KR100427329B1 - Measuring system of cylinder lifting - Google Patents
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Abstract
베이스 플레이트 상에서 엔진의 운전 없이도 실제 엔진 운전조건에 거의 동일한 정도의 시험환경을 제공하여 실린더 헤드의 거동량을 정확하게 측정할 수 있도록 하는 실린더 헤드 거동 측정시스템을 제공할 목적으로,In order to provide a cylinder head behavior measuring system that provides a test environment of approximately the same as actual engine operating conditions without the operation of the engine on the base plate to accurately measure the behavior of the cylinder head,
베이스 프레이트 상에 실린더 헤드와 실린더 블록 및 피스톤을 포함하여 조립된 상태의 엔진으로 고정지그를 통하여 고정되는 피시험체와; 상기 피시험체의 상기 실린더 블록과 실린더 헤드의 각 냉각수 입구와 냉각수 출구에 냉각수 관로를 통하여 연결되어 엔진의 운전조건에 맞게 냉각수의 온도를 조절하여 공급하는 냉각수 온도 조절기와; 상기 피시험체의 상기 실린더 블록과 실린더 헤드의 각 엔진오일 입구와 엔진오일 출구에 엔진오일 관로를 통하여 연결되어 엔진의 운전조건에 맞게 엔진 오일의 온도를 조절하여 공급하는 오일 온도 조절기와; 상기 엔진의 폭발력을 제공하도록 엔진의 연소압력에 상응하는 고압의 공압을 생성하는 공압펌프와; 상기 공압펌프에서 생성된 공압을 실린더 헤드의 각 스파크 플러그 장착구를 통하여 공급할 수 있도록 공압펌프와 연결되어 상기 각 스파크 플러그 장착구에 연결되는 다수의 분기관로과; 상기 각 분기관로 상에 장착되어 각 분기관로를 엔진의 연소실 폭발순서에 따라 순차적으로 개폐시키는 다수개의 솔레노이드 밸브와; 상기 피시험체의 실린더 헤드와 실린더 블록 사이의 다수의 개소에 설치되어 실린더 헤드와 실린더 블록간의 거리에 따른 전압신호를 출력하여 실린더 헤드의 거동량을 산출하는 비접촉식 변위 측정계를 포함하는 실린더 헤드 거동 측정시스템을 제공한다.A test subject fixed on the base plate by a fixing jig with an engine in an assembled state including a cylinder head, a cylinder block, and a piston; A coolant temperature controller connected to each of the coolant inlet and the coolant outlet of the cylinder block and the cylinder head of the test object through a coolant pipe to adjust and supply a coolant temperature according to an engine operating condition; An oil temperature controller connected to each of the engine oil inlet and the engine oil outlet of the cylinder block and the cylinder head of the test object through an engine oil pipeline to adjust and supply the temperature of engine oil according to the operating conditions of the engine; A pneumatic pump for generating a high pressure pneumatic pressure corresponding to the combustion pressure of the engine to provide an explosion force of the engine; A plurality of branch pipes connected to the pneumatic pump and connected to the spark plug mounting holes to supply the pneumatic pressure generated by the pneumatic pump through the spark plug mounting holes of the cylinder head; A plurality of solenoid valves mounted on the branch pipes to sequentially open and close the branch pipes in accordance with the combustion chamber explosion order of the engine; A cylinder head behavior measuring system including a non-contact displacement measuring system installed at a plurality of places between the cylinder head and the cylinder block of the test object and outputting a voltage signal according to the distance between the cylinder head and the cylinder block to calculate the behavior of the cylinder head. To provide.
Description
본 발명은 실린더 헤드 거동 측정시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 베이스 플레이트 상에서 실제 엔진의 운전 없이 실린더 헤드의 거동량을 측정할 수 있도록 하는 실린더 헤드 거동 측정시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a cylinder head behavior measurement system, and more particularly, to a cylinder head behavior measurement system that enables to measure the behavior of the cylinder head on the base plate without the actual operation of the engine.
일반적으로 실린더 헤드와 실린더 블록 사이에 적용되는 가스켓(Gasket)의 개발에 있어서, 엔진의 운전 중, 실린더 헤드의 거동량은 중요한 변수로 작용할 뿐만 아니라, 실린더 헤드의 강성 측면에서도 중요한 변수로 작용한다.In general, in the development of a gasket applied between the cylinder head and the cylinder block, during operation of the engine, the cylinder head behavior not only acts as an important variable, but also acts as an important variable in terms of the rigidity of the cylinder head.
이러한 이유로 해서, 상기 실린더 헤드의 거동량을 측정할 필요가 있음에도불구하고, 종래에는 이러한 실린더 헤드 거동 측정을 위한 장치가 없어 이론에 의한 추정치를 근거로 하여 실린더 헤드 가스켓을 제작하거나, 엔진 개발시의 실린더 헤드 강성치를 설정하여 왔다.For this reason, although it is necessary to measure the behavior of the cylinder head, conventionally, there is no device for measuring the cylinder head behavior, and thus, a cylinder head gasket is manufactured on the basis of the theoretical estimate, or a cylinder in engine development. Head stiffness has been set.
그러나 상기한 바와 같은 종래의 실린더 헤드 거동량를 추정치에 의존하여 실린더 헤드 가스켓의 설계나 실린더 헤드 강성을 설정함으로 사실상 정량적인 데이터가 아니며, 이는 실제와 오차범위가 넓어 엔진오일의 누유를 초래하거나, 실린더 헤드 파손의 원인이 되는 등, 실제상황에의 적용 가능성을 평가할 수 없다 등의 문제점을 내포하고 있다.However, by designing the cylinder head gasket or setting the cylinder head stiffness based on the estimated values of the conventional cylinder head behavior as described above, it is not quantitative data. Problems such as failure of the head and the applicability to actual situations cannot be evaluated.
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 극복하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 베이스 플레이트 상에서 엔진의 운전 없이도 실제 엔진 운전조건에 거의 동일한 정도의 시험환경을 제공하여 실린더 헤드의 거동량을 정확하게 측정할 수 있도록 하는 실린더 헤드 거동 측정시스템을 제공하는 것이다.Therefore, the present invention was created to overcome the above problems, and an object of the present invention is to accurately measure the behavior of the cylinder head by providing a test environment almost equal to the actual engine operating conditions without the operation of the engine on the base plate. It is to provide a cylinder head behavior measuring system that can be used.
도 1은 본 발명에 따른 실린더 헤드 거동 측정시스템의 전체 구성도이다.1 is an overall configuration diagram of a cylinder head behavior measuring system according to the present invention.
도 2는 본 발명에 적용되는 비접촉식 변위계의 장착위치를 도시한 블록도이다.Figure 2 is a block diagram showing the mounting position of the contactless displacement meter applied to the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 실린더 헤드 거동 측정시스템의 블록 구성도이다.3 is a block diagram of a cylinder head behavior measurement system according to the present invention.
도 4는 본 발명에 따른 실린더 헤드 거동 측정시스템에 의한 측정 데이터 선도이다.4 is a measurement data diagram by the cylinder head behavior measuring system according to the present invention.
이를 실현하기 위하여 본 발명에 따른 실린더 헤드 거동 측정시스템은In order to realize this, the cylinder head behavior measuring system according to the present invention is
베이스 프레이트 상에 실린더 헤드와 실린더 블록 및 피스톤을 포함하여 조립된 상태의 엔진으로 고정지그를 통하여 고정되는 피시험체와; 상기 피시험체의 상기 실린더 블록과 실린더 헤드의 각 냉각수 입구와 냉각수 출구에 냉각수 관로를 통하여 연결되어 엔진의 운전조건에 맞게 냉각수의 온도를 조절하여 공급하는 냉각수 온도 조절기와; 상기 피시험체의 상기 실린더 블록과 실린더 헤드의 각 엔진오일 입구와 엔진오일 출구에 엔진오일 관로를 통하여 연결되어 엔진의 운전조건에 맞게 엔진 오일의 온도를 조절하여 공급하는 오일 온도 조절기와; 상기 엔진의 폭발력을 제공하도록 엔진의 연소압력에 상응하는 고압의 공압을 생성하는 공압펌프와; 상기 공압펌프에서 생성된 공압을 실린더 헤드의 각 스파크 플러그 장착구를 통하여 공급할 수 있도록 공압펌프와 연결되어 상기 각 스파크 플러그 장착구에 연결되는 다수의 분기관로과; 상기 각 분기관로 상에 장착되어 각 분기관로를 엔진의 연소실 폭발순서에 따라 순차적으로 개폐시키는 다수개의 솔레노이드 밸브와; 상기 피시험체의 실린더 헤드와 실린더 블록 사이의 다수의 개소에 설치되어 실린더 헤드와 실린더 블록간의 거리에 따른 전압신호를 출력하여 실린더 헤드의 거동량을 산출하는 비접촉식 변위 측정계를 포함한다.A test subject fixed on the base plate by a fixing jig with an engine in an assembled state including a cylinder head, a cylinder block, and a piston; A coolant temperature controller connected to each of the coolant inlet and the coolant outlet of the cylinder block and the cylinder head of the test object through a coolant pipe to adjust and supply a coolant temperature according to an engine operating condition; An oil temperature controller connected to each of the engine oil inlet and the engine oil outlet of the cylinder block and the cylinder head of the test object through an engine oil pipeline to adjust and supply the temperature of engine oil according to the operating conditions of the engine; A pneumatic pump for generating a high pressure pneumatic pressure corresponding to the combustion pressure of the engine to provide an explosion force of the engine; A plurality of branch pipes connected to the pneumatic pump and connected to the spark plug mounting holes to supply the pneumatic pressure generated by the pneumatic pump through the spark plug mounting holes of the cylinder head; A plurality of solenoid valves mounted on the branch pipes to sequentially open and close the branch pipes in accordance with the combustion chamber explosion order of the engine; And a non-contact displacement measuring system installed at a plurality of places between the cylinder head and the cylinder block of the test object and outputting a voltage signal according to the distance between the cylinder head and the cylinder block to calculate the behavior of the cylinder head.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 보다 상세히 설명한다.BEST MODE Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 실린더 헤드 거동 측정시스템의 전체 구성도이다.1 is an overall configuration diagram of a cylinder head behavior measuring system according to the present invention.
도 2는 본 발명에 적용되는 비접촉식 변위계의 장착위치를 도시한 블록도이다.Figure 2 is a block diagram showing the mounting position of the contactless displacement meter applied to the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 실린더 헤드 거동 측정시스템의 블록 구성도이다.3 is a block diagram of a cylinder head behavior measurement system according to the present invention.
도 4는 본 발명에 따른 실린더 헤드 거동 측정시스템에 의한 측정 데이터 선도이다.4 is a measurement data diagram by the cylinder head behavior measuring system according to the present invention.
상기 도 1을 통하여, 본 발명에 따른 실린더 헤드 거동 측정시스템의 구성을 살펴보면, 먼저, 피시험체(10)가 베이스 프레이트(1) 상에 실린더 헤드(3)와 실린더 블록(5) 및 피스톤(미도시)을 포함하여 조립된 상태의 엔진으로 고정지그(7)를 통하여 고정된다.Referring to the configuration of the cylinder head behavior measuring system according to the present invention through FIG. 1, first, the test object 10 is a cylinder head 3, a cylinder block 5 and a piston (not shown) on the base plate (1). It is fixed through the fixing jig (7) to the engine in the assembled state, including).
상기 피시험체(10)의 상기 실린더 블록(5)과 실린더 헤드(3)의 각 냉각수 입구(11)와 냉각수 출구(13)에는 냉각수 관로(15)를 통하여 냉각수 온도 조절기(17)가 연결되어 엔진의 운전조건에 맞게 냉각수의 온도를 조절하여 공급하게 된다.A coolant temperature controller 17 is connected to each of the coolant inlet 11 and the coolant outlet 13 of the cylinder block 5 and the cylinder head 3 of the test object 10 through a coolant pipe 15 to connect the engine. The temperature of the coolant is adjusted according to the operating conditions of the supply.
그리고 상기 피시험체(10)의 상기 실린더 블록(5)과 실린더 헤드(3)의 각 엔진오일 입구(21)와 엔진오일 출구(23)에는 엔진오일 관로(25)를 통하여 오일 온도 조절기(27)가 연결되어 엔진의 운전조건에 맞게 엔진 오일의 온도를 조절하여 공급하게 된다.An engine temperature controller 27 is connected to each of the engine oil inlet 21 and the engine oil outlet 23 of the cylinder block 5 and the cylinder head 3 of the test object 10 through an engine oil pipeline 25. Is connected to supply the engine oil temperature according to the operating conditions of the engine.
또한, 상기 피시험체(10)인 엔진의 폭발력을 제공할 수 있도록 엔진의 연소압력에 상응하는 고압의 압축공기를 생성하는 공압펌프(31)를 구비하며, 상기 공압펌프(31)에서 생성된 압축공기를 실린더 헤드(3)의 4개의 스파크 플러그 장착구 (33)를 통하여 공급할 수 있도록 상기 공압펌프(31)와 공압관로(39)로 연결되어 상기 각 스파크 플러그 장착구(33)에 분기되는 4개의 분기관로(35)가 연결된다.In addition, the pneumatic pump 31 for generating a high-pressure compressed air corresponding to the combustion pressure of the engine to provide the explosion force of the engine that is the test object 10, the compression generated by the pneumatic pump 31 4 which is connected to the pneumatic pump 31 and the pneumatic conduit 39 so as to supply air through the four spark plug mounting holes 33 of the cylinder head 3 and is branched to each of the spark plug mounting holes 33. Branch pipes 35 are connected.
이 때, 상기 공압관로(39) 상에는 에어필터(40)가 구성되어 상기 공압펌프 (31)로부터 공급되는 압축공기 내의 수분 또는 이물질을 제거하게 된다.At this time, the air filter 40 is configured on the pneumatic pipe line 39 to remove moisture or foreign matter in the compressed air supplied from the pneumatic pump 31.
그리고 상기 4개의 각 분기관로(35) 상에는 솔레노이드 밸브(37)가 각각 장착되어 각 분기관로(35)를 엔진의 연소실 폭발순서(1-3-4-2)에 따라 순차적으로 개폐시키게된다.Solenoid valves 37 are mounted on the four branch pipes 35 to open and close the branch pipes 35 in sequence according to the combustion chamber explosion order (1-3-4-2) of the engine. .
또한, 상기 피시험체(10)의 실린더 헤드(3)와 실린더 블록(5) 사이의 다수의개소에는 비접촉식 변위 측정계(41)가 설치되어 실린더 헤드(3)와 실린더 블록(5)간의 거리에 따른 전압신호를 출력하여 실린더 헤드(3)의 거동량을 산출하게되는데, 상기 비접촉식 변위 측정계(41)는 갭 센서로 이루어지는 것이 바람직하나 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 작동을 갖는 구성이면, 그 적용이 가능하다.In addition, a non-contact displacement measuring system 41 is installed at a plurality of places between the cylinder head 3 and the cylinder block 5 of the test object 10, and according to the distance between the cylinder head 3 and the cylinder block 5. The amount of motion of the cylinder head 3 is calculated by outputting a voltage signal. The non-contact displacement measuring system 41 is preferably formed of a gap sensor, but is not limited thereto. The operation of the present invention can be achieved. If it is a structure which has, the application is possible.
도 2는 이러한 비접촉식 변위 측정계(41)의 장착위치를 도시한 것으로, 상기 갭 센서(43)가 상기 실린더 헤드(3)와 실린더 블록(5) 사이에 설치되며, 이 갭 센서(43)는 케이블(45)을 통하여 외부의 측정기(47)와 연결되어 이루어진다.2 shows a mounting position of the non-contact displacement measuring system 41, wherein the gap sensor 43 is installed between the cylinder head 3 and the cylinder block 5, and the gap sensor 43 is a cable. It is connected to the external measuring device 47 through 45.
따라서 상기한 바와 같은 구성을 갖는 실린더 헤드 거동 측정시스템에 의하여, 엔진의 운전상태와 동일한 조건에서의 실린더 헤드(3)의 거동량을 측정하기 위한 작동을 도 3을 통하여 설명하면, 먼저, 공압펌프(31)에 의해 엔진의 연소실에서 발생되는 연소압에 상응하는 공압(약 180bar)을 생성하여 상기 4개의 분기관(35)로 공급한다.Therefore, the operation for measuring the behavior of the cylinder head 3 under the same condition as the operating state of the engine by the cylinder head behavior measuring system having the configuration as described above will be described with reference to FIG. By (31) generates a pneumatic pressure (about 180 bar) corresponding to the combustion pressure generated in the combustion chamber of the engine is supplied to the four branch pipe (35).
이러한 상태에서, 엔진의 연소실 폭발 순서(1-3-4-2)와 동일하게 상기 솔레노이드 밸브(37)를 개방 및 폐쇄하여 상기 공압을 연소실로 공급함으로서, 엔진을 구동시킨다.In this state, the engine is driven by opening and closing the solenoid valve 37 and supplying the pneumatic pressure to the combustion chamber in the same manner as the combustion chamber explosion sequence (1-3-4-2) of the engine.
그리고 상기한 바와 같이, 공압에 의해 구동되는 엔진의 각 냉각수 입구(11)와 엔진오일 입구(21)를 통하여 상기 냉각수 온도 조절기(17)와 오일 온도 조절기(27)에서는 엔진의 운전조건에 해당하는 냉각수 온도와 오일 온도로 냉각수와 오일을 공급하게 된다.As described above, the coolant temperature controller 17 and the oil temperature controller 27 correspond to the engine operating conditions through the coolant inlet 11 and the engine oil inlet 21 of the engine driven by pneumatic pressure. The coolant temperature and oil temperature supply coolant and oil.
이와 같은, 엔진의 구동조건을 선도로 나타내면, 도 4에서 도시한 바와 같이, 상기 연소실의 연소압력이 형성되는 시점(t1)에서, 상기 냉각수와 오일의 온도는 같이 상승하는 형태를 나타낸다.As shown in FIG. 4, the driving conditions of the engine are shown in a diagram. As shown in FIG. 4, at the time t1 at which the combustion pressure of the combustion chamber is formed, the temperatures of the cooling water and the oil are raised together.
이러한 상태에서, 상기 비접촉식 변위 측정계(41)에서는, 상기 도 4의 Head Lift량과 같이 급상승하여 일정 거동(S)을 유지하는 실린더 헤드(3)의 거동량을 나타낸다.In this state, the non-contact displacement measuring system 41 shows the amount of behavior of the cylinder head 3 that rises sharply and maintains a constant behavior S as in the amount of Head Lift in FIG. 4.
또한, 상기 연소실의 연소압력이 종료되는 시점(t2)에서, 상기 냉각수와 오일의 온도도 같이 하강하는 형태를 나타내며, 상기 비접촉식 변위 측정계(41)에서는, 상기 도 4의 Head Lift량과 같이, 순간적으로 하강하여 최초 상태로 복원되는 실린더 헤드의 거동량을 나타내게 된다.Further, at the time t2 at which the combustion pressure of the combustion chamber ends, the temperature of the cooling water and the oil is also lowered. In the non-contact displacement measuring system 41, as in the head lift amount of FIG. It shows the behavior of the cylinder head to be restored to the initial state by descending to.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 실린더 헤드 거동 측정시스템에 의하면, 베이스 플레이트 상에서 엔진의 운전 없이도 실제 엔진 운전조건에 거의 동일한 정도의 시험환경을 제공하여 실린더 헤드의 거동량을 정확하게 측정할 수 있도록 함으로서, 실린더 헤드 가스켓의 설계나 실린더 헤드 강성을 확보하기 위한 주요한 정량적인 데이터를 확보할 수 있게 되며, 이로 인하여 실제와의 오차범위를 줄임으로서, 엔진오일의 누유를 초래하거나, 실린더 헤드 파손의 원인이 되는 요소를 배제할 수 있는 효과가 있다.According to the cylinder head behavior measuring system according to the present invention as described above, by providing a test environment almost the same as the actual engine operating conditions without the operation of the engine on the base plate, it is possible to accurately measure the amount of behavior of the cylinder head, It is possible to obtain the main quantitative data to design the cylinder head gasket or to secure the cylinder head stiffness, thereby reducing the error range from the actual one, which may lead to engine oil leakage or cause cylinder head breakage. It has the effect of eliminating elements.
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