피스톤 프로필:
피스톤은 자동차 엔진의 "심장"으로, 기계적 부하와 열적 부하를 번갈아 가며 견디며, 가장 가혹한 작동 조건에서 작동하는 엔진의 핵심 부품 중 하나입니다. 피스톤의 기능은 가스 압력을 견뎌내고 크랭크축을 회전시켜 피스톤 핀을 통해 커넥팅로드로 연결하는 것입니다. 또한, 피스톤 상단은 연소실의 필수 구성 요소이기도 합니다.
피스톤의 종류는 일반적으로 디젤 차량용 피스톤, 가솔린 차량용 피스톤, 일반용 피스톤으로 구분됩니다.
피스톤의 기능은 가스 압력을 견뎌내고 크랭크축을 구동하여 피스톤 핀을 통해 커넥팅 로드로 회전시키는 것이며 피스톤 상단도 연소실의 필수 부분입니다.작동 조건: 피스톤은 고온, 고압, 고속 및 윤활 불량 조건에서 작동합니다.피스톤은 고온 가스와 직접 접촉하며 순간 온도가 2500K 이상에 도달할 수 있으므로 가열이 심각하고 방열 조건이 매우 열악하여 피스톤 온도가 매우 높고 상단은 600~700K로 높고 온도 분포가 매우 고르지 않습니다.피스톤 상단은 많은 가스 압력을 견디며 특히 최대 출력 행정 압력은 가솔린 엔진이 3~5MPa로 높고 디젤 엔진은 6~9MPa로 높아 피스톤이 충격을 받고 측면 압력의 영향을 받습니다. 피스톤은 실린더 내에서 매우 빠른 속도(8~12m/s)로 왕복 운동하며, 이 속도는 끊임없이 변합니다. 이로 인해 큰 관성력이 발생하고 피스톤에 큰 추가 하중이 가해집니다. 피스톤은 이처럼 가혹한 조건에서 작동하며, 이로 인해 변형 및 마모가 가속화될 수 있으며, 추가 하중과 열 응력, 그리고 가스의 화학적 영향도 받게 됩니다.
피스톤의 작동 조건:
피스톤은 고온, 고압, 고속, 윤활 불량의 조건에서 작동합니다.피스톤은 고온 가스와 직접 접촉하며 순간 온도가 2500K 이상에 도달할 수 있으므로 가열이 심각하고 방열 조건이 매우 열악하여 피스톤 온도가 매우 높고 상단은 600~700K로 높고 온도 분포가 매우 불균일합니다.피스톤 상단은 많은 가스 압력을 견디며 특히 최대 출력 행정 압력은 가솔린 엔진이 3~5MPa로 높고 디젤 엔진은 6~9MPa로 높아 피스톤이 충격을 받고 측면 압력의 영향을 받습니다.피스톤은 실린더 내에서 매우 빠른 속도(8~12m/s)로 왕복 운동하며 속도가 끊임없이 변하여 큰 관성력이 발생하고 피스톤이 큰 추가 하중을 받게 됩니다. 피스톤은 이처럼 혹독한 환경에서 작동하며, 이로 인해 변형이 일어나고 마모가 가속화될 수 있으며, 추가적인 하중과 열 응력, 가스의 화학적 효과도 발생합니다.
피스톤의 구조:
일반적으로 피스톤은 원통형이며, 다양한 엔진의 작동 조건과 요구 사항에 따라 피스톤 자체의 구조도 다양하며 피스톤은 일반적으로 헤드, 스커트, 피스톤 핀 시트의 세 부분으로 나뉩니다.
헤드는 피스톤의 상단과 링 홈의 일부를 말합니다. 피스톤의 상단은 연소실의 요구 사항에 따라 전적으로 달라지며, 상단의 평평하거나 거의 평평한 상단 디자인은 피스톤이 고온 가스와의 접촉 면적을 줄여 응력이 고르게 분산되도록 도와줍니다. 대부분의 가솔린 엔진은 평평한 상단 피스톤을 사용하며, 일부 엔진(직접 분사 디젤 엔진 및 새로운 실린더 내 분사 가솔린 엔진 등)은 연소 효율을 높이고 가스 혼합물 형성의 필요성을 위해 연소실의 일부로 특정 깊이의 피트가 있는 피스톤 상단에 더 복잡한 형상이 필요합니다. 피스톤의 홈은 링 홈이라고 하며 피스톤 링을 설치하는 데 사용됩니다. 피스톤 링의 기능은 밀봉하고 공기 누출을 방지하며 오일이 연소실로 유입되는 것을 방지하는 것입니다.
피스톤 스커트는 피스톤의 아랫부분을 말하는데, 왕복운동을 할 때 피스톤의 수직자세를 최대한 유지하는 데 사용되는 부분으로, 즉 피스톤의 안내부분이다.
피스톤 스커트의 모양은 매우 특별합니다. 특히 승용차와 같은 경량 승용차의 경우 설계자는 엔진의 구조와 성능에서 시작하여 종종 피스톤 스커트에 자신의 두뇌를 사용하여 엔진 구조를 최대한 컴팩트하고 매끄럽게 만듭니다.
피스톤 핀 시트는 피스톤 스커트 위에 위치한 피스톤 핀으로 커넥팅 로드에 연결된 피스톤 지지 부분입니다. 고속 엔진용 피스톤 핀 시트의 특징은 핀 시트 구멍이 피스톤과 동일한 중심선 평면에 있을 필요는 없고, 한쪽, 즉 파워 행정 중 피스톤이 실린더 벽에 닿는 쪽으로 약간 오프셋될 수 있다는 것입니다. 이렇게 하면 피스톤이 상사점으로 방향을 전환할 때 피스톤이 실린더 벽에 닿는 정도가 줄어들어 엔진 소음이 감소합니다.
가솔린 엔진과 디젤 엔진의 피스톤의 차이점:
가솔린 엔진과 디젤 엔진의 주요 구조에는 차이가 없으며, 가장 큰 차이점은 점화 모드와 공기 흡입구입니다. 가솔린 엔진은 석유와 가스가 혼합된 가연성 가스로 실린더에 들어가고, 디젤 엔진은 순수한 공기입니다. 가솔린 엔진은 점화 플러그로 점화되고, 압축 공기가 디젤의 자연 발화 온도에 도달하면 연료 분사구에서 디젤 연료가 디젤에 분사되는데, 이때 실린더 내부가 고온이 되어 디젤 연료가 자연 발화합니다.
차이점에 대해 이야기하고 싶다면 가장 가능성 있는 것은 피스톤 스커트일 것입니다. 대부분의 디젤 엔진은 가솔린 엔진보다 피스톤 스트로크가 더 길고, 플라이휠의 움직임에 맞춰 스커트에 특수한 모양이 있을 수 있지만, 모든 디젤 엔진이 이와 같은 것은 아닙니다.
2밸브 가솔린 엔진과 디젤 엔진의 피스톤을 비교해 보겠습니다. 차이점은 피스톤 상단에 있습니다. 가솔린 엔진 피스톤은 평평하고, 디젤 엔진 피스톤은 연소실이 상단에 있습니다. 이것이 가장 큰 차이점입니다. 멀티밸브 가솔린 엔진 피스톤과 디젤 엔진 피스톤을 비교해 보겠습니다. 둘 다 연소실이 상단에 있습니다. 하지만 가솔린 엔진은 더 간단합니다. 피스톤 링 홈 사이의 간격이 디젤 엔진보다 가솔린 엔진보다 넓습니다. 디젤 엔진의 오일 링 홈에는 구멍이 뚫려 있습니다. 가솔린 엔진은 구멍이 뚫려 있지 않습니다. 전반적으로는 차이가 없습니다.
피스톤 노킹 이상음의 판단 및 처리
차량 엔진이 작동 중일 때 피스톤 노킹 소리가 이상하게 들립니다. 피스톤 노킹 실린더의 이상음은 실린더 상단에서 발생하는데, 작은 망치로 콘크리트 바닥을 두드리는 것과 유사한 리듬감 있는 "딸깍" 소리입니다. 엔진 공회전 시 소리는 맑고 깨끗합니다. 특히 엔진 온도가 낮을 때는 소리가 뚜렷하게 들리고, 온도가 올라가면 소리가 줄어들거나 아예 사라집니다.
피스톤 노킹 실린더의 판단 방법:
(1) 실린더별로 오일 실린더를 절단합니다. 오일 실린더를 하나씩 절단하는 방식으로 실린더의 위치를 확인합니다. 특정 실린더의 오일 공급이 차단되면 소리가 현저히 줄어들거나 사라지고, 오일 공급이 재개되면 뚜렷한 "딸깍" 소리가 들리는데, 이는 실린더 피스톤이 실린더를 두드리는 것을 나타냅니다.
(2) 실린더 피스톤이 실린더를 두드리는지 더욱 확실하게 확인하기 위해 실린더의 인젝터를 제거하고 소량의 CD급 과급 엔진 오일(밀봉 역할 수행)을 실린더에 첨가한 다음 인젝터를 장착하고 엔진을 시동하면 노킹음이 사라지거나 약해지고, 주행 후 다시 노킹음이 나타나면 의심할 여지 없이 피스톤이 실린더를 두드리는 소리입니다.
생산 중 피스톤 실린더 노킹이 발생하는 주요 원인은 다음과 같습니다.
(1) 피스톤과 실린더 벽 사이의 간극이 너무 큽니다. WD615 시리즈 엔진의 피스톤 스커트와 실린더 사이의 표준 간극은 0.143~0.182이며, 최대 마모 한계는 0.35~0.40입니다.
(2) 엔진을 일정시간 운전한 후 실린더 피스톤이 마모되고 윤활 불량이 더해지면서 마모로 인해 피스톤과 실린더의 매칭 갭이 커지고, XNUMX차 공기 링 하부에 더 심각한 단차가 나타나 피스톤이 실린더에 부딪히면서 이상한 소리가 난다.
(3) 일정기간 운전 후 피스톤 스커트와 실린더가 심하게 마모되어 실린더의 심한 이탈 및 노킹이 발생한다.
(4) 여러 가지 원인으로 인해 개별 커넥팅로드가 변형되어 피스톤 편심이 발생하고, 이로 인해 간극이 커져 실린더가 노킹됩니다. 피스톤이 실린더를 노킹하면 엔진 연료 소비량이 증가하고, 엔진 오일 채널링이 발생하여 연료 소비량이 증가하며, 연비가 저하됩니다. 피스톤이 실린더를 심하게 노킹하면 피스톤이 눌리고 실린더가 손상되어 커넥팅로드가 파손되고 실린더 블록이 손상됩니다.
피스톤 노킹이 발생하는 경우 다음 방법을 사용할 수 있습니다.
(1) 엔진 시동 후 저온 주행 시 노킹음이 발생하고, 온도가 정상으로 돌아오면 소리가 사라지며, 일시적으로 폐기하고 계속 주행이 가능합니다.
(2) 엔진온도가 정상이고 노킹음이 뚜렷할 경우 고속운전은 최대한 피하고 가능한 한 빨리 분해하여 수리하여야 합니다.
(3) 실린더 헤드를 제거하고 피스톤을 빼낸 후 실린더가 심각하게 둥글지 않거나, 변형되었거나, 피스톤과 실린더 사이의 틈새가 너무 큰 것으로 확인되면 교체해야 하며, 실린더 라이너, 피스톤 및 피스톤 링을 교체해야 합니다.
(4) 연결봉이 변형된 것으로 확인된 경우에는 가능한 한 교체하여야 한다.