ピストンリングは、ピストンの溝の内側に取り付けられる金属製のリングです。ピストンリングには、コンプレッションリングとオイルリングの 2 種類があります。コンプレッションリングは、燃焼室内の可燃性混合物を密閉するために使用できます。オイルリングは、シリンダーから余分なオイルを削り取るために使用されます。
ピストンリングは、外側に大きく膨張変形する金属弾性リングで、断面の対応する円形溝に組み付けられています。往復回転するピストンリングは、ガスまたは液体の圧力差を利用して、リングの外側の円形表面とシリンダーの間、およびリングの片側とリング溝の間にシールを形成します。
ピストンリングは、蒸気エンジン、ディーゼルエンジン、ガソリンエンジン、コンプレッサー、油圧プレスなどのさまざまな動力機械に広く使用されています。自動車、電車、船舶、ヨットなどに広く使用されています。一般的に、ピストンリングはピストンの溝に取り付けられ、ピストン、シリンダーライナー、シリンダーヘッドなどの部品とともにチャンバーを形成して作業を行います。
ピストンリングは燃料エンジン内のコア部品であり、シリンダー、ピストン、シリンダー壁などと一緒になって燃料ガスの密閉を完了します。 一般的に使用されている自動車エンジンには、ディーゼルエンジンとガソリンエンジンの2種類があります。 燃料性能が異なるため、使用されるピストンリングも異なります。 初期のピストンリングは鋳造で形成されていましたが、技術の進歩により、高出力鋼ピストンリングが誕生しました。 エンジン機能と環境要件の継続的な改善に伴い、熱噴射、電気メッキ、クロムメッキ、ガス窒化、物理堆積、表面コーティング、亜鉛マンガン系リン酸塩処理などのさまざまな高度な表面処理が適用され、ピストンリングの機能が大幅に向上しました。
ピストンリングの役割には、シール、オイル調整（オイルコントロール）、熱伝導（熱伝達）、ガイド（サポート）の4つの機能があります。シール：ガスを密封し、燃焼室からのガスがクランクケースに漏れるのを防ぎ、ガス漏れの量を最小限に抑え、熱効率を向上させることを指します。漏れはエンジンの出力を低下させるだけでなく、オイルを劣化させるため、ピストンリングの主な役割です。エンジンオイルの調整（オイルコントロール）：シリンダー壁から余分な潤滑油を削り取ると同時に、シリンダー壁に薄い油膜を残して、シリンダー、ピストン、リングの正常な潤滑を確保します。これがオイルリングの主な役割です。現代の高速エンジンでは、オイル膜を制御するピストンリングの役割に特別な注意が払われています。熱伝導：ピストンからの熱はピストンリングを介してシリンダーライナーに伝達され、冷却の役割を果たします。 信頼できるデータによると、非冷却ピストンのピストンクラウンが受ける熱の 70-80% はピストンリングを通して放散され、シリンダー壁に伝わりますが、冷却ピストンの熱の 30-40% はピストンリングを通して放散され、シリンダー壁に伝わります。サポート: ピストンリングはピストンをシリンダー内に保持し、ピストンとシリンダー壁の直接接触を防ぎ、ピストンのスムーズな動きを保証し、摩擦抵抗を減らし、ピストンがシリンダーにぶつかるのを防ぎます。一般的なガソリンエンジンのピストンは 2 つのガスリングと 1 つのオイルリングを使用しますが、ディーゼルエンジンでは通常 2 つのオイルリングと 1 つのガスリングを使用します。
ピストンリングに作用する力には、ガス圧、リング自体の弾性力、リングの往復運動による慣性力、リングとシリンダー、溝の間の摩擦力などがあります。これらの力の作用により、リングは軸方向運動、半径方向運動、回転運動などの基本的な運動を生じます。また、ピストンリングはその運動特性上、必然的に不規則運動を伴い、浮き上がりや軸方向の振動、半径方向の不規則運動や軸方向の不規則運動による振動、ねじれ運動などが発生します。これらの不規則運動は、ピストンリングの正常な機能を妨げることがよくあります。ピストンリングを設計するときは、有利な運動を十分に利用し、不利な面を制御することが重要です。
燃焼によって発生した高熱はピストンリングを介してシリンダー壁に伝達され、ピストンを冷却します。ピストンリングを介してシリンダー壁に放散される熱は、通常、ピストンの上部で発生する熱の 30-40% に達します。
ピストンリングの第一の機能は、ピストンとシリンダー壁の間の密閉性を維持し、空気の漏れを最小限に抑えることです。この機能は主にガスリングによって担われており、つまり、どのような運転条件でも、エンジン内の圧縮空気とガスの漏れを最小限に抑えて熱効率を向上させる必要があります。空気の漏れによるシリンダーとピストンまたはシリンダーとリングの詰まりを防止します。潤滑油の劣化などによる故障を防止します。
ピストンリングの2つ目の役割は、シリンダー壁に付着した潤滑油を適切に削り取り、正常な燃費を維持することです。潤滑油が多すぎると燃焼室に吸い込まれて燃費が悪化し、燃焼によって発生したカーボン堆積物はエンジン性能に非常に悪影響を及ぼします。
ピストンはシリンダーの内径よりわずかに小さいため、ピストンリングがないと、ピストンはシリンダー内で不安定になり、自由に動くことができません。同時に、リングはピストンとシリンダーの直接接触を防ぎ、サポートも提供します。そのため、ピストンリングはシリンダー内で上下に移動し、その摺動面はリングによって完全にサポートされます。
構造によって分割
全体構造: 全体を鋳造または形成するプロセス。
コンビネーションリング: 溝に組み付けられた2つ以上の部品で構成されたピストンリング
スロット付きオイルリング：平行な側面、岸に2つの接触リング、およびオイル戻り穴を備えたオイルリング
スロット付きスパイラルスプリングオイルリング：スロット付きオイルリングにスパイラルスプリング付きのオイルリングが追加されています。支持スプリングはラジアル比圧を高めることができ、リングの内面に対する力は均等です。ディーゼルエンジンリングによく見られます。
鋼帯コンビネーションオイルリング：ライニングリングと 2 つのスクレーパーリングで構成されるオイルリング。ライニングリングの設計は製造工場によって異なりますが、ガソリンエンジンリングでよく見られます。
断面形状
バレルフェースリング、コーンフェースリング、内側面取りツイストリング、ウェッジリングと台形リング、ノーズリング、外側ショルダーツイストリング、内側面取りツイストリング、鋼帯コンビネーションオイルリング、反対面取りオイルリング、同一面取りオイルリング、鋳鉄スパイラルスプリングオイルリング、スチールオイルリングなど。
素材別に分ける
鋳鉄、鋼
表面処理
窒化リング：窒化層の硬度は950HV以上に達し、脆性レベルは1で、耐摩耗性と耐腐食性に優れています。クロムメッキリング：クロムメッキ層は細かく結晶化しており、緻密で滑らかで、硬度は850HV以上で、耐摩耗性に優れています。マイクロクラックの交差ネットワークは、潤滑油を蓄えるのに役立ちます。リン酸塩リング：化学処理により、ピストンリングの表面にリン酸塩膜が形成され、製品の錆を防ぐだけでなく、リングの初期走行性能も向上します。酸化リング：高温および強力な酸化剤条件下では、鋼材の表面に酸化膜の層が形成され、耐腐食性、摩耗低減潤滑、外観の良さを備えています。PVDなど
機能別
ピストンリングには、ガスリングとオイルリングの2種類があります。エアリングの機能は、ピストンとシリンダー間の密閉を確保することです。大量の高温高圧ガスがシリンダー内のクランクケースに漏れるのを防ぐと同時に、ピストンの上部からシリンダー壁に大部分の熱を伝達し、冷却水または空気によって運び去られます。
オイルリングは、シリンダー壁の余分なオイルを削り取り、シリンダー壁に均一な油膜を塗布するために使用されます。これにより、オイルがシリンダーに入り燃焼するのを防ぐだけでなく、ピストン、ピストンリング、シリンダーの摩耗を減らし、摩擦抵抗を減らします。
善と悪の識別
ピストンリングの作業面には、傷、引っかき傷、剥がれがあってはなりません。外側の円筒面と上下の端面は、ある程度の滑らかさがあり、曲率偏差は {{0}}.02-0.04 ミリメートルを超えてはなりません。溝内のリングの標準沈み込み量は、0.15-0.25 ミリメートルを超えてはなりません。ピストンリングの弾性とクリアランスは、仕様を満たす必要があります。さらに、ピストンリングの光漏れもチェックする必要があります。つまり、ピストンリングをシリンダー内に平らに配置し、ピストンリングの下に小さなライトキャノンを置き、上に遮光板を置きます。次に、ピストンリングとシリンダー壁の間の光漏れギャップを観察して、ピストンリングとシリンダー壁の接触が良好かどうかを判断する必要があります。一般に、厚さゲージで測定したピストンリングの漏れギャップは、0.03 ミリメートルを超えてはなりません。 連続した光漏れギャップの長さはシリンダー直径の 1/3 を超えてはならず、複数の光漏れギャップの長さはシリンダー直径の 1/3 を超えてはならず、複数の光漏れギャップの合計長さはシリンダー直径の 1/2 を超えてはなりません。そうでない場合は交換する必要があります。
マーキング規制
GB/T 1149.1-94 によれば、取り付け方向が必要なすべてのピストンリングは、上側、つまり燃焼室に近い側にマークを付ける必要があります。上側にマークが付いているリングには、円錐リング、内側面取り、外側切削テーブルリング、ノーズリング、ウェッジリング、および必要な取り付け方向のあるオイルリングが含まれ、すべてリングの上側にマークされています。
注意が必要な事項
ピストンリングを取り付ける際には注意が必要です
（１）ピストンリングはシリンダーライナーに平らに取り付けられ、接合部には一定の開口隙間がなければなりません。
（２）ピストンリングは、リング溝の高さ方向に沿って一定のエッジクリアランスを持ってピストンに装着される。
（３）クロムメッキリングは第１位置に取り付け、開口部はピストン上部の渦溝の方向を向いてはならない。
（４）各ピストンリングの開口部は互いに１２０度ずらして配置し、ピストンピン穴に面してはならない。
（５）円錐断面ピストンリングは円錐面を上に向けて取り付ける。
（6）ねじりリングを取り付けるときは、面取りまたは溝が上を向くようにします。円錐逆ねじりリングを取り付けるときは、円錐面が上を向くようにします。
（７）コンビネーションリングを取り付ける際は、最初に軸方向ライニングリングを取り付け、次に平リングと波形リングを取り付ける。波形リングの上下に平リングを取り付け、各リングの開口部は互いにずらして取り付ける。
材料機能
耐摩耗性、油分保持性、硬度、耐腐食性、強度、耐熱性、弾性、切削性能
その中で、耐摩耗性と弾性は特に重要です。高出力ディーゼルエンジンのピストンリングの材料には、主にねずみ鋳鉄、ダクタイル鋳鉄、合金鋳鉄、バーミキュラ黒鉛鋳鉄などがあります。
ピストンコネクティングロッドアセンブリの組み立て
ディーゼル発電機のピストンコネクティングロッドアセンブリを組み立てる際の重要なポイントは次のとおりです。
- コネクティングロッドの銅スリーブを圧入します。コネクティングロッドの銅スリーブを取り付けるときは、プレスまたはバイスを使用することをお勧めします。ハンマーで激しく叩くことは避けてください。銅スリーブのオイル穴または溝は、コネクティングロッドのオイル穴と揃って潤滑を確保する必要があります。
- ピストンとコネクティングロッドを組み立てます。ピストンとコネクティングロッドを組み立てる際は、それらの相対的な位置と方向に注意する必要があります。
- ピストンピンを巧みに取り付けます。ピストンピンとピン穴は干渉嵌合になっています。取り付けの際、ピストンは水またはエンジンオイルで90度～100度に均等に加熱する必要があります。取り外した後、プルロッドをピストンピンシート穴の間の適切な位置に配置する必要があります。次に、エンジンオイルでコーティングされたピストンピンを、所定の方向にピストンピン穴とコネクティングロッド銅スリーブに挿入します。
- ピストンリングの取り付け。ピストンリングを取り付ける際は、各リングの位置と順序に注意してください。
- コネクティングロッドアセンブリを取り付けます。