자동차 기관 - 1. 피스톤의 모든 것 [구비조건, 종류, 재질, 구조, 간극]

자동차 기관에 대한 모든 것  

이번 포스팅에서는 자동차 기관 중 피스톤에 대해 알아보고자 합니다. 피스톤 포스팅은 총 3개로, 피스톤의 정의 및 종류, 피스톤 링, 피스톤 핀 등에 대한 정보를 담고 있습니다.  

 

1. 피스톤의 모든 것 [구비조건, 종류, 재질, 구조, 간극]

1) 피스톤의 구비조건

ⓐ 무게가 가벼울 것
ⓑ 고온, 고압가스에 충분히 견딜 수 있을 것
ⓒ 열전도율이 좋은 것
ⓓ 열팽창률이 적을 것
ⓔ blow by, 블로 바이가 없을 것 (피스톤 벽 사이로 가스등이 빠지는 현상)
ⓕ 피스톤 상호간의 무게 차이가 적을 것

자동차 기관에서 피스톤은 앞서 포스팅했던 실린더 내부를 왕복하며, 팽창 행정에서 순간적으로 2천도 이상 되는 연소가스의 팽창력에 의해 최대 3~4톤(터보엔진은 5톤)의 큰 힘을 받아 커넥팅 로드로 전달하는 역할을 합니다. 피스톤은 왕복운동에 의해 발생하는 관성력을 작게 하기 위해 가볍고, 팽창력에 견딜 수 있도록 강성이 있어야하며, 열전도율이 좋고 열팽창에 의해 형상이 변형되지 않아야합니다. 

2) 피스톤의 구조

피스톤은 피스톤 헤드, 피스톤 스커트(피스톤 측압을 받는 부분), 링 지대(링 홈과 랜드로 구성), 피스톤 보스 등으로 구성됩니다. 

3) 피스톤의 재질

피스톤의 재질은 특수주철과 알루미늄 합금이 있는데요, 알루미늄합금은 무게가 가볍고 열전도성이 커 피스톤 헤드의 온도가 낮아져 고속 고압축비 엔진에 적합합니다. 피스톤용 알루미늄 합금에는 구리계 Y합금과 규소계 로엑스(LO-EX)가 있습니다. 

4) 피스톤의 간극

피스톤 간극이란 실린더 안지름과 피스톤 최대 바깥지름(스커트 부분지름)과 의 차이를 말하며, 엔진작동 중 열팽창을 고려하여 그 간격을 둡니다. 피스톤 간극은 스커트 부분에서 측정합니다. 

★ 피스톤 간극이 작을 시 : 엔진 작동 중 열팽창으로 인해 실린더와 피스톤 사이에서 고착(소결, 융착)이 발생
☆ 피스톤 간극이 클 시 : 압축 압력의 저하, 블로바이 발생, 연소실에 엔진 오일 상승, 피스톤 슬랩 발생, 연료가 엔진 오일에 떨어져 희석되고, 엔진 출력의 감소, 엔진의 시동성능이 저하되는 원인이 됨.

5) 알루미늄합금 피스톤의 종류

ⓐ 캠 연마 피스톤
ⓑ 스플릿(split) 피스톤
ⓒ 인바 스트럿(invar strut) 피스톤
ⓓ 슬리퍼(slipper) 피스톤
ⓔ 오프셋(off-set) 피스톤
ⓕ 솔리드(solid) 피스톤

 

 

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[1] 피스톤의 모든 것 [구비조건, 종류, 재질, 구조, 간극] 
[2] 피스톤 링 정보 (재질 가공방법, 정비 외) 
[3] 피스톤 핀 및 커넥팅 로드