DE2324648A1

DE2324648A1 - DEVICE FOR MEASURING FRICTION FORCE

Info

Publication number: DE2324648A1
Application number: DE19732324648
Authority: DE
Inventors: Paul Schwerdt; Hans Dipl Ing Steinbrenner
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1973-05-16
Filing date: 1973-05-16
Publication date: 1974-12-05

Description

Vorrichtung zur Messung von Heibkrä'ften Die Erfindung betrifft cinc Vorrichtung zur Messung von Reibkräften zwischen Kolbenring und Zylinderwynd von Brennkraftmaschinen.Device for measuring thermal forces The invention relates to cinc Device for measuring frictional forces between the piston ring and the cylinder barrel Internal combustion engines.

Die Erfassung der auf die Zylinderwand wirkenden Reibkräfte der Kolbenringe, die letzten Endes für die Heibung des gesamten Kolbens bzw., wenn man an allen Zylindern und an allen Kolbenringen mißt, fiir das ganze Triebwerk maßgebend sind, ist ein wichtiges Problem für den Motorenbau. Eine Messung dieser Reibkräfte erfolgte bisher in wenigen Einzelfällen über schwimmend gelagerte Zylinderlaufbuchsen, deren Bewegungen gemessen wurden. Diese Methode fiihrt aber zu ungenauen blessungen, dn neben der gesuchten Reibung auch die Reibung zwischen Zylinderlaufbuchse und deren Aufhängung bzw. der Zylinderwand sowie die Gaskräfte auf das Meßergebnis einwirken.The detection of the frictional forces of the piston rings acting on the cylinder wall, ultimately for the heating of the entire piston or, if you work on all cylinders and measures on all piston rings, which are decisive for the whole engine, is a important problem for engine construction. These frictional forces have so far been measured in a few individual cases about floating cylinder liners and their movements were measured. However, this method leads to inaccurate lesions, in addition to the The friction sought also includes the friction between the cylinder liner and its suspension or the cylinder wall and the gas forces act on the measurement result.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Messung der Reibkräfte zu schaffen, welche die genannten Nachteile nicht aufweist und eine Messung im normalen Fahrbetrieb zuläßt, ohne die Gaskräfte in einem das Meßergebnis störenden Ausmaß zu verändern.It is the object of the invention to provide a device for measuring the To create frictional forces that do not have the disadvantages mentioned and a measurement allows normal driving without the gas forces in a disturbing the measurement result To change extent.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Kolbenring direkt oder indirekt zwischen zwei ringförmigen Diegebalken gelagert ist, deren jeder mit einer iiber den Umfang verteilten eraden Anzahl von abwechselnd nach der einen und der anderen Seite in axialer Richtung absteiieiiden Nocken versehen ist, im Durchmesser nicht iiber den Kolbendurchmesser hinausgeht und auf einer Seite jeweils zwischen den Nocken mit mehreren Dehnungsmeßtreifen belegt ist.This object is achieved in that the piston ring directly or is indirectly mounted between two ring-shaped die beams, each with a even number of distributed over the circumference of alternately according to the one and the other side in the axial direction is provided absteiiiden cams, in diameter does not exceed the piston diameter and on one side between the cam is covered with several strain gauges.

Um den Einbau in die Ringnut des Kolbens zu ermöglichen, sind Kolbenring und Biegebalken zweiteili ausgeführt.Piston rings are used to enable installation in the ring groove of the piston and bending beam in two parts.

Eine Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß in einer gemeinsamen Ringnut des Kolbens der Kolbenring zwischen zwei Biegebalken gelagert ist und indirekt an deren Nocken anliegt.An embodiment of the invention is that in a common Ring groove of the piston of the piston ring is mounted between two bending beams and indirectly is applied to the cam.

Bei der Bewegung des Kolbens driicì;t der Kolbenring auf eiiieii der beiden Uiegeballçen, der sich unter dieser Last elastisch verformt. Diese Vorformung wird von den auf dem Biegebalken angebrachten Dehnungsmeßstreifen erfaßt und bildet ein Naß für die Reibungskräfte zwischen Kolbenring und Zylinderwand.When the piston moves, the piston ring pushes against one of the elements two Uiegeballçen, which deforms elastically under this load. This preform is detected and formed by the strain gauges attached to the bending beam a wet for the frictional forces between the piston ring and the cylinder wall.

Eine von der Erfindung bevorzugte Ausführungsform ist so gestaltet, daß sowohl der Kolbenring als auch jeder der beiden Biegebalken in einer eigenen Ringnut des Kolbens angeordnet ist und daß sich der Kolbenring indirekt iiber Verbindun;sstifte, welche in die Ringnuten in axialer Richtung verbindenden Bohrungen gelagert sind, auf den Nocken der Biegebalken abstützt. Diese Ausfiihrung hat den Vorzug, daß der Kolbenring im Kolben mit den normalen Kolbenringspielen angebracht ist und daß durch diesen Einbau der Meßvorrichtung die Gaskräfte praktisch niclit vermindert werden.A preferred embodiment of the invention is designed so that both the piston ring and each of the two bending beams in their own Ring groove of the piston is arranged and that the piston ring is indirectly via connecting pins, which are mounted in the bores connecting the annular grooves in the axial direction, supported on the cams of the bending beam. This version has the advantage that the Piston ring is mounted in the piston with the normal piston ring clearance and that through this installation of the measuring device, the gas forces are practically not reduced.

Eine einfache Ausfiihrungsform eines Biegebalkens kann aus einer ringförmigen Feder mit nach außen offenem, V-förmigem Querschnitt bestehen, deren Beanspruclung ebenfalls mit Dehnungsmeßstreifen erfaßt wird.A simple embodiment of a bending beam can consist of an annular one There are springs with an outwardly open, V-shaped cross-section, their stress is also recorded with strain gauges.

Um bei der Messung zufällig vorhandene Ungleichmäßigkeiten zu Icompensieren, ist vorgesehen, eine größere Anzahl voii Dehnungsmeßstreifen in der Art zu verwenden, daß die auf jedem Biegebalken angeordneten Dehnungsmeßstreifen zu einer Brückenschaltung zusammengeschlossen sind, wobei die in einem Brückenzweig angeordneten Dehnungsmeßstreifen in Iteihe und/ oder parallel geschaltet sind.In order to compensate for random irregularities during the measurement, it is intended to use a larger number of strain gauges of the kind that the strain gauges arranged on each bending beam form a bridge circuit are joined together, the strain gauges arranged in a bridge branch are connected in series and / or in parallel.

Es ist vorgesehen, daß die von den Dehnungsmeßstreifen abgegebeiien Signale über eine an sich bekannte Meßbandeinrichtung aus dem Motorgehäuse herausführbar sind.It is envisaged that the strain gauges will give them Signals can be fed out of the motor housing via a measuring tape device known per se are.

Eine weitere Lösung ist, daß die von den Dehnungsmeßstreifen abgegebenen Signale iiber einen im Kolben untergebrachten Sender einem am Motorgehäuse befestigten Empfänger drahtlos zu übermitteln sind.Another solution is that the strain gauges dispense Signals via a transmitter housed in the piston and a transmitter attached to the motor housing Receivers are to be transmitted wirelessly.

Nähere Einzelheiten sind in der Zeichnung schematisch dargestellt. Es zeigen: lt'. 1: einen erfindungsgemäßen Biegebalken, ig. 2: einen Querschnitt durch eine in einen Kolben eingebaute Meßeiiiriciitung und Fig. 3: die Zusammenschaltung der Dehnungsmeß streifen zu einer Brückenschaltung.Further details are shown schematically in the drawing. It show: lt '. 1: a bending beam according to the invention, fig. 2: a cross section by a measuring device built into a piston and Fig. 3: the interconnection the strain gauge strip to a bridge circuit.

In Fig. t ist ein Biegebalken 1 dargestellt. Man erkennt die gleichmäßig iiber den Umfang verteiten, abwechselnd nach der einen und andereii Seite in axialer Richtung abstehenden Nocken 2 und die auf einer Seite zwischen den Nocken angoordneten Dehnungsmeßstreifen 3.A bending beam 1 is shown in FIG. You can see them evenly Distribute over the circumference, alternately to one side and the other in an axial direction Direction protruding cams 2 and the angoorderen on one side between the cams Strain gauges 3.

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt einer erfindungsgemäßen Meßvorrichtung. In einem Kolben 4 befinden sich drei Ringnuten 5. In der mittleren Ringnut sitzt der Kolbenring 6, dessen reibung an der Zylinderwand 7 gemessen werden soll. In den beiden anderen ringnuten 5 sind je ein Biegebalken l untcrgebracht. In Bohrungen, die parallel zur Kolbenachse verlaufen, sind Verbindungsstifte 8 beweglich angeordnet, iiber welche der Kolbenring 6 auf die ihm zugekehrten Nocken der Biegebalken 1 Druck ausijbt, wenn sich der Kolben bewegt.Fig. 2 shows a cross section of a measuring device according to the invention. There are three ring grooves 5 in a piston 4. Seated in the middle ring groove the piston ring 6, the friction of which on the cylinder wall 7 is to be measured. In the other two annular grooves 5 are each accommodated by a bending beam l. In bores, which run parallel to the piston axis, connecting pins 8 are movably arranged, Via which the piston ring 6 presses on the cams of the bending beams 1 facing it exerted when the piston moves.

Bewegt sich der Kolben nach oben, erfolgt der Druck auf den unteren Biegebalken und umgekellrt. Über angedeutete Bohrungen 9 im Koll>cn !j werden die elektrischen Leitungen von den auf den Biegebalken angebraciiten Dehnungsmeßstreifen einer Neßbandoinriclitung oder einem Sender zugeführt.When the piston moves upwards, pressure is applied to the lower one Bending beam and flanked. About indicated holes 9 in the Koll> cn! J the electrical lines from the strain gauges attached to the bending beam fed to a Neßbandoinriclitung or a transmitter.

In Fig. 3 ist die Zusammenschaltung der auf einem 1.iegebalken angeordneten Dehnungsmeßstreifen 3 zu einer Brückenschaltung mit reihen-Parallel-Schaltung der einzelnen Brückenzweige dargestellt.In Fig. 3 is the interconnection of the arranged on a 1st cantilever Strain gauges 3 to a bridge circuit with series-parallel connection of the individual bridge branches shown.

Claims

Expectations

! Device for measuring frictional forces between the piston ring and Cylinder wall of internal combustion engines. characterized in that the piston ring (6) is mounted directly or indirectly between two annular bending beams (1).

each with an even number distributed over the circumference from alternately to the one and the other side protruding in the axial direction Cam (2) is provided, the diameter does not exceed the piston diameter and on one side between the cams (2) with several strain gauges (3) is occupied.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that in one common ring groove of the piston the piston ring (6) between two ball balls (1) is stored and rests directly on their cams.

3. Device according to claim 1, characterized in that both the piston ring (6) and each of the two bending beams (1) in their own liingnut (5) of the piston (4) is arranged and that the piston ring (6) is indirectly about Connection pins (8) which connect in the axial direction in the annular grooves (5) Bores are supported on the cam (2) of the bending beam (1).

4. Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the strain gauges arranged on each bending beam (1) (3) are connected together to form a bridge circuit, with those in a bridge branch arranged strain gauges are connected in series and / or in parallel.

5. Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the signals emitted by the strain gauges (3) Can be guided out of the motor housing via a measuring tape device known per se are.

6. Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the signals emitted by the strain gauges (3) Via a transmitter housed in the piston (4), a transmitter attached to the motor housing Receivers are wireless to jiberinittein.

L e r s e i t e