ピストン。
ピストンは、自動車エンジンのシリンダー本体内で往復運動する部品です。ピストンの基本構造は、上部、ヘッド、スカートに分けられます。ピストンの上部は燃焼室の主要部分であり、その形状は選択された燃焼室の形状に関係します。ガソリンエンジンでは、主にフラットトップピストンが使用され、これは熱吸収面積が小さいという利点があります。ディーゼルエンジンのピストン上部には、さまざまなピットが設けられていることが多く、その具体的な形状、位置、サイズは、ディーゼルエンジンの混合気形成と燃焼の要件に合わせて設計する必要があります。
ピストンの頂部は燃焼室の構成要素であるため、さまざまな形状で作られることが多い。ガソリンエンジンのピストンは、燃焼室をコンパクトにし、放熱面積を小さくし、製造工程を簡素化するために、ほとんどの場合、平らな頂部または凹面状の頂部が使用される。凸面状の頂部を持つピストンは、2ストロークガソリンエンジンで一般的に使用される。ディーゼルエンジンのピストンの頂部は、さまざまな形状のくぼみで作られることが多い。
ピストンヘッドはピストンピンシートより上の部分であり、高温高圧ガスがクランクケースに侵入したり、オイルが燃焼室に侵入したりするのを防ぐためにピストンリングが取り付けられています。ピストン上部で吸収された熱の大部分は、ピストンヘッドを介してシリンダーに伝達され、その後冷却媒体を通して伝達されます。
ピストンヘッドにはピストンリングを取り付けるための複数のリング溝が加工されており、ピストンリングの数はシールの要件によって決まり、エンジンの回転数とシリンダー圧力に関係します。高速エンジンは低速エンジンよりもリングの数が少なく、ガソリンエンジンはディーゼルエンジンよりもリングの数が少なくなっています。一般的なガソリンエンジンは2つのガスリングと1つのオイルリングを使用し、ディーゼルエンジンは3つのガスリングと1つのオイルリングを使用し、低速ディーゼルエンジンは3～4つのガスリングを使用します。摩擦損失を低減するために、ベルト部分の高さはできるだけ低くし、シールを確保できる範囲でリングの数を減らす必要があります。
ピストンリングの溝より下の部分はピストンスカートと呼ばれます。その役割は、ピストンをシリンダー内で往復運動させ、横方向の圧力に耐えることです。エンジンが作動すると、シリンダー内のガス圧の影響でピストンは曲がり、変形します。ピストンが加熱されると、ピストンピンの金属部分の影響で、他の部分よりも膨張量が大きくなります。さらに、ピストンは横方向の圧力によって押し出し変形を起こします。これらの変形の結果、ピストンスカートの断面は、ピストンピンに垂直な長軸方向に楕円形になります。また、ピストン軸に沿った温度と質量の分布が不均一なため、各断面の熱膨張は上部で大きく、下部で小さくなります。
ピストンアセンブリの主な故障とその原因は以下のとおりです。
1. ピストン上面の摩耗。ピストン上面に摩耗が発生し、軽度の場合は緩いピット、重度の場合は局所的な溶融が見られます。ピストン上面の摩耗の主な原因は、異常燃焼によりピストンリングが固着・破損した後、上面が過度の熱を受けたり、大きな負荷がかかったりすることです。
2. ピストン上面に亀裂が生じる。ピストン上面の亀裂の方向は、一般的にピストンのピン穴の軸に垂直であり、これは主に熱応力による疲労亀裂が原因です。理由：エンジンの過負荷運転によりピストンが過度に変形し、ピストン上面に疲労亀裂が生じる。
3. ピストンリング溝側壁の摩耗。ピストンが上下に動くとき、ピストンリングはシリンダーの変形に合わせて半径方向に伸縮する必要があり、特に第1リング溝の温度が高く、ガスとオイルウェッジの「衝撃」の影響を受けるため、リング溝内でリングの摩擦と振動が発生し、摩耗を引き起こします。
4. ピストンリングの溝にコークスが付着している。ピストンリングのコークス付着は、潤滑油の酸化堆積またはタンク内でのリングの可動範囲の喪失の結果であり、この故障は非常に有害です。主な原因は、ディーゼルエンジンの過熱または長時間の過負荷運転により、潤滑油が固着し、ピストンリング、シリンダーが深刻な熱変形を起こすこと、潤滑油の汚染が深刻で、潤滑油の品質が低いこと、クランクケース換気装置の動作不良により、シリンダーの負圧が過剰になったり、気密性が低下したりして、オイルが噴出することです。したがって、ディーゼルエンジンの過熱を防ぐために、適切なオイルを使用することが不可欠です。
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