JPH0348110A - ピストンリングの摩耗量測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は舶用又は陸用ディーゼル機関におけるピストン
リングの摩耗検知装置に関する。

〔従来の技術〕

第１４図、第１５図において、０１はシリンダライナ、
０２はピストン、０３はコネクテイングロンへ０４はピ
ストンリング、０５はリング摩耗検知用の非磁性体イル
ト、０６は電磁ピックアップセンサー　０７はコントロ
ーラ、０８はモニターである。

従来のピストンリング摩耗センサーは、電磁ピックアッ
プセンサー０６をシリンダライナ０１の面に固定し、そ
の前面を上下する測定対象のピストンリング０４に埋込
まれたクサビ型の非磁性体イルト０５が電磁ピックアッ
プセンサー０６の前面を通過する際のピックアップ波形
より、同非磁性体ベル）０５の底辺の厚みＡを推定し、
それによりピストンリングの摩耗量を算出する。

〔発明が解決しようとする課題〕

前述のような従来技術には次のような問題点がある。

（１）測定対象のピストンリングに非磁懺体のクサビ型
イルトを境込む必要があり、ベルトの材料費およびリン
グ加工費がともに極めて大きい。

（２）　　ピストンリングに埋設した非磁性体ベルトの
破損脱落等への対策も必要であり、検出装置は極めて高
価格となっている。

（３）１本のセンサー信号の信頼性が計測データの信頼
性を左右することになる。

本発明は、クサビ型非磁性体ベルトをピストンリングに
埋設することな（、ピストンリングの形状を直接計測す
ることにより、費用が低源で且つ信頼性の高いピストン
リング摩耗検知装置を提供することを目的とするもので
ある。

（ｌ１題を解決するための手段〕 シリンダライナ面にギャップセンサーを取付け。

ギャップセンサー前面を擦過するピストンリングの摺動
面の形状および合口部の形状を検出する。

上記検出値のデータと正常時データとの偏差の積分を行
い、その数値の大きさによってピストンリングの摩耗量
を推定計算する。

〔作　用〕

ピストンリングを断面で見ると摺動面の上下端（リング
角）Ｋ丸味（Ｒ部）を有する。従ってピストンリング摺
動面の摩耗に伴ない、摺動面の寸法が変化する（大きく
なる）。

この摺動面の寸法変化をギャップセンサーで検出するこ
とができる。

ただし摺動面の摩耗が進行し、Ｒ部が全部摩耗すれば、
それ以後の摺動面寸法は一定となる。

ピストンリングの摩耗に従がい、ｅストンリング合口部
が開いて（る、即ち合口部寸法が増大する。

複数個のギャップセンサープループを具えたギャップセ
ンサーユニットを用いることにより１合口部寸法の変化
を検出し、ピストンリング摺動面の摩耗を推定計算でき
る。

〔第１実施例〕 第１実施例を第１図乃至第１０図について説明する。１
はシリンダライナ、２はピストン、３はコネクティング
ロッド、４はピストンリング、４ａはピストンリング４
のリング合口、５は３個のギャップセンサープローブ６
を有するギャップセンサーユニット、６−１は／Ｉ６１
ギャップセンサープループ、６−２は／Ｉ６２ギャップ
センサープルーブ。

６−３は屑３ギャップセンサーブルーズ、７はコントロ
ーラ、８はモニター　９はモニター８に表示された各リ
ングの形状信号である。

上下するピストン２に装備されたピストンリング４の形
状信号をシリンダ壁１に取付けたギャップセンサーユニ
ット５に装備されたギャップセンサー６にて計測する。

第５図（ａ）は正常リングとその形状信号、第５図（ｂ
）は全摩耗リングとその形状信号、第５図（Ｃ）は偏摩
耗リングとその形状信号を示し、第５図（ｂ）　、　（
Ｃ）の点線は正常リングを示している。

第６図はリング形状信号の乗出し時（正常時）からの偏
位抽出の考え方を説明するグラフであり。

第６図（（転）は、正常リング／全摩耗リング形状信号
差特性を示し、第６図（ｂ）は、正常リング／偏摩耗リ
ング形状信号差特性を示している。

これ等の形状信号は、第５図、第６図に示す如（１乗出
し時（正常時）の形状信号と比較され。

その偏差量の絶対値の総和によりリング摩耗量を推定計
算する。但しこの計算データはリング合口４ａがセンサ
ーユニット５の前面に廻って来る迄のリング摩耗量の推
定値であり、全摩耗がリング角の丸め半径Ｒ（約１．５
ｍｍ）を越えた場合、それ以上の摩耗の進行を！！！識
することができないこともあり、リング合口４ａの計測
値を補強する為のデータとなる。（Ｐ口ち、リング合口
４ａがギャップセンサーユニット５の直前に廻って来る
迄の中間データとなる） ここで、任意に回転するピストンリング４のリング合口
４ａが、センサ−ユニット５前面を擦過して行く際の合
口プロファイルにより、その合口４ａの拡がり具合を検
知する手法を合せて用いる。

例えば第７図に示す如（、アングルカットのピストンリ
ング合口に対してとギャップセンサーユニット５に取付
られている３本のギャップセンサー６がピックアップす
る形状信号はリング合口４ａが前面にない場合の形状信
号と比較すると幅狭（なる。これは摩耗の進行につれて
より幅狭（なって行く。

これは摩耗初期に於ては１本のギャップセンサ形状信号
内で捕えられ摩耗中期には隣り合った２本のギャップセ
ンサ形状信号、摩耗末期には両端のギャップセンサ形状
信号によりリング合口４ａの拡がり具合が定量的に捕え
られる（第８図、第９図参照）。

第７図は各ギャップセンサープローブ（４１。

４２　、４３　）によるリング形状信号とリング合口と
の関係を示す図形であり、グラフの点線は合口がギャッ
プセンサーユニットの前面にない場合のリング形状信号
を示している。

第８図、第９図はリング初期摩耗時のリング形状信号と
合口の関係を示す図形で、第８図はピストンリング組付
直後、第９図は多少摩耗した状態を示している。

合口ギャップＧは次の如（ Ｇ＝ｃｏ＋Ｇ、（ＧＡ−ＧＢ） ここで　００：乗出し時の合口ギャップＧでニゲイン ＧＡ−ＧＢ　：計測データ（リング摩耗による合口の拡
大） 従って合口ギャップＧの拡がりは（Ｇ−Ｇｏ）で与えら
れ、これによるリング摩耗量Δｗ２はで与えられる。

これとリング合口検出をしていない場合のリング形状信
号により算出される形状信号差の積分値をΔＡとすると
、リング合口を検出して（・な（・鳴゛合のリング摩耗
進行推定値は、 値（リング検出前は乗出し値） ΔＡｗ：最新のリング合口検出時点でのリング合口が前
面にない場合の リング形状信号と乗出し時のリ フグ形状信号との偏差積分値 ΔＡ：　現在のリング合口が前面にない場合のリング形
状信号 ＦＷ：　ダイン となる。

このようにして、 （１）　　ピストン２に取付けられたピストンリング４
の形状信号をセンサーユニット５に取付けられた３本の
ギャップセンサー６により、システム内に取込む。この
覗込んだ、リング形状信号生データを、ピストン上下速
度（機関回転数）により規準化する。

（２）　　この規準化されたリング形状信号と乗出し時
の形状信号とを比較する。

＋３１　１Ｊ　７　ｆ合口がセンサーユニット５の前面
にある場合とない場合との比較を実行することにより、
リング摩耗量を推定計算する。

この演算処理を流れ図で示すと第１０図の如（なる。

〔第２実施例〕 第２実施例を第１．３．５〜９．１１〜１３図について
説明する。第２実施例は第１実施例におけるピストンリ
ング４（第２図）に替わり、保油溝付き♂ストンリング
１４を使用するもので、その他の検知装置は第１実施例
と同一である。

図において、１はシリンダライナ、２はピストン、３は
コネクティングロッド９．１４はピストンリング、１４
ａはピストンリング１４のリング合口。

１４ｂはピストンリング１４の保油溝、５は３個のギャ
ップセンサープローブ６を有するギャップセンサーユニ
ット、６−１は、％１ギャップセンサープローブ、６−
２は４２ギヤツプセンサープローブ、６−３は魔３ギャ
ップセンサープローブ、７はコントローラ、８はモニタ
ー、１９はモニター８に表示された各リングの形状信号
である。

上下するピストン２に装備されたピストンリング１４の
形状信号をシリンダ壁に取付けたギャップセンサーユニ
ット５に装備されたギャップセンサープローブ６にて計
測する。このトップリング１４の形状信号は、リング摩
擦面の保油溝１４ｂの切り口幅Ｂの大きさを表現する。

この切り口幅Ｂの変位量をΔＢとするとリング摩耗量は ΔＢ Δｆ”− となり、リング保油溝切り口幅の縮小値ΔＢはリング摩
耗量Δｆの２倍の大きさとなり、摩耗検出上の精度は高
い。

更に、任意に回転する♂ストンリング１４のリング合口
１４ａが、センサ−ユニット５前面を擦過して行（際の
合口プロファイルにより、その合口１４ａの拡がり具合
を検知する手法を合せて用いる。

例えば第７図に示す如く、アングルカットのピストンリ
ング合口に対してとギャップセンサーユニット５に取付
られている３本のギャップセンサー６がピンクアップす
る形状信号はリング合口１４ａが前面にない場合の形状
信号と比較すると幅狭くなる。これは摩耗の進行につれ
てより幅狭くなって行く。

これは摩耗初期に於ては、１本のギャップセンサ形状信
号内で捕えられ摩耗中期には隣り合った２本のギャップ
センサ形状信号、摩耗末期には両端のギャップセンサ形
状信号によりリング合口１４ａの拡がり具合が定量的に
捕えられる（＠８図。

第９図参照）。

合口ギャップＧは次の如（ Ｇ＝Ｇ０＋Ｇ、（ＧＡ−ＣＢ） ここで　Ｇ。：乗出し時の合口ギャップＧｆ：　Ｐイン ＧＡ−ＧＢ　：計測データ（リング摩耗による合口の拡
大） 従って合口ギャップＧの拡がりは（Ｇ−Ｇｏ）で与えら
れ、これによるリング摩耗量Δｗ２はで、与えられる。

このリング合口によるリング摩耗計算結果と保油溝切り
口幅によるリング摩耗計算結果を互に組合わせて、計測
精度向上を図る。

このようにして、（１）ピストン２に取付けられたピス
トンリング１４の形状信号をセンサーユニット５に取付
けられた３本のギャップセンサー６により、システム内
に取込む。この取込んだリング形状信号生データを、ピ
ストン上下速度（機関回転数）により規準化する。（２
）この規準化された保油溝１４ｂを含むリング形状信号
と乗出し時の形状信号とを比較する。（３）更に、リン
グ合口がセンサーユニット５の前面にある場合とない場
合との比較を実行することにより、リング摩耗量を推定
計算する。この演算処理を流れ図で示すと第１３図の如
くなる。

〔発明の効果〕

（１）本発明によるピストンリングの摩耗量測定方法は
、ピストンリング面形状をギャップセンサーにより検出
する過程と、♂ストンリング合口部形状をギャップセン
サにより検出する過程と、上記検出データと正常時デー
タとの偏差によりピストンリングの摩耗量を算出する過
程とからなることにより、次の効果を有する。

０）　ピストンリングに特殊な加工（非磁性体の■ベル
ト埋込等）を施すことなく、上下運動するピストンリン
グの形状計測をギャップセンサーにより直接非接触で行
うことができる。従って。

リング潤滑性能等に影響を与えることな（、また加工費
・材料費に多くの費用をあてることなく、リング摩耗の
計測が可能となる。

（ロ）ギャップセンサからの複数個のデータを併行入力
して平均化することにより、リング合口が前面にない場
合のリング形状信号の信頼性が向上する。

（ハ）　リング合口ギャップを計測することにより。

同じ計測生データより２種の異なった摩耗データを集取
することになり、その摩耗データの確真夏を大幅に向上
させ得る。また、リング合口計測により、摩耗計測精度
および分解能が大幅に向上する。

に）コンピュータへの入カスピーＹ（ＡＤＧ’＆［スピ
ード）を上げれば、最上段リングのみならず、中段、最
下段リングの摩耗計測も容易に行い得る。

（ホ）　ピストンリングがピストンのリング溝内を回転
しないリングスティックを検知できる。

（２）本発明によるピストンリングの摩耗量測定方法は
、ピストンリング面保油溝形状をギャップセンサにより
検出する過程と、ピストンリング合口部形状をギャップ
センサーにより検出する過程と、を記検出データと正常
時データとの偏差によりピストンリングの摩耗量を算出
する過程とからなることにより１次の効果を有する。

（イ）　ピストンリングに特殊な加工（非磁性体のＶベ
ルト埋込等）を施すことなく、上下運動するピストンリ
ングの形状計測をギャップセンサーにより直接非接触で
行うことができる。従って。

リング潤滑性能等に影響を与えることなく、また加工費
・材料費に多（の費用をあてることなく、リング掌性の
計測が可能となる。

（ロ）ギャップセンサからの複数個のデータを併行入力
して平均化することにより、リング合口が前面にない場
合のリング形状信号の信頼性が向上する。

（ハ）　リング合口ギャップを計測することにより、同
じ計測生データより２種の異なった摩耗データを集取す
ることになりその摩耗データの確真度を大幅に向上させ
得る。また、リング合口計測により摩耗計測精龍および
分解能が大幅に向上する。

に）潤滑性能向上させる為の保油溝の切り口幅の変化を
検知することにより、高い精度の連続的な摩耗量計測が
可能となる。

（ホ）　ピストンリングがピストンのリング溝内を回転
しないリングスティックを検知できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施に使用する測定装置の平面図、第
２図は本発明の第１実施例で使用するピストンリングの
断面図、第３図はギャップセンサーユニットの正面図、
第４図は第１図の立面図。 ＠５図（ａ）　、　（ｂ）　、　（ｃ）はリングの断面
形状とギャップセンサーユニットから得られる各リング
の形状信号を示す。第６図はリング形状信号の正常時か
らの偏位抽出の考え方を説明するグラフで、（ａ）は正
常リング／全摩耗リング形状信号差特性を示し。 （ｂ）は正常リング／偏摩耗リング形状信号差特性を示
す。第７図は３個のギャップセンサープローブによるリ
ング形状信号とリング合口との関係を示す図、第８図お
よび＠９図はリング初期摩耗時のリング形状信号とリン
グ合口との関係を示す図。 第１０図は第１実施例におけるリング摩耗演算処理流れ
図。第１１図は本発明の第２実施例で使用するピストン
リングの断面図、第１２図は第１１図のピストンリング
を使用した測定装置の立面図、第１３図は第２実施例に
おけるリング摩耗演算処理流れ図。 第１４図は従来の測定装置の立面図、第１５図は第１４
図の測定装置で使用するピストンリングの断面図である
。 １・・・シリンダライナ　４・・・ピストンリング４ａ
・・・リング合口 ５・・・ギャップセンサーユニット ６・・・ギャップセンサープローブ ８・・・モニター 第１図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ピストンリング面形状をギャップセンサーにより
   検出する過程と、ピストンリング合口部形状をギャップ
   センサーにより検出する過程と、上記検出データと正常
   時データとの偏差によりピストンリングの摩耗量を算出
   する過程とからなることを特徴とするピストンリングの
   摩耗量測定方法。
2. （２）ピストンリング面の保油溝形状をギャップセンサ
   ーにより検出する過程と、ピストンリング合口部形状を
   ギャップセンサーにより検出する過程と、上記検出デー
   タと正常時データとの偏差によりピストンリングの摩耗
   量を算出する過程とからなることを特徴とするピストン
   リングの摩耗量測定方法。