자동차엔진 피스톤과 피스톤링 기능과 역할

자동차엔진 피스톤 구성과 기능

우리가 흔히 타고 다니는 자동차 엔진 내부에는 수많은 부품들이 존재한다. 그리고 각 부품들은 각자 맡은 역할이 있으며 유기적으로 작동하여 차량 운행이라는 목적을 달성시킨다. 그렇다면 여러분은 혹시 알고 있는가? 바로 실린더 블록 안에 위치한 피스톤 또한 매우 중요한 역할을 담당하고 있다는 사실을 말이다. 그럼 지금부터 피스톤이란 무엇인지 또 어떠한 역할을 수행하는지 알아보자.

먼저 피스톤이란 내연 기관 내에서 왕복 운동을 하는 원통형의 부품을 말한다. 일반적으로 가솔린 및 디젤엔진에서는 4행정 사이클로 크랭크축으로부터 동력을 받아 커넥팅 로드(connecting rod) 위를 직선운동 하며 연소실 체적을 변화시켜 연료와 공기의 혼합 가스를 압축ᆞ폭발시키는 일을 한다. 이때 피스톤 링 (piston ring) 과 함께 작용하여 기밀 유지 기능을 하고 동시에 오일 윤활작용을 하여 마찰 감소 및 냉각효과를 발휘한다. 이러한 피스톤의 종류로는 크게 3가지로 나눌 수 있는데 우선 하나씩 살펴보자.

1. 라이너 플레이트 타입 : 주로 승용차용 소형 엔진에 사용되며 구조가 간단하고 제작비가 저렴하다는 장점이 있다. 다만 고온 고압하에서 장시간 사용하면 피로 강도가 저하되어 파손될 우려가 있으므로 주의해야 한다.

2. 메탈 헤드 타입 : 대형 엔진에 많이 사용되며 견고하지만 중량이 무겁고 가격이 비싸다는 단점이 있다.

3. 세미 메탈 헤드 타입 : 중형 엔진에 많이 사용되며 경량이고 비교적 값이 싸다는 장점이 있다. 단, 진동 흡수 능력이 부족하므로 고속 회전 시 소음 발생률이 높다.

자동차엔진 피스톤링 기능과 역할

지금까지 피스톤에 대해 알아봤다.  이제부터는 피스톤링에 대해서 알아볼 차례다. 일반적으로 우리가 타는 차량들은 엔진 내부 실린더 내에서 연료와 공기 그리고 혼합가스를 압축하여 폭발시키는 방식으로 구동된다. 이때 발생되는 열에너지를 운동에너지로 변환시켜 차를 움직이게 하는 원리인데 이러한 과정 속에서 연소실 벽과의 마찰력 및 온도 상승 문제로부터 오는 부품 손상 방지를 위해 링이라는 부품이 존재한다. 바로 피스톤링 이라는 부품이다. 하지만 위 사진처럼 오래되거나 불량일 경우 심한 소음 또는 출력 저하 현상이 나타나게 된다. 따라서 주기적인 점검만이 해당 증상으로부터 안전할 수 있을 것이다.

피스톤링은 피스톤 상부 둘레에 끼워져 있어 외부로부터 받는 충격을 완화시키고 밀폐된 공간에서의 폭발 압력을 견디도록 해주는 일종의 완충장치다. 만약 이게 없다면 피스톤 상하부 간극이 커져 출력 손실이 발생되고 심한 경우엔 밸브 시트면이 손상돼 고장으로까지 이어질 수 있다. 따라서 반드시 필요한 부품인데 재질에 따라 고무링과 금속링으로 구분된다. 보통 알루미늄 합금 또는 주철제로 만들며 형태에 따라 원형과 타원형으로 나뉜다. 참고로 현재 널리 쓰이는 방식은 합성고무 재질의 원형 링이다.

피스톤링의 장ᆞ단점으로는 다음과 같다.

장점
-피스톤 핀 베어링 마모 방지
-압축압력 증대
-배기가스 누출 방지
-오일 소모량 감소

단점
-고온시 변형되기 쉬움
-마찰열 증가로 인한 소결 현상
-마모되면 교환해야 함

이상으로 피스톤과 피스톤링에 대해 살펴봤다. 이번 기회를 통해 조금이나마 이해하는 데 도움이 되었으면 좋겠다.