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 관련 내용 |
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실린더(실린더 블록)
피스톤은 혼합기가 연소할때의 압력을 직접 받아 실린더내에서 고속직선 반복운동을 계속적으로 반복한다.
따라스 가벼우면서도 강도가 높고 열에 의한 팽창이 적은 성질이 요구된다.
이전에는 주철제의 피스톤도 있었지만, 현재에는 앞에서 말한것과 같은 요구사항 때문에 알루미늄합금제가 거의 대부분이며, 디젤엔진의 일부에서 주철제 피스톤이 사용되고 있는 정도이다.
알루미늄 합금제 피스톤의 팽창대책
알루미늄 합금제인 피스톤은 경량이어서 고속회전형 엔진에는 적합하지만 열팽창율이 주철제보다 2배정도되기 때문에 다음과 같은 배려가 필요하다.
》원뿔형 피스톤
연소실의 열을 받으므로 팽창하기 쉬운 피스톤헤드 직경의 상단부를 하단부보다 조금 작게 만든 원뿔형이다.
》타워 피스톤
피스톤핀 구멍은 알루미늄을 사용하는 경우도 많으므로 그 만큼 팽창이 용이하다. 그러므로 핀구멍 방향과 직각방향과의 직경을 다르게 한것을 말한다.
》STRUT 삽입 피스톤
타원피스톤과 같은 이유로 피스톤 핀구멍 부위에 강판으로 만든 STRUT를 삽입함으로써 피스톤의 팽차을 억제한다.
》슬리퍼 스커트 피스톤
중량감소를 위해 피스톤 스커트부위를 원형으로 깎아낸것을 말한다.
이외에도 압축비를 높일목적으로 연소실을 적게하여 엔진밸브가 피스톤에 부딪히는 것을 방지하기 위해 피소톤헤드를 움푹 들어가게 한 것도 있다.
피스톤링의 작동
가솔린엔진은 폭발행정시 내부에서 30~40kg/cm2 정도의 연소압력이 발생하고 있다. 그런데 피스톤은 실린더내에서 상하로 움직이기 때문에 틈이없으면 곤란하다.
압력을 피하고, 부드럽게 작동하기 위해서는 틈새를 거의 0에 가깝게 하는것이 필요하다.
그런데 피스톤은 열에 의해 팽창하기 때문에 엔진이 냉각되어 있을 때에 지나치게 실린더와 꼭 맞게 만들어지면, 엔진이 고열상태로 될 경우에는 피스톤이 팽팡하여 작동하지 못하게 된다. (이 상태를 소착이라고 부른다.)
피스톤링은 피스톤의 팽창분을 예상하여 약간 큰 틈새를 메워주고 있으므로 피스톤이 팽창하였을 때에도 링이 신축적으로 대응할 수 있게 해준다.
피스톤링에는 혼합기압력이 누출되지않고, 실린더 벽면을 통해오일이 연소실로 유입되는 것을 방지하기 위해 압축링과 오일의 윤활을 목적으로하는 오일링이 있으며 각각의작동에 의해 실린더의 기밀성이 유지되고 있다.
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커넥팅 로드
왕복운동을 하는 피스톤과 회전운동을 하는 크랭크샤프트를 연결해주는 커넥팅로드의 기능은 마치 자전거를 운전할때 사람다리의 역할과 같다.
커넥팅로드는 연결봉이라는 의미를 가지고 있다.
구조는 위의 오른쪽에 표시된바와 같이 피스톤 쪽을 소단부, 크랭크샤프트 쪽을 대단부라고 부른다.
소단부쪽은 핀에 의해 피스톤과 연결되며, 대단부는 그림과 같이 2부분으로 나누어져 크랭크 샤프트와 결합하도록 되어 있다.
이곳은 회전하지 않으면 안되도록 되어 있기 때문에 각각의 원통형 베어링이 조립되어 있으며 접촉면은 안쪽에서 오일에 의해 윤활되고 있다.
커넥팅로드 본체는 압축과 인장력을 반복적으로 받기 때문에 이것을 견딜 수 있도록I 자형 단면의 특수강이 사용되고 있다.
또한 그림상의 오일제트로부터 뿜어지는 오일은 피스톤의내부 또는 실린더를 윤활시켜 준다.
판형 베어링(메탈)의 역할
일반적으로 베어링으로서는 롤러와 볼을 사용함으로써 접촉저항을 줄여주는 부품을 사용하는 것이 좋지만 커넥팅로드에 사용되는 BUSH와 METAL등도 베어링의 일종이다.
재질은 동을 주성분으로 납을 첨가한 것이나, 알루미늄을 주성분으로 한것등이 있지만 보통의 베어링과는 달리 충격에 강한 구조로 되어 있다.
크랭크샤프트
크랭크샤프트는 아래의 그림과 같은 구조를 가지고 있으며, 크랭크저널의 중심이 회전중심이 된다. 크랭크핀에는 키넥팅로드의 대단부위가 장착되어 있어, 여기에서 피스톤의 왕복운동이 회전운동으로 바뀌어진다.
또한 BALANCE WEIGHT는 크랭크핀의 반대측에 장착되어 있어, 크랭크핀에 부착되어 있는 커넥팅로드등의 중량물과의 회전발란스를 유지시켜주고 있다.
플라이휠
플라이휠은 옆의 그림과 같이 주위에 기어가 달린 원판이다.
이 플라이휠은 엔진의 종류에 따라 다르지만상당히 무건운편이다.
왜 이와같이 무거운 물건을 일부러 크랭크샤프트에 부착시키는가?
엔진의 폭발에너지는 4기통에서는 크랭크샤프트의 회전각도에 따라, 즉 180도 마다 1번, 6기통에서는 120도마다 1번 발생하므로 전기모타와 같이 부드럽게 회전하려면 무리가 발생하게 된다.
이것을 무거운 플라이휠을 회전시킴으로써 평균화시켜 안정되게 회전할 수 있도록 해준다.
주위에 있는 링크형상의 기어는 엔진시동시에 스타트모터에 의해 크랭크샤프트를 회전시킬때 이용된다.
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