KR100220471B1 - 실린더와 피스톤 링 사이의 마찰력 측정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엔진의 성능에 큰 영향을 주는 실린더와 피스톤 링의 마찰을 저감시키기 위한 시스템에 관한 것으로서, 빠른 속도로 상하 이동되는 피스톤에 삽입된 피스톤 링과 실린더 사이의 마찰력을 직접 측정하는 것은 거의 불가능한 문제점이 있기 때문에, 피스톤 링과 실린더 사이에 마찰력을 발생시키는 마찰력 발생장치(12)와, 상기 마찰력 발생장치(12)를 구동시키는 구동부(11)와, 상기 마찰력 발생장치(12)에 유압을 공급하는 유압 펌프(13)와, 상기 마찰력 발생장치(12)에서 발생된 진동을 감지하는 로드 셀(14)과, 상기 로드 셀(14)을 지지하는 브라켓(14')으로 구성된 마찰력 측정부(10)와, 마찰력 측정부(10)에서 감지된 마찰력을 시험자가 확인할 수 있도록 나타내는 표시부(20)로 구성됨으로써, 실린더 라이너(12b)의 외주면에 형성된 유막의 진동을 감지하고 이를 마찰력으로 계산하여 모니터(24)에 나타내므로 둘 사이의 마찰력을 정확히 알 수 있어 윤활 특성에 따른 최적의 윤활이 이루어져 엔진의 성능향상을 기대할 수 있는 실린더와 피스톤 링 사이의 마찰력 측정장치에 관한 것이다.

Description

실린더와 피스톤 링 사이의 마찰력 측정장치

본 발명은 내연 기관의 실린더와 피스톤 링 사이의 윤활 특성을 규명하여 엔진의 성능을 향상시키기 위한 실린더와 피스톤 링 사이의 마찰력 측정장치에 관한 것으로서, 특히 실린더 라이너의 외주면에 동일한 유압을 가하여 마찰력에 의한 진동을 측정함으로써 마찰력의 크기를 측정할 수 있는 실린더와 피스톤 링 사이의 마찰력 측정장치에 관한 것이다.

피스톤과 실린더 사이에서 발생되는 마찰력을 측정하는 것은 피스톤과 실린더 사이의 윤활 특성을 규명하는데 있어서 매우 중요한 문제이고, 상기한 윤활 특성은 엔진의 성능 향상에 큰 영향을 끼치게 된다. 특히, 피스톤의 상단에 설치되어 상기 실린더의 내벽에 밀착되어 상하 이동되는 피스톤 링과 실린더 사이의 윤활은 피스톤의 이동 속도등 엔진의 성능에 큰 영향을 주게 된다.

그러나, 빠른 속도로 상하 이동되는 피스톤에 삽입된 피스톤 링과 실린더 사이의 마찰력을 직접 측정하는 것은 거의 불가능하다. 결국, 피스톤 링과 실린더 사이의 마찰력을 측정하는 방법은 직접적이 아닌 간접적인 측정방법을 택해야만 한다.

본 발명은 실린더의 주위로 일정한 유압을 가하고 피스톤을 왕복시킨 후 유압유에서 발생되는 진동을 측정하여 이를 마찰력으로 환산ㆍ출력함으로써 피스톤 링과 실린더 사이의 윤활 특성을 규명하여 엔진의 성능 향상을 꾀할 수 있는 실린더와 피스톤 링 사이의 마찰력 측정장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

제1도는 본 발명에 의한 실린더와 피스톤 링 사이의 마찰력 측정장치가 개략적으로 도시된 블록도.

제2도는 본 발명의 요부 구성인 마찰력 측정부가 도시된 구성도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 마찰력 측정부 11 : 구동부

11a : 구동 모터 11b : 회전 원판

11c : 커넥팅 로드 12 : 마찰력 발생장치

12a : 피스톤 12a' : 피스톤 링

12b : 실린더 라이너 12c : 실린더 지지통

12d : 유압 공급통로 12e : 드레인 홀

12f : 정압 베어링 13 : 유압 펌프

14 : 로드 셀 20 : 표시부

21 : 증폭기 22 : A/D 변환기

23 : 컴퓨터 24 : 모니터

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 피스톤 링과 실린더 사이에 마찰력을 발생시키는 마찰력 발생장치와, 상기 마찰력 발생장치를 구동시키는 구동부와, 상기 마찰력 발생장치에 유압을 공급하는 유압 펌프와, 상기 마찰력 발생장치에서 발생된 진동을 감지하는 로드 셀과, 상기 로드 셀을 지지하는 브라켓으로 구성되어 피스톤 링과 실린더 사이의 마찰력을 측정하는 마찰력 측정부와, 상기 마찰력 측정부에서 감지된 마찰력을 시험자가 확인할 수 있도록 나타내는 표시부로 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 표시부는 상기 로드 셀에서 감지된 진동에 의한 신호를 증폭시키는 증폭기와, 상기 증폭기의 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환시키는 A/D 변환기와, 상기 A/D 변환기의 디지털 신호를 이용하여 마찰력을 계산하는 컴퓨터와, 상기 컴퓨터에서 계산된 수치를 출력하는 디스플레이 장치로 구성된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 실린더와 피스톤 링 사이의 마찰력 측정장치는 제1도에 도시된 바와 같이 유체의 진동을 이용하여 피스톤 링(12a')과 실린더 사이의 마찰력을 측정하는 마찰력 측정부(10)와, 상기 마찰력 측정부(10)에서 감지된 마찰력을 시험자가 확인할 수 있도록 나타내는 표시부(20)로 구성된다.

상기 마찰력 측정부(10)는 피스톤 링(12a')과 실린더 사이에 마찰력을 발생시키는 마찰력 발생장치(12)와, 상기 마찰력 발생장치(12)를 구동시키는 구동부(11)와, 상기 마찰력 발생장치(12)에 유압을 공급하는 유압 펌프(13)와, 상기 마찰력 발생장치(12)에서 발생된 진동을 감지하는 로드 셀(14)과, 상기 로드 셀(14)을 지지하는 브라켓(14')으로 구성된다. 또, 상기 표시부(20)는 상기 로드 셀(14)에서 감지된 진동에 의한 신호를 증폭시키는 증폭기(AMP; 21)와, 상기 증폭기(21)의 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환시키는 A/D 변환기(22)와, 상기 A/D 변환기(22)의 디지털 신호를 이용하여 마찰력을 계산하는 컴퓨터(23)와, 상기 컴퓨터(23)에서 계산된 출력값을 화면으로 나타내는 모니터(24)로 구성된다.

이때, 상기 모니터(24)를 사용하는 대신에 컴퓨터(23)에서 계산된 출력값을 인쇄용지에 인쇄하여 나타내는 프린터(미 도시)가 사용되기도 한다.

상기 마찰력 발생장치(12)는 엔진에서 사용되는 실린더 라이너(12b)와, 상기 실린더 라이너(12b)의 내부에서 상하 이동되고 상측에 피스톤 링(12a')이 삽입된 피스톤(12a)과, 내주면에 유막이 형성되고 유압 펌프(13)에서 가압된 유압유가 공급 및 배출되는 유압 공급통로(12d)와 드레인 홀(12e)이 형성된 실린더 지지통(12c)과, 상기 유압 공급통로(12d)와 유막 사이에 설치된 정압 베어링(12f)으로 구성되고, 상기 구동부(11)는 구동 모터(11a)에 의해 회전되어 상기 피스톤(12a)을 상하 이동시키는 회전 원판(11b)과, 일단이 상기 피스톤(12a)과 힌지 결합되고 타단은 상기 회전 원판(11b)의 가장자리에 힌지 결합되는 커넥팅 로드(11c)로 구성된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 실린더와 피스톤 링 사이의 마찰력 측정장치는 상기 구동부(11)에 의해 마찰력 발생장치(12)가 구동되고 유압 펌프(13)가 마찰력 발생장치(12)의 외주면에 일정크기의 유압을 가한 후 유압유의 진동을 측정하여 마찰력으로 환산하여 이를 모니터(24)에 표시하게 된다.

상기 실린더 지지통(12c)에 실린더 라이너(12b)를 삽입하고 유압 공급통로(12d)를 통해 유압유를 공급하면, 상기 정압 베어링(12f)에 의해 실린더 라이너(12b)의 외주면에 일정한 유압이 발생됨과 동시에 유막이 형성된다. 이때, 과다 주입된 유압유는 상기 드레인 홀(12e)을 통해 배출되어 실린더 라이너(12b)의 외주면에는 항상 일정한 압력이 유지된다.

상기 구동 모터(11a)에 의해 회전 원판(11b)이 회전되면 피스톤(12a)이 실린더 라이너(12b)의 내면을 따라 상하 이동하게 된다. 피스톤(12a)이 상하 이동되면 상기 피스톤 링(12a')과 실린더 라이너(12b) 사이에는 마찰에 의한 진동이 발생된다. 상기한 진동은 실린더 라이너(12b)의 외주면에 형성된 유막에 의해 상측으로 전달되고, 상기 로드 셀(14)은 유압유의 진동을 감지하게 된다.

상기 로드 셀(14)에서 감지된 진동은 증폭기(21)를 지나면서 증폭되고, 상기 A/D 변환기(22)를 지나면서 디지털 신호로 변환된다. 상기 컴퓨터(23)는 A/D 변환기(22)의 디지털 신호를 기초로 하여 마찰력을 계산하게 되고, 계산된 출력값은 디스플레이 장치인 모니터(24)에 화면으로 나타나거나 프린터(미 도시)에 의해 인쇄되어 나타난다.

이와 같이, 본 발명의 실린더와 피스톤 링 사이의 마찰력 측정장치는 실린더 라이너의 외주면에 형성된 유막의 진동을 감지하고 이를 마찰력으로 계산하여 모니터에 나타내므로 둘 사이의 마찰력을 정확히 알 수 있어 윤활 특성에 따른 최적의 윤활이 이루어져 엔진의 성능향상을 기대할 수 있는 이점이 있다.

Claims (6)

1. 피스톤 링과 실린더 사이에 마찰력을 발생시키는 마찰력 발생장치와, 상기 마찰력 발생장치를 구동시키는 구동부와, 상기 마찰력 발생장치에 유압을 공급하는 유압 펌프와, 상기 마찰력 발생장치에서 발생된 진동을 감지하는 로드 셀과, 상기 로드 셀을 지지하는 브라켓으로 구성되어 피스톤 링과 실린더 사이의 마찰력을 측정하는 마찰력 측정부와, 상기 마찰력 측정부에서 감지된 마찰력을 시험자가 확인할 수 있도록 나타내는 표시부로 구성된 것을 특징으로 하는 실린더와 피스톤 링 사이의 마찰력 측정장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 마찰력 발생장치는 엔진에서 사용되는 실린더 라이너와, 상기 실린더 라이너의 내부에서 상하 이동되고 상측에 피스톤 링이 삽입된 피스톤과, 내주면에 유막이 형성되고 유압 펌프에서 가압된 유압유가 공급 및 배출되는 유압 공급통로와 드레인 홀이 형성된 실린더 지지통과, 상기 유압 공급통로와 유막 사이에 설치된 정압 베어링으로 구성된 것을 특징으로 하는 실린더와 피스톤 링 사이의 마찰력 측정장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 구동부는 구동 모터에 의해 회전되어 상기 피스톤을 상하 이동시키는 회전 원판과, 일단이 상기 피스톤과 힌지 결합되고 타단은 상기 회전 원판의 가장자리에 힌지 결합되는 커넥팅 로드로 구성된 것을 특징으로 하는 실린더와 피스톤 링 사이의 마찰력 측정장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 표시부는 상기 로드 셀에서 감지된 진동에 의한 신호를 증폭시키는 증폭기와, 상기 증폭기의 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환시키는 A/D 변환기와, 상기 A/D 변환기의 디지털 신호를 이용하여 마찰력을 계산하는 컴퓨터와, 상기 컴퓨터에서 계산된 수치를 출력하는 디스플레이 장치로 구성된 것을 특징으로 하는 실린더와 피스톤 링 사이의 마찰력 측정장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 디스플레이 장치는 컴퓨터에서 계산된 출력값을 화면으로 나타내는 모니터가 사용되는 것을 특징으로 하는 실린더와 피스톤 링 사이의 마찰력 측정장치.
6. 제4항에 있어서, 상기 디스플레이 장치는 컴퓨터에서 계산된 출력값을 인쇄용지에 인쇄하는 프린터가 사용되는 것을 특징으로 하는 실린더와 피스톤 링 사이의 마찰력 측정장치.