KR0170921B1 - 내연기관의 밸브시트 마모 시험장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 밸브시트의 마모 시험을 실제 밸브시트가 사용되는 연소실내의 조건과 동일하게 갖추고 실시할 수 있도록 함으로써 시험에 대한 정확한 결과를 얻을 수 있고, 시험조건을 다양하게 변경하여 원하는 시험 결과를 얻을 수 있도록 함으로써 밸브시트의 내마모성 및 내열성을 보다 향상시키는데 기이할 수 있으며, 밸브시트의 개발기간을 단축시켜 시간과 경제적 손실을 줄일 수 있는 내연 기관의 밸브시트 마모 시험 장치를 제공하는 데 있다.

그 구성은 내연기관의 흡,배기포트에 설치되는 밸브시트의 마모를 시험하기 위한 장치에 있어서, 상기 밸브시트(1)가 고정되는 밸브시트자리홈(4)을 형성한 고정부재(2)와, 상기 고정부재(2) 중앙에 직선 이동 가능하게 설치되고 상기 밸브시트(1)와 접촉하도록 된 밸브(3)와, 상기 밸브를 직선 왕복 운동시켜 밸브시트와 충돌시키는 구동수단과, 상기 구동수단의 속도를 조절하기 위한 변속수단과, 상기 밸브의 헤드부를 가열하기 위한 히터(30)로 이루어진 것이다.

Description

내연기관의 밸브시트 마모 시험 장치

제1도는 본 발명에 따른 밸브시트 마모 시험 장치를 나타낸 구조도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 밸브시트 2 : 고정부재

3 : 밸브 4 : 밸브시트 자리홈

8 : 밸브면 11 : 록커아암

12 : 캠 13: 모터

15 : 오일 20 : 히터

21 : 회전수 변속기 25 : 케이스

27 : 관측창 28 : 전자제어부

본 발명은 내연기관의 연소실 흡,배기포트에 설치되는 것으로 흡,배기밸브와 접촉하여 연소실 내의 기밀을 유지하는 밸브시트의 마모(磨耗) 시험 장치에 관한 것이다.

일반적으로 밸브시트는 내연기관의 연소실 흡,배기포트에 설치되는 것이고, 흡,배기 밸브의 개폐 동작시 흡,배기밸브와 접촉하여 연소실 내의 기밀을 유지하게 된다. 이러한 밸브시트는 연소실 내에서 고온의 연소가스에 노출되고, 밸브면과 반복적으로 충돌하기 때문에 고온과 충돌에 손상되지 않는 적절한 재질 및 경도를 갖추어야 한다.

따라서 종래에는 밸브시트 마모 시험 장치를 이용하여 밸브시트의 마모를 시험함으로써 밸브시트의 내마모성 향상을 도모하였다. 종래의 밸브시트 마모 시험 장치는 내연기관의 연소실 흡,배기포트와 동일한 포트입구를 갖는 고정 부재를 마련하여 상기 포트입구에 밸브시트를 장착하고, 모터의 회전 운동을 직선 운동으로 전환하여 밸브가 직선 왕복운동하면서 상기 포트입구를 개폐하도록 설치한 구성이다.

이러한 구성의 밸브시트 마모 시험 장치에 의해서는 밸브가 모터에 의해 직선왕복 운동하면서 포트입구를 개폐할 때 밸브면이 밸브시트에 접촉하여 충돌하게 되고, 이를 반복적으로 수행함으로써 밸브시트의 마모를 시험하였던 것이다.

그러나 상기와 같은 종래의 밸브시트 마모 시험 장치는 단순히 밸브면에 밸브시트가 접촉하여 충돌하는 것에 의해 밸브시트를 시험하는 것이므로, 밸브시트가 실제로 사용되는 내연기관의 연소실조건과는 전혀 상이하고, 다양한 조건하에서 시험하는 것이 불가능하다. 따라서 실제 연소실내의 조건을 고려하지 않은 상태이므로 정확한 시험 결과를 얻을 수 없고, 다양한 조건에서 시험할 수 없기 때문에 밸브시트의 내열성 및 내마모성 향상에 충분히 기여할 수 없었던 것이며, 이로써 밸브시트의 개발에 많은 시간과 경제적 손실을 가져오는 문제점이 있었던 것이다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 밸브시트의 마모 시험을 실제 밸브시트가 사용되는 연소실내의 조건과 동일하게 갖추고 실시할 수 있도록 함으로써 시험에 대한 정확한 결과를 얻을 수 있고, 시험 조건을 다양하게 변경 원하는 시험 결과를 얻을 수 있도록 함으로써 밸브시트의 내마모성 및 내열성을 보다 향상시키는데 기여할 수 있으며, 밸브시트의 개발기간을 단축시켜 시간과 경제적 손실을 줄일 수 있는 내연기관의 밸브시트 마모 시험장치를 제공하는데 있다.

상기의 목적은 내연 기관의 흡,배기포트에 설치되는 밸브시트의 마모를 시험하기 위한 장치에 있어서, 상기 밸브시트가 고정되는 밸브시트 자리홈을 형성한 고정부재와, 상기 고정부재 중앙에 직선이동 가능하게 설치되고 상기 밸브시트와 접촉하도록 된 밸브와, 상기 밸브를 직선왕복 운동시켜 밸브시트와 충돌시키는 구동수단과, 상기 구동수단의 속도를 조절하기 위한 변속수단과, 상기 밸브의 헤드부를 가열하기 위한 히터를 포함하여 되는 내연기관의 밸브시트 마모 시험 장치에 의해 달성될 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 내연기관의 밸브시트 마모 시험 장치를 첨부도면에 의하여 상세하게 설명한다. 제1도는 본 발명에 따른 밸브시트 마모 시험 장치를 나타낸 구조도로서, 본 발명의 밸드시트 마모 시험 장치는 밸브시트(1)를 고정하기 위한 고정부재(2)와 상기 밸브시트(1)와 충돌하여 밸브시트(1)를 마모시키는 밸브(3)와, 상기 밸브(3)를 직선 왕복 운동시키는 구동수단으로 이루어진다.

고정부재(2)는 연소실의 흡,배기포트와 동일한 입구구조로 형성되는 것으로, 밸브시트(1)가 고정되는 밸브시트 자리홈(4)과 이 홈(4) 중앙에 밸브(3)의 직선운동을 가이드하는 가이드구멍(5)을 형성한다. 그리고 상기 고정부재(2)는 베이스(6)에 설치된 지지대(7)상에 고정 설치되며, 시험하기 위한 밸브시트(1)의 크기에 따라 교체할 수 있도록 하는 것이 좋다.

밸브(3)는 경도가 높은 시험용으로서 가이드구멍(5)에 관통되고 직선이동 가능하게 설치되어 밸브면(8)이 장착된 밸브시트(1)와 접촉 가능하게 되며, 하부는 지지대(7) 저면에 고정된 지지부재(9)에 의해 지지되도록 한다.

구동수단은 지지대(7)에 설치된 축(10)을 중심으로 시소 운동하는 록커아암(11)과, 회전운동으로 상기 록커 아암(11)은 시소 운동시키는 캠(12)과, 지지대(7)의 일측에 설치되어 상기 캠(12)에 회전력을 제공하는 모터(13)로 구성되는 것으로, 록커 아암(11)의 일단은 캠(12)과 연동하도록 접촉시키며, 타단은 밸브(3)의 하단과 연동하도록 접촉시키며, 지지부재(9)와 밸브(3)의 하단 사이에 스프링(14)을 설치하여 록커 아암(11)의 시소 운돔에 따른 밸브(3)의 왕복운동시 신속한 복원력을 제공한다.

또한 상기 캠(12)과 록커 아암(11) 그리고 밸브(3)등의 습동부위에 윤활 및 냉각을 위한 수단이 구비된 것으로, 윤활 및 냉각 수단은 상기 캠(12), 록커 아암(11), 밸브(3)의 습동부가 잠기도록 오일(15)을 가득 채운 오일팬(16)과 상기 오일팬(16)으로 오일(15)을 공급하는 오일저장탱크(17)와, 상기 어일팬(16)과 오일저장탱크(17)내의 오일(15)이 순환할 수 있도록 통로를 제공하는 오일순판파이프(18)와, 상기 오일(15)을 강제 순환시키는 오일 펌프(19)로 이루어진다.

또한 본 발명은 상기 구동수단에 의해 직선 왕복 운동하는 밸브(3)의 왕복운동속도를 조절하는 변속수단과, 밸브(3)의 헤드부를 가열하기 위한 히터(20)를 구비한다. 변속수단은 내부에 다수개의 변속기어들(도시 안됨)로 구성된 통상의 회전수 변속기(21)로서, 모터(13)와 벨트(22)(23) 및 벨트풀리(24)로 연동하도록 설치된 것이고, 이는 모터(13)의 회전수 를 변속하여 캠(12)에 전달시킨다.

히터(20)는 밸브(3)가 연소실 내의 온도조건과 동일한 상태에서 작동하도록 설치되는 것으로, 밸브(3)의 헤드부를 가열하여 온도를 높일 수 있도록 한다. 그리고 밸브시트(1)와 밸브(3)가 설치되는 고정부재(2)는 케이스(25)내에서 밀폐상태로 있고, 케이스(25) 일측에는 케이스(25)내의 온도를 검출하기 위한 온도감지센서(26)를 설치하며, 케이스(25)의 일측에는 시험 과정을 시험자가 육안으로 관측 가능하도록 내열성이 우수하고 투명한 재질의 관측창(27)을 설치한다.

또한 본 발명은 전자제어부(38)가 구비되어 있고, 전자제어부(28)는 모터(13), 회전수 변속기(21), 오일순환펌프(19), 히터(20)를 제어하는 것으로, 모터(13)와 회전수 변속기(21)를 제어하여 밸브시트(1) 마모시험에 필요한 조건의 회전수를 자동적으로 모드(Mode) 전환시키고, 온도감지센서(26)로부터 감지된 케이스(25)내의 온도를 입력받아 히터(20)를 제어함으로써 케이스(25)내의 온도를 시험 온도조건에 따라 조절한다.

그리고, 전자제어부(28)의 일측에 케이스(25)내의 시험 온도와 캠(12)의 회전수를 시험자가 육안으로 확인할 수 있도록 회전계(29)와 온도계(30)를 각각 설치한 구성이다.

이러한 구성의 본 발명은 시험하기 위한 밸브시트(1)를 고정부재(2)의 밸브시트자리홈(4)에 고정하고, 전자제어부(28)를 통해 모터(13)를 구동시키게 되면, 모터(13)의 회전력은 회전수 변속기(21)를 통해 시험에 적절한 회전수로 변속되어 캠(12)에 전달되는 것이고, 캠(12)이 회전하는 것에 의해 록커 아암(11)이 축(10)을 중심으로 시소 운동하게 된다.

따라서 상기 록커 아암(11)의 일단과 하단이 접촉되어 있는 밸브(3)가 직선 왕복 운동하게 되는 것이고, 이로써 밸브면(8)이 밸브시트(1)에 반복적으로 접촉됨으로 밸브시트(1)의 마모 시험이 수행되어 지는 것이다. 이 때 상기 캠(12), 록커 아암(11), 밸브(3)의 습동부는 윤활 및 냉각수단인 오일팬(16)의 오일(15)에 잠겨 있는 것이므로 작동 중에 발생되는 열을 냉각시킬 수 있는 것이고, 오일(15)은 상기 구동부품들의 윤활작용을 하므로 동작이 원활하게 한다.

또한 본 발명은 밸브시트(1)의 시험을 내연기관의 연소실 흡,배기포트에 밸브시트를 설치하여 실제 사용하는 것과 동일한 조건하에서 시험할 수 있다. 즉 전자제어부(28)를 통해 모터(13)의 회전수 변속기(21)를 제어하여 캠(12)의 회전수를 시험에 필요한 회전 모드로 자동 전환시켜 속도를 조절한다. 또한 히터(20)를 작동시켜 밸브(3)의 헤드부를 가열함으로써 케이스(25)내의 온도를 시험조건에 맞는 온도로 높일 수 있고, 온도감지센서(26)로부터 감지된 케이스(25)내의 온도를 입력받아 항상 케이스(25)내의 온도를 감지하면서 히 터(20)를 제어하므로 일정한 온도를 유지할 수 있다. 따라서 밸브시트(1)를 다양한 조건하에서 여러 형태로 시험할 수 있다, 또한 밸브시트(1)의 크기에 따라 고정부재(2)를 교체할 수 있으며, 밸브시트(1)의 크기 또는 재질에 따라서도 시험조건을 여러 형태로 달리하여 시험할 수 있다.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 내연기관의 밸브시트 마모 검사 장치에 의하면, 밸브의 왕복운동 속도가 조절되고, 케이스내의 온도가 조절되는 것에 의해 실제로 연소실에 설치된 상태와 동일한 조건 하에서 시험하는 것이 가능하게 되고, 시험 조건을 다양하게 할 수 있다. 따라서 정화하고 다양한 시험 결과가 얻어지므로 밸브시트의 내열성 및 내마모성 향상에 기여할 수 있고, 개발 기간이 단축되어 시간 및 경제적 손실을 줄일 수 있는 산업상 유용한 발명인 것이다.

Claims (5)

1. 내연기관의 흡,배기포트에 설치되는 밸브시트의 마모를 시험하기 위한 장치에 있어서, 상기 밸브시트가 고정되는 밸브시트자리홈을 형성한 고정부재와, 상기 고정부재 중앙에 직선이동하게 설치되고 상기 밸브시트와 접촉하도록 된 밸브와, 상기 밸브를 직선왕복 운동시켜 밸브시트와 충돌시키는 구동 수단과, 상기 구동수단의 속도를 조절하기 위한 회전수 변속기와 상기 밸브의 헤드부를 가열하기 위한 히터를 포함하여 되는 내연 기관의 밸브시트 마모 시험 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 구동수단의 습동부에서 발생하는 열을 냉각시킴과 동시에 습동부의 윤활 작용을 하는 윤활 및 냉각수단을 더 포함하여 되는 내연 기관의 밸브시트 마모 시험 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 고정부재, 밸브, 히터가 케이스에 의해 밀폐되는 내연 기관의 밸브시트 마모 시험 장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 케이스에 내부를 관측할 수 있도록 관측창을 형성하여 되는 내연 기관의 밸브시트 마모 시험 장치.
5. 제3항에 있어서, 상기 모터, 회전수 변속기, 히터를 자동 제어하는 전자제어부를 더 포함하여 되는 내연기관의 밸브시트 마모 시험 장치.