스커트는 특정 용도에 맞게 다양한 디자인으로 제공됩니다.
피스톤 스커트에는 두 가지 주요 유형이 있습니다.
피스톤 핀은 피스톤을 커넥팅 로드에 연결하는 데 사용되며 피스톤이 움직일 때 피벗할 커넥팅 로드용 베어링을 제공하는 손목 핀 또는 거전 핀이라고도 합니다.
증기로 구동되는 엔진과 많은 대형 고정식 또는 선박용 엔진을 포함한 초기 엔진 설계에서 거전 핀은 로드를 통해 피스톤에 연결되는 슬라이딩 크로스헤드에 있습니다.
거전 핀은 일반적으로 커넥팅 로드와 피스톤 또는 크로스헤드에서 물리적으로 분리될 수 있는 고강도 및 경도의 강철 합금으로 만들어진 단조 짧은 중공 로드입니다.
특히 작고 고회전 자동차 엔진에서 피스톤 핀 설계는 까다롭습니다. 피스톤 핀은 엔진에서 발생하는 가장 높은 온도에서 작동해야 하며 피스톤 직경 내에 맞고 피스톤 질량을 과도하게 증가시키지 않기 위해 피스톤 핀의 위치는 윤활을 어렵게 하고 작고 가볍게 유지합니다.
가벼움과 소형화에 대한 요구 사항은 높은 전단 및 굽힘 하중을 받고 전체 엔진의 베어링 중 가장 높은 압축 하중을 갖는 작은 직경의 로드를 요구합니다.
이러한 문제를 극복하기 위해 피스톤 핀이 만들어지는 재료와 만드는 방법은 내연 기관에서 볼 수 있는 모든 기계적 구성 요소 중 가장 정교합니다.
이것은 다음과 같은 유형의 핀을 발생시킵니다.
피스톤 크라운 또는 돔이라고도 하며 피스톤의 머리 부분이 꼭대기입니다. 연소가스와 접촉하는 부분입니다. 이것은 그것을 극도로 높은 온도로 가열합니다. 용융을 방지하기 위해 피스톤 헤드 부품은 강철 합금을 포함한 특수 합금으로 만들어집니다.
피스톤 헤드는 일반적으로 채널과 공동으로 제작됩니다. 이것은 연소를 개선하는 소용돌이를 만드는 데 도움이 됩니다. 다른 유형의 피스톤 헤드는 다른 엔진에 사용됩니다. 차이의 이유는 다양합니다. 선호하는 피스톤 헤드 디자인은 예상 성능 및 엔진 유형과 같은 많은 요인에 따라 다릅니다.
콘 로드라고도 하는 커넥팅 로드는 피스톤을 크랭크 샤프트에 연결하는 피스톤 엔진의 일부입니다. 크랭크와 함께 커넥팅 로드는 피스톤의 왕복 운동을 크랭크 샤프트의 회전으로 변환합니다.
더: 커넥팅 로드란 무엇입니까?
베어링은 피봇 회전이 발생하는 지점에 위치한 피스톤 부품입니다. 이들은 일반적으로 이 지점의 구멍에 맞는 반원형 금속 조각입니다. 피스톤 베어링에는 로드가 크랭크축에 연결되는 큰 쪽 끝에 컵이 포함됩니다. 로드가 피스톤에 연결되는 작은 끝에 베어링도 있습니다.
피스톤 베어링은 일반적으로 납 구리, 실리콘 알루미늄 등과 같은 복합 금속으로 만들어집니다. 베어링은 경도를 높이고 피스톤과 커넥팅 로드의 움직임으로 인한 하중을 지지하기 위해 코팅되는 경우가 많습니다.
피스톤에는 세 가지 유형이 있으며 각각 모양에 따라 플랫 탑, 돔 및 접시라는 이름이 붙었습니다.
간단하게 들리겠지만, 플랫 탑 피스톤은 플랫 탑을 가지고 있습니다. 플랫 탑 피스톤은 표면 공간이 가장 작습니다. 이것은 그들이 가장 큰 힘을 생성할 수 있도록 합니다. 이러한 유형의 피스톤은 효율적인 연소를 생성하는 데 이상적입니다.
플랫 탑 피스톤은 가장 균일한 화염 분포를 생성합니다. 이로 인해 발생하는 어려움은 더 작은 연소실에 너무 많은 압축을 일으킬 수 있다는 것입니다.
접시 피스톤은 엔지니어에게 가장 적은 문제를 제공합니다. 그것은 그들이 소유하고 있는 어떤 재산보다 사용된 장소 때문입니다.
그들은 바깥 쪽 가장자리가 약간 말려있는 판과 같은 모양입니다. 일반적으로 접시 피스톤은 고양력 캠축이나 높은 압축비가 필요하지 않은 부스트 응용 분야에 사용됩니다.
접시 피스톤과 반대 개념으로 경기장의 꼭대기처럼 중앙에 거품이 있습니다. 이것은 피스톤 상단에서 사용 가능한 표면적을 늘리기 위해 수행됩니다. 더 많은 표면적은 더 적은 압축을 의미합니다.
더 많은 압축은 더 많은 힘이 생성된다는 것을 의미하지만 각 연소실이 처리할 수 있는 상한이 있습니다. 이러한 방식으로 압축률을 낮추면 엔진이 스스로 찢어지는 것을 근본적으로 방지할 수 있습니다.
생성되는 힘의 양을 엔진이 안전하게 처리할 수 있는 범위로 제한하는 하나의 도구일 뿐입니다.
이제 막 시작했다면 이것은 시작일 뿐입니다. 조각들을 서로 맥락에 맞추지 않고는 전체 퍼즐을 이해할 수 없습니다.
따라서 이것이 피스톤이 하는 일과 모양의 차이가 어떻게 중요한지 설명하지만 전체 그림을 보려면 전체 엔진의 맥락에서 이해해야 합니다. 계속 공부하면 원하는 대로 갈 수 있습니다.
다음은 피스톤의 유형입니다:
트렁크 피스톤은 직경에 비해 깁니다. 피스톤 및 원통형 크로스헤드 역할을 합니다. 커넥팅 로드는 회전의 대부분을 위해 기울어져 있기 때문에 실린더 벽에 대해 피스톤 측면을 따라 반응하는 측면력도 있습니다. 더 긴 피스톤은 이를 지지하는 데 도움이 됩니다.
트렁크 피스톤은 왕복 내연 기관의 초기부터 피스톤의 일반적인 설계였습니다. 고속 엔진은 이제 더 가벼운 슬리퍼 피스톤을 채택했지만 가솔린 엔진과 디젤 엔진 모두에 사용되었습니다.
특히 디젤 엔진의 경우 대부분의 트렁크 피스톤의 특징은 거전 핀과 크라운 사이의 링 외에도 거전 핀 아래에 오일 링용 홈이 있다는 것입니다.
'트렁크 피스톤'이라는 이름은 선박용 증기기관의 초기 설계인 '트렁크 엔진'에서 따온 것입니다.
이를 보다 컴팩트하게 만들기 위해 별도의 크로스헤드가 있는 증기 기관의 일반적인 피스톤 로드를 피하고 대신 피스톤 내에 직접 거전 핀을 배치한 최초의 엔진 설계였습니다.
그렇지 않으면 이러한 트렁크 엔진 피스톤은 트렁크 피스톤과 거의 유사하지 않습니다. 그들은 직경이 매우 크고 복동식이었습니다. 그들의 '트렁크'는 피스톤 중앙에 장착된 좁은 실린더였습니다.
대형 저속 디젤 엔진은 피스톤의 측면력에 대한 추가 지원이 필요할 수 있습니다. 이러한 엔진은 일반적으로 크로스헤드 피스톤을 사용합니다.
메인 피스톤에는 피스톤에서 아래쪽으로 뻗어 있는 큰 피스톤 로드가 있어 효과적으로 두 번째 작은 지름의 피스톤이 됩니다. 메인 피스톤은 가스 밀봉을 담당하고 피스톤 링을 운반합니다.
더 작은 피스톤은 순전히 기계적 가이드입니다. 트렁크 가이드로 작은 실린더 내에서 작동하며 거전 핀도 운반합니다.
크로스헤드의 윤활은 윤활유가 연소열에 영향을 받지 않기 때문에 트렁크 피스톤에 비해 장점이 있습니다. 오일은 연소 그을음 입자에 의해 오염되지 않고 열로 인해 분해되지 않으며 더 얇고 덜 점성인 오일 사용될 수있다.
피스톤과 크로스헤드의 마찰은 트렁크 피스톤의 절반에 불과합니다. 이 피스톤의 추가 중량 때문에 고속 엔진에는 사용되지 않습니다.
슬리퍼 피스톤(Slipper Piston)은 최대한 크기와 무게를 줄인 가솔린 엔진용 피스톤이다.
극단적인 경우 피스톤 크라운, 피스톤 링 지지대, 피스톤 스커트가 보어에서 흔들리는 것을 멈추기 위해 두 개의 랜드를 남기기에 충분할 정도로 축소됩니다.
거전 핀 주변의 피스톤 스커트 측면이 실린더 벽에서 멀어지도록 축소되었습니다.
목적은 대부분 왕복 질량을 줄여 엔진의 균형을 쉽게 유지하고 고속을 허용하는 것입니다. 레이싱 애플리케이션에서 슬리퍼 피스톤 스커트는 풀 스커트의 강성과 강도를 유지하면서 매우 가벼우도록 구성할 수 있습니다.
감소된 관성은 엔진의 기계적 효율성도 향상시킵니다. 왕복 부품을 가속 및 감속하는 데 필요한 힘은 피스톤 헤드의 유체 압력보다 실린더 벽과 피스톤 마찰이 더 많이 발생합니다.
두 번째 이점은 실린더에서 위아래로 미끄러지는 스커트의 면적이 절반으로 줄어들기 때문에 실린더 벽과의 마찰이 약간 감소할 수 있다는 것입니다. 그러나 대부분의 마찰은 피스톤 링에 기인하는데, 이는 실제로 가장 조이는 부분인 보어와 손목 핀의 베어링 면에 있으므로 이점이 감소합니다.
디플렉터 피스톤은 크랭크실 압축이 있는 2행정 엔진에 사용되며, 여기서 실린더 내의 가스 흐름은 효율적인 청소를 제공하기 위해 주의 깊게 안내되어야 합니다.
교차 청소의 경우 이송(실린더로의 입구) 및 배기 포트는 실린더 벽의 직접 마주보는 면에 있습니다.
유입되는 혼합물이 한 포트에서 다른 포트로 직선으로 통과하는 것을 방지하기 위해 피스톤의 크라운에 융기된 리브가 있습니다. 이는 연소실 주변에서 유입되는 혼합물을 위쪽으로 편향시키기 위한 것입니다.
피스톤 크라운의 많은 노력과 다양한 디자인이 개선된 청소를 개발하는 데 사용되었습니다. 크라운은 단순한 늑골에서 커다란 비대칭 돌출부로 발달했으며 일반적으로 흡입구 쪽은 가파르고 배출구 쪽은 완만한 곡선을 이룹니다.
그럼에도 불구하고 교차 청소는 기대만큼 효과적이지 않았습니다. 오늘날 대부분의 엔진은 대신 Schnoodle 포팅을 사용합니다. 이것은 실린더 측면에 한 쌍의 전송 포트를 배치하고 가스 흐름이 수평 축이 아닌 수직 축을 중심으로 회전하도록 합니다.
레이싱 엔진에서 피스톤 강도와 강성은 일반적으로 승용차 엔진보다 훨씬 높지만 무게는 훨씬 적기 때문에 레이싱에 필요한 높은 엔진 RPM을 달성합니다.
피스톤이 수행해야 하는 가장 중요한 작업은 다음과 같습니다.
특정 엔진 출력이 증가하면 동시에 피스톤에 대한 요구 사항도 증가합니다.
피스톤의 주요 용도는 다음과 같습니다.
피스톤의 주요 장점은 다음과 같습니다.
피스톤의 주요 단점은 다음과 같습니다.
피스톤은 다른 유사한 메커니즘 중에서 왕복 엔진, 왕복 펌프, 가스 압축기, 유압 실린더 및 공압 실린더의 구성 요소입니다. 실린더 안에 들어있고 피스톤 링으로 기밀하게 되어 있는 움직이는 부품입니다.
피스톤의 주요 부품:
피스톤에는 세 가지 유형이 있으며 각각 모양에 따라 플랫 탑, 돔 및 접시라는 이름이 붙었습니다.
피스톤은 왕복 엔진의 핵심입니다. 엔진 실린더 내에 설치되면 기밀 밀봉을 달성하기 위해 피스톤 링이 있는 움직이는 원형 금속 조각으로 구성됩니다. 피스톤은 피스톤/거전 핀을 통해 커넥팅 로드에 부착되며, 커넥팅 로드는 크랭크 샤프트에 연결됩니다.
4행정(가솔린 및 디젤) 자동차 엔진에서 흡기, 압축, 연소 및 배기 과정은 실린더 헤드의 피스톤 위에서 발생하여 피스톤이 위아래로 움직이게 합니다. ) 실린더 내에서 크랭크축이 회전하도록 합니다.
피스톤은 피스톤 링으로 기밀하게 만들어진 실린더에 둘러싸인 움직이는 디스크입니다. 실린더 내부의 액체 또는 기체가 팽창 및 수축함에 따라 디스크는 실린더 내부를 이동합니다. 피스톤은 열 에너지를 기계적 작업으로 또는 그 반대로 변환하는 데 도움이 됩니다.
피스톤과 피스톤 링의 주요 기능 중 하나는 압축된 연소실을 크랭크실에서 밀봉하는 것입니다. 피스톤과 실린더 사이의 간극으로 인해 연소 가스(블로바이)가 운동학적 모션 시퀀스 동안 크랭크 케이스로 들어갈 수 있습니다.
피스톤은 손목 핀을 통해 커넥팅 로드에 부착되고, 커넥팅 로드는 크랭크 샤프트에 연결되며, 함께 위아래(왕복) 운동을 빙글빙글(회전) 운동으로 바꾸어 바퀴를 구동합니다. 폭발로 인해 피스톤이 아래로 내려가면서 배기 가스가 생성됩니다.
피스톤에는 세 가지 유형이 있으며 각각 모양에 따라 플랫 탑, 돔 및 접시라는 이름이 붙었습니다.
내연 기관의 주요 구성 요소. 실린더에는 또한 공기와 연료를 유입시키고 배기가스가 빠져나갈 수 있도록 하는 밸브가 장착되어 있습니다. 엔진 내부의 연료는 점화 플러그로 점화되고 이 연소는 피스톤의 운동에 동력을 공급합니다.
피스톤은 내연기관의 필수 부품으로 차를 채우는 데 사용하는 연료를 에너지로 변환하여 차를 앞으로 나아가게 하는 핵심입니다. 실린더에서 팽창하는 가스로부터 힘을 크랭크축으로 전달하여 바퀴를 돌리는 데 사용되는 움직이는 부품입니다.
피스톤의 기능은 다음과 같습니다.
가솔린 엔진의 피스톤(크라운) 상단에 균열이 생기는 것은 일반적으로 과도한 압축이나 과도한 점화 시기로 인한 과도한 연소 압력의 결과입니다. 연소 온도의 지속적인 급격한 변화는 결국 피스톤 크라운의 열 균열을 초래합니다.
피스톤은 엔진의 에너지를 포함하는 메커니즘이기 때문에 엔진에서 가장 중요한 부품 중 하나입니다. 피스톤은 실린더 블록에 있습니다. 엔진의 실린더 수는 다를 수 있습니다. 실린더 내부에서 연료와 공기의 혼합물이 흡기 밸브를 통해 분사됩니다.
피스톤은 저탄소강 또는 알루미늄 합금으로 만들어집니다. 피스톤은 높은 열, 관성, 진동 및 마찰을 받습니다. 탄소강은 피스톤과 실린더 벽 사이의 차등 열팽창 효과를 최소화합니다.
일반적인 수치는 500rpm에서 7000rpm 사이입니다. 모든 실린더는 회전할 때마다 한 번씩 위아래로 움직여야 하므로 가속 페달을 더 아래로 밟을수록 분명히 더 빠르게 움직입니다.
일반적인 자동차 엔진은 약 700rpm에서 공회전하고 약 7,000rpm에서 레드라인을 표시합니다. 이는 피스톤이 유휴 상태에서 초당 약 12번, 레드라인에서 초당 120번 위아래로 움직이는 것과 같습니다.
캠축은 밸브의 개폐를 제어합니다. 분배기는 점화 플러그를 점화시켜 연료-공기 혼합물을 점화합니다. 폭발로 인해 피스톤이 아래로 움직여 크랭크축이 회전합니다.
피스톤 손상 또는 피스톤 마모는 엔진 고장의 주요 원인입니다. 압축 손실, 배기 가스 증가, 연소실에서 가스 누출 및 윤활 손실이 발생합니다. 피스톤 링이 손상되면 오일이 연소실로 들어가는 것을 의미할 수 있습니다.
