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피스톤 링

전문가 제언: ○ 내연기관의 에너지 손실 중 20~40%가 실린더와 피스톤 링 사이의 마찰손실이며 고속회전 때보다도 저속회전 때 더 비중을 차지한다. 이는 피스톤의 속도가 마찰과 관계가 있음을 의미한다.

○ 저속회전일 때는 고속회전과 비교해서 피스톤의 상․하 점 부근에서 피스톤의 속도가 거의 정지 상태가 되어 윤활유에 의한 유막형성이 어려워지며 이때 실린더와 피스톤 링의 윤활상태는 유체윤활상태에서 건식 윤활상태가 되어 마찰은 급격히 증가하게 된다.

○ 저속회전 때 심한 마찰은 실린더의 수명을 단축시킨다. 이 마찰을 줄이면 연비향상과 내연기관 전체의 내구성을 향상시킬 수 있다. 저속회전 때 피스톤 링의 팽창을 줄이고 고속 때 팽창을 크게 하여 압축성을 높이고 연비를 높일 수 있는 방법의 하나가 이 발명의 특징이라 하겠다.

○ 이 발명은 피스톤 링 재료를 형상기억합금으로 개발하여 저속의 저온저부하 상태에서의 장력과 고온고부하 상태에서의 장력을 변화시켜 마찰 손실을 최소한으로 억제하여 연비향상을 가능하게 하고 있다.

○ 피스톤 링을 Ni 34.7mol% 이상 48.5mol% 이하, Zr 및 Hf를 적어도 한 가지를 9mol% 이상 22.5mol% 이하, Nb을 1 mol% 이상 30mol% 이하로 함유하고 나머지는 Ti인 형상기억합금으로 생산하는 것이다.

○ 자동차의 출력을 높여 연비를 향상시키고 경량화하기 위해서는 많은 연구가 되고 있으나 대부분이 피스톤 링과 실린더 라이너 사이의 마찰저감 기술, 링의 표면처리 방법, 구조개선 등으로 링 자체를 특수 재질로 만들어 개선하려는 연구는 거의 없는 것 같다.

○ 자동차산업은 종합산업으로 이와 같이 재료의 발명으로 엔진 성능을 향상시키는 것은 매우 바람직한 일이라 하겠다. 그러나 재료를 전공한 사람은 자동차 엔진의 기계적인 사항을 깊이 공부하고 접근하지 않으면 안 된다는 점을 강조하고 싶다.

저자: NIPPON PISTON RING CO.,
자료유형: 특허정보