KR100207769B1 - 엔진 피스톤 링의 마찰력 측정 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 엔진 피스톤 링의 마찰력 측정 장치에 관한 것으며, 측정되는 실린더 블록(3)의 보어를 제외한 모든 부분을 밀봉하도록 실린더 블록(3)의 상면에 체결되는 커버 플레이트(5), 측정되는 실린더 블록(3)의 좌우측면에 벽면(13)을 따라 일정한 간격으로 형성된 나사공들(7)에 실린더 블록(3)의 벽면과 동일면상에 위치하도록 체결되는 나사가 형성된 다수의 갭센서(9), 및 상기 센서(9)에 의해 측정된 마찰력을 표시하는 표시수단(11)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 피스톤에 설치된 피스톤 링과 실린더 블록 사이의 마찰력을 측정하는 피스톤 링의 마찰력 측정 장치가 제공되고, 이로써 엔진의 개발 단계에서 피스톤 링(19)과 실린더 블록(3)의 벽(13) 사이의 마찰력을 측정하여 측정된 결과를 개발 엔진에 맞는 최적의 피스톤 링을 선정하는 데 반영할 수 있음으로, 엔진의 오일 소모량을 저감시키고, 엔진의 내구성을 향상시킬 수 있으며, 엔진 소음을 저감할 수 있는 효과가 있다.
Description
[기술 분야]
본 발명은 엔진 피스톤 링의 마찰력 측정 장치에 관한 것이며, 보다 상세하게는 피스톤의 둘레에 삽입되어 실린더 블록과 피스톤 사이의 틈새를 밀봉하도록 설치되는 피스톤 링이 실린더 벽에 작용하는 마찰력을 측정하여 최적의 피스톤과 링 결합체를 설계하는 데 사용되는 피스톤 링의 마찰력 측정 장치에 관한 것이다.
[종래 기술]
주지하는 바와 같이, 차량의 엔진의 실린더 블록과 실린더 헤드에 의해 규정되는 연소실 공간으로 흡입된 연료 혼합 가스를 피스톤에 의해 압축하여 연소시키고, 연소 가스의 열에너지를 피스톤의 직선운동으로 전달하여, 커넥팅 로드에 의해 트랭크 축의 회전 운동으로 전환하는 원리에 의해 작동된다.
엔진의 최적의 성능을 발휘하기 위해서는, 여러 가지 요건이 구비되어야 하지만, 그 중에서도 연소실의 연소 가스 폭발력이 최대한으로 피스톤의 상하 운동으로 전환되도록 할 것과, 엔진의 각종 운동 부품간의 마찰 저항이 최소화되도록 할 것이 요망된다.
보다 상세히 설명하면, 효율적인 엔진 출력을 위해서는, 먼저 연소 가스가 실린더 블록과 피스톤 사이의 틈새를 통해 연소실로부터 크랭크 케이스로 누출되는 것을 차단하여야 한다. 이를 위해 피스톤에는 그 외주에 형성되어 있는 링홈에 가스 누출을 방지하는 압축링을 설치하고 있으며, 이로써 연소실을 가능한 한 기밀상태로 유지하고 있다.
한편, 엔진은 그 작동 중에 실린더 블록, 실린더 헤드, 피스톤, 커넥팅 로드 등의 운동 부품들 간에 필연적으로 마찰이 발생한다. 이와 같이 엔진 작동 중에 일어나는 부품간의 모든 마찰은 하나의 저항으로 작용하여 엔진의 출력을 저하시키는 원인이 될 뿐만 아니라 부품들을 마모시켜 엔진의 수명을 단축시키고 엔진 성능을 저하시키게 된다.
따라서, 엔진에는 이런 운동 부품들의 마찰에 의한 엔진 출력의 저감과 부품 마모를 최소화하기 위해, 상기한 운동 부품들의 접동 부분에 윤활유를 공급하는 윤활 장치가 구비되어 있다. 피스톤에 의해 계속적인 마찰 접촉을 받는 실린더 블록의 벽에도 당연히 윤활유가 공급되어 마찰 저항을 최소화하고 있다.
그러나 실린더 블록의 벽에 공급된 윤활유는 피스톤의 상하운동에 따라 연소실로 유입되어 연료와 함께 연소되며, 이로 인해 윤활유 소비량이 증가되고 유독성 매연이 방출되게 된다. 따라서 피스톤에는 실린더 블록의 벽에 묻어 있는 오일을 긁어내려 연소실로 유입되지 못하게 하는 오일링이 상기한 압축링의 하부에 끼워져 있다.
상술한 바와 같은 작용을 하는 압축링과 오일링이 피스톤에 삽입되어 소정의 기능을 제대로 수행하기 위해서는, 피스톤 링과 실린더 블록의 보어 벽 사이의 접촉 관계가 매우 중요하다. 즉 피스톤 링이 피스톤과 실린더 블록 벽 사이에 너무 타이트하게 끼워져서 피스톤 링이 실린더 벽을 강하게 가압하면 기밀과 오일 제거 성능은 향상될 수 있다고 하더라도 피스톤 링과 실린더 블록 벽과의 마찰 작용 때문에 실린더 블록과 피스톤 링의 조기 마모를 일으킬 뿐만 아니라 마찰 저항에 의한 엔진 출력 저하를 유발한다.
반대로 피스톤 링과 실린더 블록 사이의 틈새를 넉넉하게 하면 전술한 마모와 출력 저하의 문제점은 감소된다고 하더라도 피스톤 일의 본래의 기능을 제대로 수행할 수 없게 되어 연소가스 누출과 연소실로의 윤활유 유입 등의 현상을 일으켜 결국 엔진 성능의 저하를 유발한다.
따라서 피스톤 링은 실린더 블록에 대해 적절한 정도의 접촉 관계를 유지하여야 한다. 엔진을 개발 및 설계함에 있어서 피스톤 링과 실린더 블록 사이의 접촉관계가 바람직하게 유지되고 있는가, 즉 피스톤 링이 엔진의 출력을 최적화하고 오일 소모와 엔진의 마모를 최소화할 수 있는 상태로 되어 있는가를 측정하기 위한 방법의 하나로서는, 피스톤 링이 실린더 벽에 가하는 마찰력을 측정하여 이를 소정의 이론 값에 대비하여 보는 방법이 사용될 수 있을 것이다. 그러나, 지금까지 피스톤 링의 마찰력을 측정할 수 있는 장치는 개발되어 있지 않은 실정이다.
따라서 본 발명의 목적은, 상기한 기술적인 배경 하에서 엔진의 개발 단계에서 피스톤 링과 실린더 벽 사이의 마찰력을 측정하여 측정된 결과를 개발 엔진에 맞는 최적의 피스톤 링을 선정하는 데 반영하므로써 엔진이 최적의 성능을 발휘하도록 하고자 하는 것이다.
제1도는 본 발명에 따른 피스톤 링의 마찰력 측정 장치가 구비된 시험 엔진의 단면도.
제2도는 제1도 시험 엔진의 평면도.
제3도는 갭센서 설치부의 상세도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 엔진 3 : 실린더 블록
3 : 커버 플레이트 7 : 나사공
9 : 갭센서 11 : 표시수단
13 : 실린더 블록의 벽 15 : 전선
17 : 피스톤 19 : 피스톤 링
상기한 본 발명의 목적은, 피스톤 링과 실린더 블록의 벽 사이에 계면에 갭센서를 설치하여 마찰력을 측정하고, 측정된 마찰력 데이타를 최적의 피스톤 링을 설계하는 데 반영할 수 있도록 함으로써 달성된다.
보다 구체적으로 본 발명의 목적은, 측정되는 실린더 블록의 보어를 제외한 모든 부분을 밀봉하도록 실린더 블록의 상면에 체결되는 커버 플레이트, 측정되는 실린더 블록의 좌우측면에 벽면을 따라 일정한 간격으로 형성된 나사공들에 실린더 블록의 벽면과 동일면상에 위치하도록 체결되는 나사가 형성된 다수의 갭센서, 및 상기 센서에 의해 측정된 마찰력을 표시하는 표시수단을 포함하는 것을 특징으로 하는, 피스톤에 설치된 피스톤 링과 실린더 블록 사이의 마찰력을 측정하는 피스톤 링의 마찰력 측정 장치에 의해 달성된다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 따른 피스톤 링의 마찰력 측정 장치를 상세히 설명한다. 이하의 구체예는 본 발명에 따른 피스톤 링의 마찰력 측정 장치를 예시적으로 설명하는 것일 뿐, 본 발명의 범위를 제한하는 것이 아니다.
제1도는 본 발명에 따른 피스톤 링의 마찰력 측정 장치가 구비된 시험 엔진의 단면도, 제2도는 제1도 시험 엔진의 평면도, 제3도는 갭센서 설치부의 상세도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 피스톤 링의 마찰력 측정 장치는, 시험 엔진(1)의 실린더 중에 측정을 받는 실린더 블록(3)의 상면에 체결되는 커버 플레이트(5), 측정되는 실린더 블록(3)의 좌우측면에 형성된 나사공(7)들에 체결되는 다수의 갭센서(9), 및 측정된 마찰력을 표시하는 표시수단(11)을 포함하는 구성으로 되어 있다.
상기 커버 플레이트(5)는 측정되는 실린더 블록(3)의 보어를 제외한 모든 부분, 즉 인접한 좌우 실린더 블록, 흡배기 밸브 스템 설치구, 및 유압식 래시 어져스터(HLA)의 오일 공급구 등을 밀봉하도록 실린더 블록(3)의 상면에 나사 체결된다.
피측정 실린더 블록(3)의 좌우측면에 벽면(13)에는 일정한 간격으로 나사공(7)이 형성되어 있으며, 이들 각각의 나사공(7)에는 실린더 블록(3)의 벽면(13)과 동일면상에 위치하도록 인덕턴스 타입의 갭센서(9)가 나사 체결되어 있다. 갭센서(9)의 둘레에는 상기 나사공(7)에의 나사 체결을 위한 나사가 형성되어 있다.
센서들(9)에 의해 측정된 전기적 신호값은 전선(15)을 통해 표시수단(11)에 전달되어 마찰력으로 전환된 후 디지털 또는 아날로그 식으로 표시된다.
따라서 피스톤(17)이 실린더 블록(3)에 끼워진 상태에서 피스톤(17)에 장착된 피스톤 링(19)과 실린더 블록(3) 사이의 마찰력은 실린더 블록(3)의 벽면(13)에 설치된 갭센서(9)에 의해 측정되어 표시수단(11)에 표시된다.
본 발명에 따른 피스톤 링의 마찰력 측정 장치는 하나의 피스톤 링(19)에 대한 마찰력을 측정하는 것이므로, 본 측정을 행할 때에는 피스톤에 단 하나의 링만을 장착하고 테스트한다. 이렇게 측정된 피스톤 링(19)의 마찰력 값은 개발된 엔진에 대한 최적의 피스톤 링을 선정하는 데 기준이 되는 데이터로서 활용될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명에 따른 피스톤 링의 마찰력 측정 장치에 의하면, 엔진의 개발 단계에서 피스톤 링과 실린더 벽 사이의 마찰력을 측정하여 측정된 결과를 개발 엔진에 맞는 최적의 피스톤 링을 선정하는 데 반영할 수 있음으로, 엔진의 오일 소모량을 저감시키고, 엔진의 내구성을 향상시킬 수 있으며, 엔진 소음을 저감할 수 있는 효과가 있다.
Claims (1)
- 측정되는 실린더 블록의 보어를 제외한 모든 부분을 밀봉하도록 실린더 블록의 상면에 체결되는 커버 플레이트, 측정되는 실린더 블록의 좌우측면에 벽면을 따라 일정한 간격으로 형성된 나사공들에 실린더 블록의 벽면과 동일면상에 위치하도록 체결되는 나사가 형성된 다수의 갭센서, 및 상기 센서에 의해 측정된 마찰력을 표시하는 표시수단을 포함하는 것을 특징으로 하는, 피스톤에 설치된 피스톤 링과 실린더 블록 사이의 마찰력을 측정하는 피스톤 링의 마찰력 측정 장치.
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| KR1019970017909A KR100207769B1 (ko) | 1997-05-09 | 1997-05-09 | 엔진 피스톤 링의 마찰력 측정 장치 |
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