KR101335121B1 - Cylinder pressure measuring device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 내연기관의 실린더의 연소실 내에 있는 압력을 연소실 외부에서 측정하기 위한 내연기관용 실린더 압력 측정 장치로서, 방사방향 및 축방향으로 분할된 지지 슬리브(11)를 포함하고, 상기 지지 슬리브는 적어도 하나의 고정 장치(22)를 통해 상기 실린더의 인장 로드에, 상기 지지 슬리브(11)가 인장 로드를 부분적으로 둘러싸도록, 고정되고, 방사방향 분할에 의해 서로 분리된 상기 지지 슬리브(11)의 2개 이상의 부분들(14, 15)은 용량성 측정 시스템의 부품(18, 29, 19)에 할당됨으로써, 측정하려는 실린더 압력에 의해 야기된 상기 인장 로드의 길이 변동이 방사방향 분할에 의해 서로 분리된 부분(14, 15) 및 그에 따라 상기 용량성 측정 시스템의 부품(18, 29, 19)의 축방향 이동을 야기하는, 실린더 압력 측정 장치에 관한 것이다.The present invention is a cylinder pressure measuring device for an internal combustion engine for measuring the pressure in the combustion chamber of the cylinder of the internal combustion engine outside the combustion chamber, comprising a support sleeve (11) divided radially and axially, wherein the support sleeve is at least one; Two of the support sleeves 11 fixed to the tension rods of the cylinder via a fixing device 22 of the cylinder, the support sleeves 11 being partially enclosed by the tension rods, and separated from each other by radial splitting. The above parts 14, 15 are assigned to the parts 18, 29, 19 of the capacitive measuring system such that the length variation of the tension rod caused by the cylinder pressure to be measured is separated from each other by radial division. (14, 15) and accordingly a cylinder pressure measuring device, which causes axial movement of parts 18, 29 and 19 of the capacitive measuring system.
실린더, 연소실, 지지 슬리브, 고정 장치, 인장 로드, 용량성 측정 시스템. Cylinders, combustion chambers, support sleeves, fixtures, tension rods, capacitive measuring systems.
Description
본 발명은 내연기관용 실린더 압력 측정 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a cylinder pressure measuring device for an internal combustion engine.
내연기관, 예컨대 대형 디젤 엔진 또는 가스 엔진의 최적 작동을 보장하기 위해, 내연기관의 실린더 내의 실린더 압력을 측정 기술로 검출하고 예컨대 내연기관의 점화 특성을 조절하기 위해 사용할 필요가 있다. 이를 위해, 내연기관의 실린더 내의 실린더 압력을 영구적으로 검출해야 한다.In order to ensure optimal operation of internal combustion engines, such as large diesel engines or gas engines, it is necessary to detect cylinder pressure in the cylinders of internal combustion engines by measuring techniques and use them for example to adjust the ignition characteristics of internal combustion engines. For this purpose, the cylinder pressure in the cylinder of the internal combustion engine must be permanently detected.
실제로 공지된 실린더 압력 측정 장치는 내연기관의 실린더의 실린더 압력을 직접 또는 실린더의 연소실 내부에서 검출한다. 이러한 연소실측 실린더 압력 측정 장치는 높은 열 부하 및 기계적 부하를 받는다. 또한, 이러한 실린더 압력 측정 장치는 연소 잔류물의 침착에 의해 손상된다. 이로 인해, 실제로 공지된, 연소실측 실린더 압력 측정 장치는 짧은 수명을 가지며, 따라서 비교적 긴 작동 시간에 걸쳐 영구적으로 실린더 압력을 확실하게 검출하기에 부적합하다. 따라서, 내연기관의 구조적 변경 없이, 비교적 낮은 비용으로 실시될 수 있는, 내연기관의 실린더 내의 실린더 압력을 영구적으로 측정할 수 있는 실린더 압력 측정 장치가 필요하다. In practice, known cylinder pressure measuring devices detect the cylinder pressure of a cylinder of an internal combustion engine directly or inside the combustion chamber of the cylinder. This combustion chamber-side cylinder pressure measuring device is subjected to high thermal loads and mechanical loads. This cylinder pressure measuring device is also damaged by the deposition of combustion residues. Because of this, the combustion chamber-side cylinder pressure measuring device, which is actually known, has a short lifespan and is therefore not suitable for reliably detecting cylinder pressure permanently over a relatively long operating time. Therefore, there is a need for a cylinder pressure measuring device capable of permanently measuring the cylinder pressure in a cylinder of an internal combustion engine, which can be carried out at a relatively low cost, without a structural change of the internal combustion engine.
본 발명의 과제는 새로운 실린더 압력 측정 장치를 형성하는 것이다.The problem of the present invention is to form a new cylinder pressure measuring device.
상기 과제는 청구항 1에 따른 실린더 압력 측정 장치에 의해 달성된다. 본 발명에 따른 실린더 압력 측정 장치는 방사방향 및 축방향으로 분할된 지지 슬리브를 가지며, 상기 지지 슬리브는 하나 이상의 고정 장치를 통해 실린더의 인장 로드에, 지지 슬리브가 인장 로드를 부분적으로 둘러싸도록 고정될 수 있다. 방사방향 분할에 의해 서로 분리된, 지지 슬리브의 2개 이상의 부분이 용량성 측정 시스템의 부품에 할당됨으로써, 측정하려는 실린더 압력에 의해 야기되는 인장 로드의 길이 변동이 방사방향 분할에 의해 서로 분리된 부분들 및 그에 따라 용량성 측정 시스템의 부품들의 축방향 이동을 야기한다. The object is achieved by a cylinder pressure measuring device according to claim 1. The cylinder pressure measuring device according to the invention has a support sleeve divided radially and axially, the support sleeve being secured to the tension rod of the cylinder via at least one fixing device such that the support sleeve partially surrounds the tension rod. Can be. Two or more portions of the support sleeve, separated from each other by radial splitting, are assigned to the components of the capacitive measuring system so that the length fluctuations of the tension rod caused by the cylinder pressure to be measured are separated from each other by radial splitting. And hence axial movement of the components of the capacitive measurement system.
본 발명에 따른 실린더 압력 측정 장치에 의해, 내연기관의 실린더 내의 실린더 압력이 간접적으로 또는 실린더의 연소실 외부에서 검출된다. 이를 위해, 실린더 압력에 비례하는, 실린더 압력과 관련해서 모니터링되는 실린더의 인장 로드의 팽창이 이용된다. 본 발명에 따른 실린더 압력 측정 장치가 모니터링되는 실린더의 연소실과 직접 연결되지 않기 때문에, 실린더 압력 측정 장치가 높은 열 부하 및 기계적 부하를 받지 않는다. 또한, 본 발명에 따른 실린더 압력 측정 장치의 기능이 연소 잔류물의 침착에 의해 저하되지 않는다. 또한, 내연기관의 구조적 변 경이 필요 없다. 본 발명에 따른 실린더 압력 측정 장치는 내연기관에 간단히 조립 및 분해될 수 있다. 본 발명에 따른 실린더 압력 측정 장치는 비교적 적은 비용을 필요로 하며 긴 수명을 갖는다. 용량성 측정 시스템이 본 발명에 따른 실린더 압력 측정 장치에 사용됨으로써, 내연기관의 실린더 내의 실린더 압력에 대한, 힘을 사용하지 않는 측정 원리가 주어져서, 본 발명에 따른 실린더 압력 측정 장치가 고정되는 인장 로드에서 마찰 부식의 위험이 없다.By the cylinder pressure measuring device according to the present invention, the cylinder pressure in the cylinder of the internal combustion engine is detected indirectly or outside the combustion chamber of the cylinder. For this purpose, the expansion of the tension rod of the cylinder being monitored in relation to the cylinder pressure is used, which is proportional to the cylinder pressure. Since the cylinder pressure measuring device according to the invention is not directly connected with the combustion chamber of the cylinder to be monitored, the cylinder pressure measuring device is not subjected to high thermal loads and mechanical loads. In addition, the function of the cylinder pressure measuring device according to the present invention is not degraded by the deposition of combustion residues. In addition, no structural change of the internal combustion engine is required. The cylinder pressure measuring device according to the present invention can be simply assembled and disassembled in an internal combustion engine. The cylinder pressure measuring device according to the present invention requires a relatively low cost and has a long service life. The use of the capacitive measuring system in the cylinder pressure measuring device according to the present invention gives a tension-free measurement principle for the cylinder pressure in the cylinder of the internal combustion engine, whereby the cylinder pressure measuring device according to the present invention is fixed. There is no risk of friction corrosion.
실린더 압력 측정 장치와 인장 로드 사이에 낮은 표면 압력이 필요하기 때문에, 실린더 압력 측정 장치는 인장 로드의 부식 방지부 상에 조립될 수 있다. 따라서, 마찰 부식의 위험과 더불어, 습기 축적으로 인한 부식이 발생하지 않는다. 본 발명에 따른 실린더 압력 측정 장치는 항상 인장 로드에 조립될 수 있고 상기 인장 로드로부터 분해될 수 있다. 기존 내연기관은 간단히 개장될 수 있다.Since a low surface pressure is required between the cylinder pressure measuring device and the tension rod, the cylinder pressure measuring device can be assembled on the corrosion protection of the tension rod. Thus, in addition to the risk of frictional corrosion, corrosion due to moisture accumulation does not occur. The cylinder pressure measuring device according to the invention can always be assembled to a tension rod and can be disassembled from the tension rod. Existing internal combustion engines can simply be retrofitted.
본 발명의 바람직한 실시예는 종속 청구항 및 하기 설명에 제시된다. 본 발명의 실시예는 도면을 참고로 상세히 설명되지만, 이것에 제한되지는 않는다.Preferred embodiments of the invention are set forth in the dependent claims and the following description. Embodiments of the present invention are described in detail with reference to the drawings, but are not limited thereto.
도 1 내지 도 11은 본 발명에 따른 실린더 압력 측정 장치(10)의 바람직한 실시예를 도시한다. 실린더 압력 측정 장치(10)는 내연기관의 실린더 내의 실린더 압력을 실린더의 연소실 외부에서 간접적으로 검출하기 위해 사용되고, 실린더 압력과 관련해서 모니터링되는 실린더의 인장 로드의 비례적 팽창이 실린더 압력 측정을 위해 사용된다.1 to 11 show a preferred embodiment of the cylinder
본 발명에 따른 실린더 압력 측정 장치(10)는 지지 슬리브(11)를 가지며, 상 기 지지 슬리브(11)는 한편으로는 축방향으로, 즉 화살표(12)의 방향으로 그리고 다른 한편으로는 방사방향으로, 즉 화살표(13)의 방향으로 분할된다. 바람직하게는 지지 슬리브(11)는 방사방향 및 축방향 분할 또는 분리에 의해 4개의 부분(14, 15, 16, 17)으로 분할된다. 도 11은 지지 슬리브(11)의 4개의 부분 중 2부분을 도시한다.The cylinder
도 1 및 도 2의 실시예에서, 지지 슬리브(11)의 방사방향으로 서로 분리된 2개의 부분들(14, 15)에는 용량성 측정 시스템의 부품(18, 19)이 할당된다. 부품(18; 도 9 참고)은 용량성 센서(29)를 수납하기 위한 소위 센서 홀더이다. 부품(19; 도 10 참고)은 소위 센서 대응부이다.1 and 2, the
용량성 측정 시스템의, 센서 홀더로서 형성된 부품(18)은 용량성 센서(29)를 특히 리세스(31; 도 9 참고) 내에 수납된다. 용량성 센서(29)는 용량성 측정 시스템의, 센서 대응부로서 형성된 부품(19)과의 간격(21)을 용량적으로 측정한다.The
용량성 측정 시스템의 부품들(18, 19)은 도 3에 따라 장부 맞춤 핀(20)에 의해 지지 슬리브(11)의 각각의 부분(14, 15)과 연결된다. 장부 맞춤 핀(20)은 용량성 측정 시스템의 부품들(18, 19)이 경사지는 것을 방지한다.The
도 1 내지 도 3의 실시예에서, 지지 슬리브(11)의 부분들(14, 15, 16, 17)의 위치는 링형 부재(30)에 의해 규정된다. 링형 부재(30)는 도 3에 따라 H 형 횡단면으로 형성되고, 지지 슬리브(11)의 부분들(14, 15, 16, 17)이 바람직하게는 홈-돌기-결합에 의해 부재(30)에 결합된다. 지지 슬리브(11)의 부분들(14, 15, 16, 17)은 링형 부재(30)에 의해 서로 정렬된다.1 to 3, the position of the
바람직하게는 플라스틱 플레이트로 형성된 부재(32)는 용량성 측정 시스템의 부품들(18, 19) 사이의 규정된 간격(21) 또는 갭을 조정하기 위해 그리고 그에 따라 부품(18) 내에 수납된 센서(29)와 센서 대응부로서 형성된 부품(19) 사이의 규정된 간격(21) 또는 갭을 조정하기 위해 사용된다.The
도 1 및 도 2의 본 발명에 따른 실린더 압력 측정 장치는 또한 본 발명에 따른 실린더 압력 측정 장치(10)를 실린더의 인장 로드에 고정하기 위해 2개의 고정 장치(22)를 갖는다. 상기 고정은 지지 슬리브(11)가 인장 로드를 부분적으로 둘러싸는 방식으로 이루어진다. 지지 슬리브(11)의 2개의 축방향 단부에는 각각 하나의 고정 장치(22)가 할당된다.The cylinder pressure measuring device according to the invention of FIGS. 1 and 2 also has two
고정 장치(22)는 각각 U형 고정 링(23)(도 5 참고), 홈 블록(24)(도 6 참고), 클램핑부(25)(도 7 참고) 및 고정 플레이트(26)(도 8 참고)를 포함한다. 각각의 고정 플레이트(26)는 나사(27)에 의해 대응하는 클램핑부(25) 및 홈 블록(24)과 나사 결합됨으로써, 고정 링(23)은 지지 슬리브(11)를 대응 인장 로드에 대해 가압한다.The
고정 링(23)의 사용에 의해, 좁은 장소에서도 실린더 압력 측정 장치(10)가 인장 로드에 조립될 수 있다. 인장 로드에 의한 지지 슬리브(11)의 표면 장력은 나사(27)의 조임 모멘트에 의해 규정된다.By the use of the
지지 슬리브(11)의 부분들(14, 15, 16, 17)은 각각 외부 단부에 돌출부(28)를 가지며, 상기 돌출부는 조립된 상태에서 인장 로드에 접촉한다. 지지 슬리브(11)의 부분들(14, 15, 16, 17)의 내부면들에 형성된 돌출부들(28)의 치수 및 나 사(27)의 조임 모멘트는 지지 슬리브(11)와 인장 로드 사이의 표면 압력을 결정한다. 부분들(14, 15, 16, 17)의 내부면에 형성된 돌출부(28)의 내경은 실린더 압력 측정 장치가 고정되어야 하는 인장 로드의 내경에 맞춰진다.The
전술한 바와 같이, 지지 슬리브(11)는 축방향 및 방사방향으로 분할 또는 분리된다. 지지 슬리브(11)는 도전 지지 구조물을 제공하고, 상기 구조물 상에 용량성 측정 시스템 또는 용량성 센서가 조립된다. 지지 슬리브(11)의 축방향 분할은 인장 로드의 장착 또는 조립시에 본 발명에 따른 실린더 압력 측정 장치의 조립을 가능하게 한다. 지지 슬리브(11)의 방사방향 분할은 힘을 사용하지 않는 용량성 측정을 하기 위해 필요하다.As mentioned above, the
인장 로드 및 그에 따라 지지 슬리브(11)가 인장 하중을 받을 때, 지지 슬리브(11)의 부분들(14, 15, 16, 17)은 서로로부터 자유로이 움직일 수 있다. 열 팽창 하에서 나타날 수 있는 압축 하중시, 부재(30)에 의해 흡수되는 힘만이 극복된다. 측정할 실린더 압력에 의해 야기되는 인장 로드의 길이 변동은 방사방향 분할에 의해 서로 분리된 부분들, 특히 용량성 측정 시스템의 부품들(18, 29, 19)을 지지하는 부분들(14, 15)의 축방향 이동을 초래한다.When the tension rod and thus the
이러한 축방향 이동은 용량성 센서(29)와 센서 대응부로서 형성된 용량성 측정 시스템의 부품(19) 사이의 간격(21) 및 그에 따라 제공되는 측정 신호를 변화시킨다. 용량성 센서(29)는 도시되지 않은 밀봉부에 의해 오염으로부터 보호된다.This axial movement changes the
기존 내연기관에 본 발명에 따른 실린더 압력 측정 장치를 개장하는 것도 가능하다. 본 발명에 따른 실린더 압력 측정 장치의 조립 및 분해는 조립된 인장 로 드에서 이루어진다. 인장 로드 또는 내연기관의 구조적 변화는 필요 없다.It is also possible to retrofit a cylinder pressure measuring device according to the invention to an existing internal combustion engine. Assembly and disassembly of the cylinder pressure measuring device according to the invention takes place in the assembled tension rod. No structural change of the tension rod or the internal combustion engine is necessary.
측정 원리는 힘이 사용되지 않는 것이며, 그에 따라 인장 로드와 실린더 압력 측정 장치 사이의 연결에 의해 힘이 전달되지 않거나 매우 작은 힘만이 전달된다. 따라서, 인장 로드에서 마찰 부식의 위험이 없다. The measuring principle is that no force is used, so that no force is transmitted or only a very small force is transmitted by the connection between the tension rod and the cylinder pressure measuring device. Thus, there is no risk of frictional corrosion in the tension rods.
도 1은 본 발명에 따른 실린더 압력 측정 장치의 사시도.1 is a perspective view of a cylinder pressure measuring device according to the present invention.
도 2는 도 1의 본 발명에 따른 실린더 압력 측정 장치의 평면도.2 is a plan view of a cylinder pressure measuring device according to the present invention of FIG.
도 3은 도 2의 절단선 Ⅲ-Ⅲ을 따른 본 발명에 따른 실린더 압력 측정 장치의 횡단면도.3 is a cross-sectional view of the cylinder pressure measuring device according to the present invention along the cutting line III-III of FIG.
도 4는 도 1의 본 발명에 따른 실린더 압력 측정 장치의 측면도.4 is a side view of a cylinder pressure measuring device according to the present invention of FIG.
도 5는 본 발명에 따른 실린더 압력 측정 장치의 고정 장치의 고정 링.5 is a fixing ring of the fixing device of the cylinder pressure measuring device according to the present invention.
도 6은 본 발명에 따른 실린더 압력 측정 장치의 고정 장치의 홈 블록.6 is a groove block of the fixing device of the cylinder pressure measuring device according to the present invention.
도 7은 본 발명에 따른 실린더 압력 측정 장치의 고정 장치의 클램핑부.Figure 7 is a clamping portion of the fixing device of the cylinder pressure measuring device according to the present invention.
도 8은 본 발명에 따른 실린더 압력 측정 장치의 고정 장치의 고정 플레이트.8 is a fixing plate of the fixing device of the cylinder pressure measuring device according to the present invention.
도 9는 본 발명에 따른 실린더 압력 측정 장치의 용량성 측정 시스템의 제1 부품.9 is a first part of a capacitive measuring system of a cylinder pressure measuring device according to the present invention;
도 10은 본 발명에 따른 실린더 압력 측정 장치의 용량성 측정 시스템의 제2 부품.10 is a second part of a capacitive measuring system of a cylinder pressure measuring device according to the present invention.
도 11은 본 발명에 따른 실린더 압력 측정 장치의 지지 슬리브의 두 부분.11 shows two parts of a support sleeve of a cylinder pressure measuring device according to the invention.
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