피스톤

피스톤이란 회전운동을 직선운동(상하운동)으로 변환하거나, 혹은 그 반대의 작용을 하는 기구를 말한다.

개요

피스톤(piston)은 꼭 맞는 텅 빈 실린더에서 압력을 받으면 앞뒤로 움직일 수 있게 만들어진 속까지 굳은 실린더로 증기기관 등의 실린더 속에서 연소(폭발) 행정(combustion stroke)에서 발생한 고온·고압의 가스 압력을 받아 커넥팅 로드를 통해 크랭크축에 회전력을 발생시키는 원통형 엔진의 주요 부품이다.

구성

1-1) 피스톤 헤드 피스톤 헤드는 고온과 높은 압력을 견디며, 피스톤의 상부 둘레에는 2∼3개의 피스톤 링을 피스톤 헤드 직경보다 헐겁게 끼워 엔진 실린더의 기밀을 유지하고, 엔진 오일이 연소실로 들어가는 것을 방지한다. 일반적인 피스톤 헤드는 혼합기를 빠르게 연소시켜 연소 효율을 좋게 하기 위해 평평하다. 하지만, 압축비를 높이기 위해 중앙 부분이 솟아올라 있거나 흡, 배기 밸브가 열렸을 때 피스톤에 부딪치지 않도록 밸브 리세스라 불리는 움푹하게 팬 곳이 설계되어 있는 등 복잡한 형상을 이루고 있기도 한다. 일반적으로 가솔린 엔진에서는 실린더 헤드가 주로 평평하게 되어 있으나, 디젤 기관에서는 연소실을 형성하기 위해 적당히 오목한 모양으로 되어 있는 경우 또한 있다. 또한, 실린더 내로 연료가 직분사 되는 형태의 엔진에서는 직분사 되는 연료가 공기와 혼합이 잘 되도록 실린더 헤드가 특이한 언덕 형태로 존재하는 등, 헤드의 형상에 의해 많은 특성들이 결정되곤 한다. 1-2) 링 벨트

링 벨트에는 피스톤 링이 끼워지는 링 그루브가 피스톤 링의 개수만큼 가공되어있다. 일반적으로 링 그루브는 링 벨트 부분에만 가공되나, 피스톤에 따라서는 스커트에 오일 링 그루브가 1개 더 존재하는 것도 있다. 오일 링에는 작은 구멍들이 전 둘레에 걸쳐서 일정한 간격으로 뚫려 있는 형상을 갖는다. 이 지그재그 형태의 구멍들은 실린더 벽과 피스톤 링 등에 존재하는 엔진 오일(윤활제)를 긁어모아, 크랭크케이스로 다시 되돌려 보내는 역할을 돕는다.

1-3) 핀 보스 핀 보스는 커넥팅 로드와 피스톤을 연결해주는 역할을 하는 피스톤 핀이 설치되는 구멍을 말한다. 여기서 핀 보스는 피스톤에 작용하는 수직 방향의 힘을 전달받아, 다시 피스톤 핀에 전달하기 때문에 피스톤 헤드를 지지할 수 있도록 튼튼하게 보강되어 있다. 1-4) 스커트

스커트는 실린더 내에서 피스톤의 왕복운동이 원활하게 일어나도록 하고, 피스톤에 작용하는 측압을 실린더 벽에 전달한다. 스커트 앞의 일부분을 잘라낸 것과 같이 생긴 이유는 피스톤이 상사점과 하사점을 반복할 때 발생하는 무게중심의 이동과 관련이 있다고 한다.