自動車とバイクのエンジンについて・・・其八

ピストン・リング

ピストンにピストン・リング（コンプレッション・リング）が無ければ、ピストンはピストンとしての機能を発揮できないくらい重要な役割をしています。

ピストン・リングは、ピストンの写真で見ると・・・参照

３つの溝が切ってあるのがわかるはずです。

この溝の1番目と２番目には左のようなリングが２本はめ込まれています。

そして1番下の溝には『オイル・リング』と、言い、ほかの２本とは違う形をしていて少し違った働きをするリングがついています。

まずは上の２つのピストン・リングから説明します。

ピストン・リングの機能は・・・

■第１に気密の保持。

ピストン・リングは自身の自己張力機能によってシリンダ壁に密着するようにできています。

密着することで燃焼室の気密を保持しています。

密着と言っても、直接金属同士が接触してるわけではなく、その間にはオイル・・・油膜が常に金属同士の接触を保護しています。

■第２に熱の伝達。

熱の伝達とは、ピストンが受けた燃焼による熱をピストン・リングがシリンダ壁に逃がす役目をしています。

ピストン・ヘッドに受けた燃焼の熱を７０〜８０％もピストン・リングはシリンダへ逃がしています。

■第３に油膜の制御。

ピストンが上下するたびにシリンダ壁に新しい油膜をつくり、また、燃焼によって汚れた油膜を落とします。

油膜が多すぎるとオイル消費の原因になり、少なすぎると焼きつきの原因になります。

■第４にピストンの姿勢制御。

自己張力機能によってシリンダ壁に接触していることは説明しましたね。

これにより、ピストンがシリンダと直接接触するのを軽減しています。

それにより、ピストンとシリンダ壁によるスラップ音などの低減や、ピストンの磨耗を軽減してピストン自体の寿命を延ばしています。

私の知識はちょっと古いので今はこれしかわかりません。m(。。)m

では、左から順に・・・

■プレーン型は、最も基本的な形です。

気密性と熱伝導性がとても優れていて、1番多く使われています。

■バレル・フェース型は、シリンダとの接触面が円弧状になっているので、初期なじみ（ならしの時期）の時に起こるピストン・リングの接触面の異常磨耗を防止できるという利点があるので、トップ・リングに多く使われます。

■テーパ・フェース型は、シリンダとの接触面がテーパ状（斜め）になっているので、シリンダ壁とは線接触になって良く馴染みやすく、オイルをかき落とす機能が良く、機密性にも大変優れています。

セカンド・リングに多く使われてます。

■インナ・ベベル型は、オイルをかき落とす性能がよいので、トップ・リングとセカンド・リング両方に使われます。

■アンダ・カット型とテーパ・アンダ・カット型は、オイル上がりを防ぐ機能が優れているので、オイル・リングのすぐ上に使われることが多いです。

ピストン・リング＜行程別の動き＞

■吸入行程

吸入行程時では、ピストンの下降に伴いシリンダ壁のオイルは、オイル・リングでかき落とされます。

さらに、コンプレッション・リング（ピストン・リング）で残ったオイルをかき落とします。

この時、かき落とせなかった少量のオイルは、シリンダ壁面に油膜を形成して、次の圧縮工程時の潤滑に使われます。

この時、ピストン上部の圧力はクランクケース内よりも低くなっているので（吸入行程なのでピストンより上の燃焼室は負圧になっています）、オイルは左の図のようにピストン・リング下の隙間からリングの内側（ピストンとリングの間）に入り込みます。

その為、リングやシリンダ壁の磨耗、リングの衰損などがあると、オイルが燃焼室にまで入り込んでしまいオイル消費量が増えてしまいます。

この現象を『オイル上がり』と言います。

夏場でもマフラーから白い煙を吐きながら走ってる車がいますけど、そのほとんどが『オイル上がり』または『オイル下がり』によってエンジンオイルがガソリンと一緒に燃えてしまっている為に白い煙が出てしまっています。

圧縮及び燃焼行程

圧縮行程では、シリンダ内（燃焼室側）の圧縮圧力がリングの上面と内面に掛かるので、ピストン・リングはピストンのリング溝の下面及びシリンダ壁に強く押し付けられます。

これが燃焼行程の時には更に強い力で押し付けられます。

この時、ピストン・リングやシリンダ壁が磨耗していると気密が保てなくなり、圧縮ガス及び燃焼ガスがクランクケース内に逃げてブローバイ・ガスの増加や出力不足の原因になります。

磨耗だけでなく、オイル交換を定期的に交換していないと油膜切れによりシリンダ壁にひっかき傷ができてたりすると、そこからも圧縮ガスや燃焼ガスがクランクケースに逃げてブローバイガスの増加や出力不足の原因になります。

圧縮ガスや燃焼ガスがクランクケースに逃げて出力不足になるということは・・・当然燃費だって悪くなります。

排気行程

排気行程では、ピストン・リングはシリンダ壁面に付着したカーボン（油膜が燃焼により燃えた残りカス）などをかき落としながらシリンダの上方へ押し上げるので、カーボンは排気ガスと一緒にエキゾースト・バルブから排出されます。

以上の行程が繰り返されてピストン、ピストン・リング、シリンダは油膜によって常に守られています。

オイル交換をサボってしまうと・・・正常に作用しなくなります。

みなさん、きちんとオイル交換してくださいね。

ピストン・リングが新しい油膜を作り、そして、古い油膜（カーボン化した油膜）を落とすことは理解できましたか？

では、オイル・リングは？

オイル・リングは新しい油膜を作りません。

オイル・リングはシリンダ内面を潤滑した余分なオイルを落とすために付いてます。

ピストン上昇時にはオイル・リングの上面からピストンのオイル逃がし穴を通って、ピストンの内側へ。

ピストン下降時にはオイル・リングのオイル逃がし穴と、オイル・リング下面からピストンのオイル逃がし穴を通ってピストン内側へオイルを逃がします。

ピストン内側へ逃げたオイルは直接オイル・パンへ落ちていきます。

ここまで説明してきたピストンとオイル・リングの機能と作動は４ストローク・エンジンの説明でした。

では、２ストローク・エンジンでは？

２ストローク・エンジンでは、ピストンにオイル・リングはついていません。

なぜか？

それは・・・

この『自動車エンジンの基礎知識』の始めのほうで説明しましたが、４ストと２ストでは潤滑の仕方が違うということです。

２ストでは燃料にオイルを混ぜるため、４ストのようにシリンダ内壁に大量のオイルが付着することが無いのでピストン・リングだけで十分に余分なオイルを落とせるということです。

ピストン・リングの機能に付いては４ストと２ストではほぼ一緒の動きをします。