KR102088788B1

KR102088788B1 - 엔진 시험 장치

Info

Publication number: KR102088788B1
Application number: KR1020187015995A
Authority: KR
Inventors: 쓰토무 나카우치; 게이스케 데라모토; 고세이 기노; 히사유키 스에오카
Original assignee: 히라따기꼬오 가부시키가이샤
Priority date: 2017-03-31
Filing date: 2017-03-31
Publication date: 2020-03-13
Also published as: JPWO2018179416A1; WO2018179416A1; DE112017000267B4; US20210199537A1; DE112017000267T5; KR20180122594A; CN108990419A; BR112018014224B1; US11105713B2; JP6480080B1; BR112018014224A2

Abstract

본 발명은, 각각의 엔진이 가지고 있는, 흡기 포트 및 배기 포트의 개구 위치, 흡기 포트·배기 포트 사이의 이격 피치, 흡기 포트 및 배기 포트 개구의 방향(경사 각도), 기통수 등의 설계 상의 모든 사양에 대응할 수 있는 엔진 시험 장치를 제공하는 것이다. 엔진 시험 장치는, 흡기 포트 및 배기 포트를 향해 전진 및 후퇴 가능하며, 흡기 포트 및 배기 포트의 각 포트에 접속 가능한 복수의 실링 헤드부가 병설된, 복수의 실링 헤드 유닛과, 실링 헤드 유닛의 실링 헤드부의 이격 피치를 바꾸는 피치 가변 유닛을 포함하고, 피치 가변 유닛은, 실링 헤드부에 접속되고, 실링 헤드부가 병설되는 방향으로 이동 가능한 복수의 제1 이동 기구와, 제1 이동 기구를 구동시키는 복수의 구동부를 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.

Description

엔진 시험 장치

본 발명은, 엔진 시험 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 다기종의 엔진에 대응할 수 있는 엔진 시험 장치에 관한 것이다.

흡기 포트 및 배기 포트를 포함하는 복수의 포트를 구비하는 다기통 엔진을, 연료의 연소를 수반하지 않고, 전동 모터에 의해 의사적(擬似的)인 구동 상태로 운전시켜 엔진의 성능을 시험하는 엔진 모터링(motoring) 시험 장치가 제안되어 있다(예를 들면, 특허문헌 1). 이러한 엔진 모터링 시험 장치는, 콜드 테스트(cold test)에 의해 엔진의 성능을 시험하는 장치이다. 이 장치는, 엔진을 모터링에 의해 시험할 때, 각종 운전 상태를 동시에 측정할 수 있어, 엔진의 자동 조립 라인에 있어서, 자동적으로 또한 고정밀도로 엔진의 성능을 시험할 수 있다.

상기 엔진 모터링 시험 장치의 구성에 의하면, 시험 위치에 반입(搬入)되어 고정된 엔진의 크랭크샤프트(crankshaft)에 직결된 링 기어에, 복수의 연결 핑거(finger)를 맞물리게 함으로써, 전동 모터와 동일한 회전 속도로 확실하게 엔진을 회전시킬 수 있고, 또한 모터링 시험을 위한 절차에 필요로 하는 시간을 단축할 수 있다.

또한, 엔진 모터링 시험 장치에 있어서, 특히, 엔진의 압력 검사를 행하는 압력 검사 유닛의 밸브 개폐의 자동화를 도모한 것이 제안되어 있다(예를 들면, 특허문헌 2). 이러한 시험 장치는, 복수의 압력 검사 유닛과, 1개 이상의 개폐 기구를 구비하고, 상기 복수의 압력 검사 유닛은 각각, 복수의 포트 중 1개에 접속되는 배관과, 이 배관 내의 압력을 검출하는 센서와, 이 배관을 개폐하는 밸브를 구비하고, 상기 개폐 기구는 1개의 액추에이터와, 상기 액추에이터에 접속되고, 상기 액추에이터의 구동력을 복수의 상기 밸브의 각 조작부에 전달하여, 상기 복수의 밸브를 개폐하는 전달 기구(機構)를 구비하고 있다. 이러한 시험 장치의 구성에 의하면, 밸브의 개폐의 자동화를 가능하게 하고, 또한 배관 길이를 더욱 짧게 할 수 있으므로, 압력 변동의 계측 정밀도를 향상시킬 수 있다.

WO2005/057159A1 일본 공개특허 제2015―190797호 공보

그러나, 특허문헌 1 등에 기재된 종래의 엔진 시험 장치(이하, 「콜드 테스터」라고도 함)는, 특정한 사양을 가지는 엔진을 시험 대상으로 하고 있고, 다기종 엔진에의 대응이 고려되지 않았다.

엔진 시험 장치의 시험 대상이 되는 엔진은, 각각 기종마다, 흡기 포트·배기 포트의 개구 위치, 흡기 포트·배기 포트 사이의 피치, 흡기 포트·배기 포트의 개구의 방향(경사 각도), 기통수 등의 설계 상의 특정한 사양을 가지고 있다.

도 13은, 시험 대상이 되는 다기종의 엔진의 구조를 나타낸 개념도이다. 도 13의 (A) 및 도 13의 (C)는, 엔진 시험 장치에 의해, 시험 대상이 되는 다기종의 엔진의 구조를 나타낸 평면도이다. 또한, 도 13의 (B)는, 엔진 시험 장치에 의해, 시험 대상이 되는 다기종의 엔진의 단면을 나타낸 부분 단면도(斷面圖)이다.

도 13의 (A)에 나타낸 바와 같이, 시험 대상이 되는 다기종의 엔진(130)은, 같은 4기통이라도, 흡기 포트(130a) 및 배기 포트(130b)의 개구 위치, 흡기 포트(130a) 및 배기 포트(130b)에서의 각 포트 사이의 이격 피치(p)가 각각 상이하게 되어 있다. 또한, 도 13의 (B)에 나타낸 바와 같이, 시험 대상이 되는 다기종의 엔진(130)에 있어서, 상기 엔진(130)의 배기 포트(130b)가 상기 엔진(130)의 내부로 연장 형성되어 있는 방향은, 각각, 하방향, 가로 방향, 상방향으로 다양하다. 또한, 시험 대상이 되는 다기종의 엔진에 있어서, 상기 엔진(130)의 배기 포트(130b)에서의 개구의 방향(경사 각도)도 각각 상이하게 되어 있다. 또한, 도 13의 (C)에 나타낸 바와 같이, 시험 대상이 되는 다기종의 엔진(130)은, 3기통 엔진, 4기통 엔진, 6기통 엔진 등으로 기통수가 상이한 각종의 것이 있다.

이와 같이, 종래의 엔진 시험 장치는, 시험 대상이 되는 일 기종의 엔진의 설계 상의 사양에 맞춘 장치로 되어 있다. 그러므로, 종래의 엔진 시험 장치는, 시험 대상이 되는 일 기종의 엔진 밖에 대응할 수 없어, 엔진의 기종마다 시험 장치를 준비할 필요가 있었다.

그래서, 본 발명의 목적은, 시험 대상이 되는 엔진의, 흡기 포트 및 배기 포트의 개구 위치, 흡기 포트 및 배기 포트 사이의 이격 피치 등이 상이하게 되어 있어도 대응할 수 있는 엔진 시험 장치를 제공하는 것에 있다. 또한, 본 발명의 목적은, 시험 대상이 되는 엔진의, 흡기 포트·배기 포트의 개구의 방향(경사 각도)이나 기통수 등이 상이하게 되어 있어도 대응할 수 있는 엔진 시험 장치를 제공하는 것에 있다.

본건 발명자 등은, 연구를 거듭 행한 결과, 흡기 포트 및 배기 포트를 향해 전진 및 후퇴 가능하며, 흡기 포트 및 배기 포트의 각 포트에 접속 가능한 복수의 실링 헤드 유닛과, 상기 실링 헤드 유닛은 병설된 복수의 실링 헤드부를 가지고, 실링 헤드 유닛의 실링 헤드부의 이격 피치를 바꾸는 피치 가변(可變) 유닛을 포함하고, 피치 가변 유닛은, 실링 헤드부에 접속되고, 실링 헤드부가 병설되는 방향으로 이동 가능한 복수의 제1 이동 기구와, 제1 이동 기구를 구동시키는 복수의 구동부를 설치함으로써, 실링 헤드부의 이격 피치를 변경할 수 있는 것을 발견하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다. 구체적으로는 본 발명은 이하의 기술적 사항으로 구성된다.

(1) 흡기 포트 및 배기 포트를 포함하는 복수의 포트를 구비한 엔진을, 의사적인 구동 상태로 시험할 수 있는 엔진 시험 장치로서,

상기 엔진의 상기 흡기 포트 및 상기 배기 포트를 향해 전진 및 후퇴 가능하며, 상기 흡기 포트 및 상기 배기 포트의 각 포트에 접속 가능한 복수의 실링 헤드부가 병설된, 복수의 실링 헤드 유닛과,

상기 실링 헤드 유닛의, 각각의 상기 실링 헤드부의 이격 피치를 바꾸는 1개 이상의 피치 가변 유닛을 구비하고,

1개 이상의 상기 피치 가변 유닛은, 각각의 상기 실링 헤드부에 접속되고, 실링 헤드부가 병설되는 방향으로 이동 가능한 복수의 제1 이동 기구와,

각각의 상기 제1 이동 기구를 구동시키는 복수의 구동부를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 엔진 시험 장치.

(2) 복수의 상기 실링 헤드 유닛의 전진 및 후퇴, 및 1개 이상의 상기 피치 가변 유닛에서의 각각의 상기 구동부의 구동을 제어하는 제어 유닛을, 더 구비하는 것을 특징으로 하는 (1)에 기재된 엔진 시험 장치.

(3) 상기 실링 헤드 유닛을 틸트 가능하게 지지하는 1개 이상의 틸트 유닛을, 더 구비하고, 상기 틸트 유닛은, 상기 실링 헤드 유닛을 요동(搖動) 가능하게 지지하는 프레임체와, 상기 프레임체에 설치되고, 상기 프레임체에 대하여 상기 실링 헤드 유닛을 틸트 구동시키는 틸트 액추에이터를 가지는 것을 특징으로 하는 (1) 또는 (2)에 기재된 엔진 시험 장치.

(4) 상기 실링 헤드 유닛에서의 각 실링 헤드부에 설치되고, 각각의 실링 헤드부를 전진 또는 후퇴 가능하게 지지하는 제2 이동 기구를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 (1)∼(3) 중 어느 하나에 기재된 엔진 시험 장치.

(5) 상기 제1 이동 기구는,

각각의 상기 실링 헤드부에 접속되는 볼 너트와,

각각의 상기 볼 너트에 걸어맞추어지는 나사축을 가지고,

상기 나사축과 상기 구동부가 접속되고, 상기 구동부가 나사축을 회전 구동시키는 것을 특징으로 하는 (1)∼(4) 중 어느 하나 1에 기재된 엔진 시험 장치.

본 발명에 의하면, 다기종의 엔진을 시험 대상으로 할 수 있는 엔진 시험 장치가 제공된다. 즉, 본 발명의 엔진 시험 장치는, 시험 대상이 되는 엔진이 구비하고 있는 흡기 포트·배기 포트에 각각에 접속되는 복수의 실링 헤드부를 설치하고, 또한 각 실링 헤드부의 이격 피치를 바꾸는 피치 가변 유닛을 구비하고 있으므로, 시험 대상이 되는 엔진의 흡기 포트·배기 포트의 이격 피치에 제한되지 않고, 다기종의 엔진에 유연하게 대응할 수 있다.

또한, 본 발명의 엔진 시험 장치는, 상기 각 실링 헤드부 전체를 틸트 가능하게 지지하는 틸트 유닛을 구비하고 있으므로, 시험 대상이 되는 엔진이 구비하고 있는 흡기 포트·배기 포트의 개구의 방향(경사 각도)에 제한되지 않고, 다기종의 엔진에 대응할 수 있다. 또한, 본 발명의 엔진 시험 장치는, 상기 실링 헤드 유닛의 높이를 변경하는 승강 유닛을 구비하고 있으므로, 시험 대상이 되는 엔진의 흡기 포트·배기 포트의 높이에 제한되지 않고, 다기종의 엔진에 대응할 수 있다.

도 1은 엔진 시험 장치에 있어서의 흡기용 시험 장치의 구성을 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1에서의 피치 가변 유닛의 구성을 나타낸 사시도이다.
도 3은 피치 가변 유닛의 구성을 나타낸 상면도이다.
도 4는 제2 이동 기구가 탑재된 피치 가변 유닛의 구성을 나타낸 측면도이다.
도 5는 도 4에서의 V 방향에서 본 도면이다.
도 6은 도 1에서의 틸트 유닛의 구성을 나타낸 사시도이다.
도 7은 도 6의 좌측면도로서, 도 7의 (A)(상방향), 도 7의 (B)(수평), 도 7의 C(하방향)으로 구동한 경우의 좌측면도이다.
도 8은 엔진(E)의 흡기 포트·배기 포트의 개구의 방향(경사 각도)을 나타낸 부분 단면 모식도이다.
도 9는 도 1의 상면도이다.
도 10은 틸트 유닛의 구성을 나타낸 좌측면도이다.
도 11은 승강 유닛의 구성을 나타낸 사시도이다.
도 12는 승강 유닛의 구성을 나타낸 좌측면도이다.
도 13의 (A) 및 도 13의 (C)는, 시험 대상이 되는 다기종의 엔진의 구조를 나타낸 평면 모식도이며, 도 13의 (B)는 시험 대상이 되는 다기종의 엔진의 구조를 나타낸 부분 단면 모식도이다.
도 14는 엔진 시험 장치(콜드 테스터) 전체를 나타낸 평면도이다.

<실시형태 1>

이하, 본 발명의 실시형태에 대하여 설명한다. 도 14는, 엔진 시험 장치(콜드 테스터) 전체를 나타낸 평면도(상면도)이다. 도 14에 나타낸 바와 같이, 엔진 시험 장치(1)는, 롤러 컨베이어 등의 반송 장치(搬送裝置; transport device)(2)에 의해, 반송된 시험 대상이 되는 엔진(E)을 입수하고, 상기 엔진(E)의 시험을 행한다. 입수된 엔진(E)의 크랭크축에 구동 유닛(3)이 연결되는 것에 의해, 엔진(E)과 구동 유닛(3)이 연결된다.

엔진 시험 장치(1)는, 엔진(E)의 시험을 실행한다. 엔진 시험 장치(1)가 엔진(E)에 대하여 행하는 시험은, 연료의 연소를 따르지 않고, 의사적인 구동 상태에 있어서, 시험 대상이 되는 엔진(E)의 성능을 시험하는, 이른바 콜드 테스트이다. 엔진 시험 장치(1)는, 엔진(E)의 흡기 포트의 압력 변동 및 엔진(E)의 배기 포트의 압력 변동을 측정하는 것에 의해, 엔진(E)의 성능을 시험한다. 엔진 시험 장치(1)는, 입수된 엔진(E)의 시험을 완료 후, 상기 엔진(E)을 다시 반송 장치(2)로 되돌린다. 그 후, 상기 엔진(E)은, 반송 장치(2)에 의해 다음 공정으로 반송된다.

엔진 시험 장치(1)는, 엔진(E)의 흡기 포트 및 배기 포트의 압력 변동을 측정한다. 도 14에 있어서, 엔진(E)의 흡기 포트의 압력 변동은, 흡기용 시험 장치(4)에 의해 측정되고, 엔진(E)의 배기 포트의 압력 변동은, 배기용 시험 장치(5)에 의해 측정된다. 여기서, 본 발명의 엔진 시험 장치의 기술적 특징은, 흡기용 시험 장치(4) 및 배기용 시험 장치(5)에 있다. 흡기용 시험 장치(4)와 배기용 시험 장치(5)는, 대략 동일한 구조를 채용할 수 있다. 그러므로, 실시형태 1의 엔진 시험 장치(1)에 있어서는, 흡기용 시험 장치(4)의 구조를 중심으로 설명한다.

(실링 헤드 유닛(10))

도 1은, 실시형태 1의 엔진 시험 장치(1)가 구비하고 있는 흡기용 시험 장치(4)의 구성을 나타낸 사시도이다. 흡기용 시험 장치(4)는, 실링 헤드 유닛(10)을 구비하고 있다. 실링 헤드 유닛(10)은, 흡기 포트를 포함하는 복수의 포트를 구비하고 있는 엔진(E)의 흡기 포트를 향해, 전진 및 후퇴 가능한 유닛이다. 실링 헤드 유닛(10)은, 상기 흡기 포트를 포함하는 각 포트에 접속 가능한 실링 헤드부(11)를 가지고 있다. 실링 헤드 유닛(10)은, 복수의 실링 헤드부(11)[11a∼11d]를 구비한다. 복수의 실링 헤드부(11)는, X축 방향(수평 방향)으로 병설되어 있어도 되고, Z축 방향[연직(沿直) 방향]으로 병설되어 있어도 된다. 도 1에 있어서, 흡기용 시험 장치(4)는, 병설된 실링 헤드부(11a, 11b, 11c 및 11d)의 4개의 실링 헤드부(11)를 구비하고 있지만, 이에 한정되지 않는다. 실링 헤드부(11)의 개수는, 시험 대상이 되는 엔진(E)의 흡기 포트의 수에 의해 적절히 설정할 수 있다.

실링 헤드 유닛(10)을 구성하는 실링 헤드부(11a, 11b, 11c 및 11d)는, X축 방향(수평 방향)과 병설되어 있다. 실링 헤드부(11a, 11b, 11c 및 11d)의 구조는, 각각 동일해도 상이하게 되어 있어도 된다. 또한, 실링 헤드부(11)는, 시험 대상이 되는 엔진(E)의 흡기 포트와 확실하게 접속되도록, 또한 흡기 포트의 압력 변동을 정확하게 측정할 수 있도록 하기 위해, 실링 헤드부(11)의 개구 주위 에지에 고무 등의 실링 부재를 설치해도 된다.

실링 헤드부(11)는, 배관(12), 압력 센서(14), 밸브(15)를 포함하는 흡기용 압력 측정 유닛을 구비하고 있다. 즉, 흡기용 압력 측정 유닛은, 각 실링 헤드부(11a, 11b, 11c 및 11d)에 각각 설치되어 있다. 실링 헤드부(11a, 11b, 11c 및 11d)는, 각각 배관(12a, 12b, 12c 및 12d)(도 1 중에서는 "12a"만을 도시)과 연통되어 있다. 각 배관(12)의 주위벽에는, 시험 대상이 되는 엔진(E)의 흡기 포트 측으로부터 순차로, 압력 센서(14), 밸브(15)가 설치되어 있다. 배관(12a, 12b, 12c 및 12d)는, 각각, 압력 센서(14a, 14b, 14c 및 14d), 밸브(15a, 15b, 15c 및 15d)에 대응하고 있다. 압력 센서(14a)는, 배관(12a)의 주위벽에 형성된 장착부(142a)에 설치되어 있어도 된다. 마찬가지로, 압력 센서(14b, 14c 및 14d)는, 배관(12b, 12c 및 12d)의 주위벽에 형성된 장착부(142b∼142d)에 설치되어 있다.

장착부(142a)는, 실링 헤드부(11a)와 밸브(15a)와의 사이에 위치하여 설치되어 있다. 장착부(142a)는, 압력 센서(14a)가 나사 등으로 체결되는 보스부(boss portion)에 배관(12a)의 내부 공간과 연통되는 관통공을 형성한 것이다. 압력 센서(14a)는, 엔진(E)의 흡기 포트 내의 압력 변동을 측정하기 위한 센서이며, 배관(12a)의 내부 공간의 압력을 측정한다. 배관(12a)의 내부 공간의 압력은, 압력 센서(14a)의 검지부에 의해 측정된다.

밸브(15a∼15d)는, 조작부를 가지고 있다. 밸브(15a∼15d)의 상기 조작부를 회전이나 슬라이딩 등에 의해 구동시킴으로써, 배관(12a∼12d)의 단면 개구가 개방 또는 폐색(閉塞)된다. 밸브(15a∼15d)가 개방되었을 때는, 시험 대상이 되는 엔진(E)의 흡기 포트는 개방계로 되고, 상기 흡기 포트는 외기와 연통된다. 밸브(15a∼15d)가 폐색되었을 때는, 시험 대상이 되는 엔진(E)의 흡기 포트는 폐색계(閉塞系)로 되고, 상기 흡기 포트는 외기로부터 격절(隔絶)된다. 엔진 시험 장치(1)에 의한 엔진(E)의 흡기 포트 내의 압력 변동을 측정하는 경우에는, 밸브(15a∼15d)를 폐색시키고, 또한 배기용 시험 장치(5)의 밸브(도시하지 않음)를 개방시키고, 구동 유닛(3)을 구동시킴으로써 엔진(E)을 의사적인 구동 상태로 한다. 그리고, 압력 센서(14a∼14d)에 의해, 엔진(E)의 흡기 포트의 압력 변동이 측정된다.

(피치 가변 유닛)

본 실시형태의 엔진 시험 장치(1)가 구비하고 있는 흡기용 시험 장치(4)는, 실링 헤드 유닛(10)을 구성하고 있는 각 실링 헤드부(11)의 이격 피치를 변경할 수 있는 피치 가변 유닛(20)을 구비하고 있다. 여기서, 각 실링 헤드부(11)의 이격 피치란, Y축 방향을 향해 병설된 실링 헤드부(11)의 X축 방향(수평 방향)에서의 간격이며, 예를 들면, 실링 헤드부(11a∼11d)에서의 각각의 간격을 말한다. 도 2는, 피치 가변 유닛(20)의 구성을 나타낸 사시도이다. 도 3은, 피치 가변 유닛(20)의 구성을 나타낸 상면도이다.

(제1 이동 기구)

도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 피치 가변 유닛(20)은, 실링 헤드 유닛(10)을 구성하는 각 실링 헤드부(11)에 대응하고 있다. 예를 들면, 피치 가변 유닛(20)은, 4개의 실링 헤드부(11)에 대응하고 있고, 프레임체(42) 상에, 2조(組)의 제1 이동 기구(21)가 X축 방향을 향해, 또한 서로 마주보도록 설치된다. 또한, 프레임체(42) 상에는, 2조의 제1 이동 기구(21)를 협지(sandwich)하여, X축 방향으로 연장 형성되는 1조의 가이드 레일(26, 26)이 설치된다. 각 가이드 레일(26) 상에는, 레일 상을 슬라이딩하는 레일 걸어맞춤 부재(27)가 적어도 4개 설치된다. 각각의 제1 이동 기구(21)[21a∼21d]는, 시험 대상이 되는 엔진(E)의 흡기 포트 측에 위치하고 있고, 구동부(23)[23a∼23d]와, 구동부(23)에 커플링(22)[22a∼22d]을 통하여 접속되는 나사축(211)[211a∼211d]과, 나사축(211)에 걸어맞추어지는 볼 너트(24)[24a∼24d]와, 나사축(211)의 선단을 회전 가능하게 축지지하는 베어링을 구비하고 있다. 각각의 구동부(23)는, 후술하는 바닥판부(46a) 상에 설치된 지지 유닛 28(28a∼28d)에 고정되어 있다.

피치 가변 유닛(20)을 구성하는 제1 이동 기구(21)에는, 제어 유닛(30)이 접속된다. 이 제어 유닛(30)이, 제1 이동 기구(21)의 각각의 구동부(23)를 각각 독립적으로 구동시킨다. 각각의 구동부(23)를 구동시킴으로써, 나사축(211)이 회전되고, 볼 너트(24)가 X축 방향으로 이동된다. 각 볼 너트(24)의 상면에는, Y축 방향으로 연장되는 슬라이더(201)[201a∼201d]가 설치된다. 각 슬라이더(201)의 하면에, 양 가이드 레일(26)에서의 대응하는 레일 걸어맞춤 부재(27)가 각각 접속된다. 그리고, 이 슬라이더(201) 상에, 후술하는 제2 이동 기구(31)에서의 각각의 구동부(311)[311a∼311d]가 탑재된다. 각각의 구동부(23)를 구동시킴으로써, 프레임체(42)에 대하여, 볼 너트(24), 나아가서는 슬라이더(201)가 각각 X축 방향으로 개별적으로 슬라이딩된다.

이와 같이, 본 실시형태의 엔진 시험 장치(1)는, 피치 가변 유닛(20)을 구비하고 있으므로, 시험 대상이 되는 엔진(E)의 흡기 포트 및/또는 배기 포트의 이격 피치에 대응시켜, 각 실링 헤드부(11)의 이격 피치를 맞출 수가 있다. 그리고, 각 실링 헤드부(11)의 이격 피치는, 피치 가변 유닛(20)에서의 각각의 구동부(23)를 개별적으로 제어함으로써, 모두 같은 길이로도 할 수 있고, 모두 상이한 길이로도 할 수 있다.

본 실시형태의 엔진 시험 장치(1)는, 피치 가변 유닛(20)의 제1 이동 기구(21a, 21b, 21c 및 21d)에 의해, 각각의 실링 헤드부(11a, 11b, 11c 및 11d)를 X축 방향에 있어서 위치결정할 수 있다. 실링 헤드부(11a, 11b, 11c 및 11d)가 위치 결정되는 것에 의해, 병설하는 실링 헤드부(11)의 이격 피치를, 시험 대상이 되는 엔진(E)의 포트 피치에 맞추어 조정할 수 있다.

<실시형태 2>

본 실시형태의 엔진 시험 장치(1)에서의 흡기용 시험 장치(4)는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 실링 헤드 유닛(10)에서의 각 실링 헤드부(11)의 전진 및 후퇴를 제어하는 제2 이동 기구(헤드 진퇴 유닛)(31)를 구비하고 있다.

(제어 유닛(30))

흡기용 시험 장치(4)에 있어서, 제어 유닛(30)은, 슬라이딩 유닛(60)에서의 서보 모터(61)에 접속되고, 실링 헤드 유닛(10)을 시험 대상이 되는 엔진(E)에 대하여 전진 이동 또는 후퇴 이동시킨다. 또한, 제어 유닛(30)은, 실링 헤드 유닛(10)에서의 피치 가변 유닛(20)의 각각의 구동부(23)에 접속되고, 각 실링 헤드부(11)의 이격 피치를 제어한다. 또한, 제어 유닛(30)은, 제2 이동 기구(31)에서의 후술하는 각각의 구동부(310)에 접속되고, 각 실링 헤드부(11)의 전진 이동 또는 후퇴 이동을 제어한다.

도 4 및 도 5에 나타낸 바와 같이, 피치 가변 유닛(20)에서의 각 볼 너트(24)의 상면에 각 슬라이더(201)[201a∼201d]가 탑재되어 있고, 각 슬라이더(201) 상에 각각의 구동부(310)[310a∼310d]가 탑재된다. 각 슬라이더(201)는, 평판부(2011)와, 평판부(2011)에서의 엔진(E)의 반대측(도 4 중에서는 좌측)의 단부(端部)에 설치되는 돌기부(2012)를 구비한다. 이 돌기부(2012)에, 각각의 구동부(310)에서의 본체부(3101)가 고정된다. 각각의 구동부(310)는, 실링 헤드 유닛(10)을 구성하는 각 실링 헤드부(11)에 대응하는 제2 이동 기구(31)를 구성한다.

제2 이동 기구(31)에서의 각각의 구동부(310)는, 본체부(3101)와, 본체부(3101)에 대하여 전진 이동 또는 후퇴 이동 가능하게 설치되는 실린더 로드(311)[311a∼311d]를 구비한다. 구동부(310a∼310d)는 교호적(交互的)으로 단차를 두고 배치되어 있고, Z축 방향(연직 방향)에 있어서, 구동부(310a)와 구동부(310c)가 같은 높이의 상단(上段)에 위치하고 있고, 또한 구동부(310b)와 구동부(310d)가 같은 높이의 하단(下段)에 위치하고 있다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 각각의 구동부(310)를 교호적으로, 단차를 두고 설치함으로써, 각각의 구동부(310)의 배치 피치(X1)는, 같은 단(段)에서 인접시켜 배치시키는 경우와 비교하여 작게 할 수 있다. 바꾸어 말하면, 각각의 구동부(310)를 근접시켜 배치시킬 수 있으므로, X축 방향에서의 제2 이동 기구(31)의 폭을 컴팩트하게 할 수 있다.

각 실린더 로드(311)의 선단에는, 슬라이더(301)[301a∼301d]가 접속되어 있다. 각 슬라이더(301)는, 각 슬라이더(201)와 마찬가지로 L자형으로 굴곡된 것이며, 평판부와 돌기부를 구비한다. 각각의 평판부의 상에, 각 실링 헤드부(11)가 탑재된다. 또한, 각 슬라이더(201)의 상면에, Y축 방향으로 연장 형성되는 1개 이상의 가이드 레일(3026)이 설치된다. 한편, 각 슬라이더(301)의 하면에, 각 가이드 레일(3026) 상을 슬라이딩하는 레일 걸어맞춤 부재(3027)가 2개 이상 설치된다.

이들의 구성에 의해, 각 실린더 로드(311)를 전진 이동 또는 후퇴 이동시킴으로써, 각 가이드 레일(3026)을 따라 각 슬라이더(301)가 전진 또는 후퇴된다. 그 결과, 실링 헤드 유닛(10)을 구성하는 각 실링 헤드부(11)를 개별적으로 전진 이동 또는 후퇴 이동시킬 수 있다. 따라서, 시험 대상이 되는 엔진(E)의 기통수가, 3, 4, 5, …로 변경되어도, 기통수에 따라 구동시키는 구동부(310)를 조정함으로써, 멀티 기통의 엔진(E)에 대응할 수 있다. 그리고, 본 실시형태에 있어서는, 각각의 구동부(310)를 개별적으로 구동시키는 경우를 예로 들어 설명을 행하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 단일의 엔진(E)을 대상으로 하는 경우, 기통수는 일정하므로, 구동부(310)마다 액추에이터를 설치할 필요는 없고, 모든 슬라이더(301)를 동시에 구동시키는 액추에이터를 1개만 설치하도록 해도 된다.

<실시형태 3>

본 실시형태의 엔진 시험 장치(1)에서의 흡기용 시험 장치(4)는, 도 6에 나타낸 바와 같이, 실링 헤드 유닛(10)을 틸트 가능하게 지지하는 1개 이상의 틸트 유닛(40)을 구비하고 있다. 바꾸어 말하면, 틸트 유닛(40)은, 실링 헤드 유닛(10), 전술한 피치 가변 유닛(20) 및 제2 이동 기구(헤드 진퇴 유닛)(31)를 틸트 이동시킨다. 틸트 유닛(40)은, 실링 헤드 유닛(10), 피치 가변 유닛(20) 및 제2 이동 기구(31)를 요동 가능하게 지지하는 프레임체(42)와, 후술하는 가동(可動) 부재를 틸트 구동시키는 틸트 액추에이터(41)를 구비한다. 이 틸트 액추에이터(41)에, 전술한 제어 유닛(30)이 접속된다.

(틸트 유닛(40))

도 6에 나타낸 바와 같이, 틸트 유닛(40)을 구성하는 프레임체(42)는, 역 U자형의 고정 부재(45), 고정 부재(45)에 설치되고, 개구(44c)를 구비한 한 쌍의 브래킷(bracket)(44a, 44b), 한 쌍의 브래킷(44a, 44b)에 대하여 요동 가능하게 장착되는 가동 부재(46)[바닥판부(46a), 좌측 필러부(pillar portion)(46b), 우측 필러부(46c)]를 기본 구조로 한다. 이 바닥판부(46a)의 상면에, 피치 가변 유닛(20) 및 제2 이동 기구(헤드 진퇴 유닛)(31)가 설치된다. 틸트 액추에이터(41)는, 브래킷(44a)[또는 (44b)]에 고정된다. 고정 부재(45) 및 브래킷(44a, 44b)가 고정계, 가동 부재(46)가 가동계(可動系)로 된다.

좌측 필러부(46b) 및 우측 필러부(46c)는, 각각 외측을 향해 연장되는 축(軸) 부재(49d), 축 부재(49e)를 구비한다. 축 부재(49d) 및 축 부재(49e)는, 각각 브래킷(44a, 44b)의 개구(44c)에 삽통(揷通)되어 있다. 한 쌍의 브래킷(44a, 44b)의 외측에 링 부재(47, 47)[브래킷(44a) 측의 링 부재는 도시하지 않음]가 설치되어, 각각의 링 부재(47)는, 그 중앙부에 구멍(472)을 가지고 있고, 그 구멍 내에 베어링(474)이 설치된다. 이들 베어링(474)에 의해, 축 부재(49d, 49e), 즉 회동(回動) 부재(46)가 회동 가능하게 축지지된다. 축 부재(49d)[또는 (49e)]에는, 감속기(43)를 통하여 틸트 액추에이터(41)가 접속되어 있다.

틸트 액추에이터(41)를 구동시킴으로써 축 부재(49d)가 회전되고, 축 부재(49d, 49e)를 회전축으로 하여 가동 부재(46)가 소정 범위의 각도에 있어서 상하로 요동한다. 이로써, 틸트 유닛(40)이 틸트 구동된다.

틸트 유닛(40)이 요동할 수 있는 각도는, 틸트 구동 시에, 가동 부재(46), 피치 가변 유닛(20) 및 제2 이동 기구(31)와 고정 부재(45)가 간섭하지 않는 범위이면 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 도 7에 나타낸 바와 같이, 틸트 유닛(40)의 바닥판부(46a)가 수평 상태로 있는 위치를 기준(0°)으로서[도 7의 (B)], Z축 방향 상방향으로 ＋30°[도 7의 (A)], Z축 방향 하방향으로 ―30°로 된다[도 7의 (C)].

도 8에 나타낸 바와 같이, 엔진(E)의 흡기 포트·배기 포트의 개구의 방향(경사 각도)은, 엔진(E)의 사양에 따라 모두 상이하게 되어 있다. 도 8의 (A)에 나타낸 상단의 엔진(E)은, 엔진(E)의 하부에, 하방향의 흡기 포트·배기 포트의 개구부(80)를 구비한다. 이 엔진(E)의 경우, 틸트 유닛(40)은 Z축 방향 상방향으로 틸트 구동된다. 또한, 도 8의 (B)에 나타낸 중단(中段)의 엔진(E)은, 엔진(E)의 측면에, 가로 방향의 흡기 포트·배기 포트의 개구부(80)를 구비한다. 이 엔진(E)의 경우, 틸트 유닛(40)은 틸트 구동시키지 않고, 수평 자세인 채로 된다. 또한, 도 8의 (C)에 나타낸 하단의 엔진(E)은, 엔진(E)의 상부에, 상방향의 흡기 포트 또는 배기 포트의 개구부(80)를 구비한다. 이 엔진(E)의 경우, 틸트 유닛(40)은 Z축 방향 하방향으로 틸트 구동된다. 이와 같이, 엔진 시험 장치의 시험 대상이 되는 엔진(E)은, 다양한 기종의 것이 있고, 다양한 흡기 포트·배기 포트의 위치, 방향(경사 각도)을 가지고 있다. 또한, 엔진(E)의 흡기 포트·배기 포트의 엔진의 내부로 연장되어 있는 길이도 상이한 경우가 있다.

본 실시형태의 엔진 시험 장치(1)는, 틸트 유닛(40)을 구동시켜 가동 부재(46)를 틸트시킴으로써, 실링 헤드 유닛(10)을 요동시키는 것이 가능하다. 가동 부재(46)를 구성하는 바닥판부(46a)에 실링 헤드 유닛(10)이 탑재되어 있으므로, 바닥판부(46a)의 틸트 각도(tilt angle)를 제어함으로써, 실링 헤드 유닛(10)의 실링 헤드부(11)의 경사 각도를 임의의 각도로 제어할 수 있고, 시험 대상이 되는 엔진(E)의 사양에 추종시키는 것이 가능하다.

<실시형태 4>

본 실시형태의 엔진 시험 장치(1)는, 틸트 유닛(40)을 Z축 방향(상하 방향)으로 승강시키는 승강 유닛(50)을 구비하고 있다. 틸트 유닛(40)에는, 실링 헤드 유닛(10), 피치 가변 유닛(20) 및 제2 이동 기구(31)가 탑재되어 있으므로, 승강 유닛(50)을 Z축 방향(상하 방향)으로 승강시킴으로써, 이들 유닛이 Z축 방향(상하 방향)으로 승강된다.

도 9, 도 11에 나타낸 바와 같이, 승강 유닛(50)은, 기체(基體) 상면부(51), L자형을 가지는 기체 측면부(52L, 52R), 기체 측면부(52L, 52R)의 다리부에 고정된 기체 바닥면부(53), 및 서보 모터(55)를 구비한다. 서보 모터(55)는, 기체 측면부(52 L)[또는 (52R)]에 고정된다.

도 10에 나타낸 바와 같이, 서보 모터(55)에, 커플링(58)을 통하여 나사축(56)이 접속된다. Z축 방향으로 연장 형성되는 나사축(56)에는, 볼 너트(57)가 걸어맞추어진다. 볼 너트(57)에는, 연결 부재(570)가 접속되어 있다. 이 연결 부재(570)가 틸트 유닛(40)에서의 고정 부재(45)의 이면(裏面)에 고정된다. 서보 모터(55)를 회전시킴으로써, 나사축(56)이 회전되고, 볼 너트(57)가 Z축 방향(상하 방향)으로 승강된다. 그 결과, 볼 너트(57)와 함께 연결 부재(570)가 승강되고, 틸트 유닛(40)[고정 부재(45)]도 연동하여 Z축 방향(상하 방향)으로 승강된다.

기체 측면부(52L) 및 기체 측면부(52R)에서의 전면(前面)(엔진측의 면)에는, 각각 Z축 방향(상하 방향)으로 연장되는 가이드 레일(59)[59L, 59R]이 설치되어 있다. 각 가이드 레일(59)에는, 레일 걸어맞춤 부재(591)가 각각 2개 걸어맞추어진다. 도 12에 나타낸 바와 같이, 각 레일 걸어맞춤 부재는, 고정 부재(45)의 이면에 고정된다. 서보 모터(55)의 회전에 따라 연결 부재(570), 나아가서는 고정 부재(45b)가 승강될 때, 각 가이드 레일(59)과 각 레일 걸어맞춤 부재(591)에 의해 승강이 가이드된다.

본 실시형태의 엔진 시험 장치(1)는, 승강 유닛(50)에 의해, 엔진(E)에 대한 실링 헤드 유닛(10)의 상하 방향 높이를 자유롭게 제어할 수 있다. 승강 유닛(50)은, 시험 대상이 되는 엔진(E)의 흡기 포트·배기 포트의 높이에 맞추어, 실링 헤드 유닛(10)의 높이 위치를 제어할 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 엔진 시험 장치는, 피치 가변 유닛(20)을 구비하고 있으므로, 시험 대상이 되는 엔진(E)의 사양에 맞추어, 병설하는 각 실링 헤드부(11)의 이격 피치를 제어할 수 있다. 또한, 본 발명의 엔진 시험 장치는, 제2 이동 기구(31)를 구비하고 있으므로, 각 실링 헤드부(11)를 개별적으로 전진 또는 후퇴시키는 것이 가능하다. 또한, 본 발명의 엔진 시험 장치는, 틸트 유닛(40)을 구비하고 있으므로, 시험 대상이 되는 엔진(E)의 흡기 포트·배기 포트의 개구부의 경사 각도, 흡기 포트·배기 포트의 개구부의 위치에 맞추어, 실링 헤드 유닛(10)의 틸트 각도를 제어할 수 있다. 또한, 본 발명의 엔진 시험 장치는, 승강 유닛(50)을 구비하고 있으므로, 시험 대상이 되는 엔진(E)의 흡기 포트·배기 포트의 개구부의 위치에 맞추어, 실링 헤드 유닛(10)의 높이를 제어할 수 있다.

본 발명의 엔진 시험 장치는, 다기종의 엔진에 대응 가능하다. 본 발명에 있어서, 시험 대상이 되는 엔진은, 기통수, 기통 배치 등에 특별히 한정되지 않는다. 시험 대상이 되는 엔진은, 3기통 엔진, 4기통 엔진, 6기통 엔진, 8기통 엔진 등, 또한 가솔린 엔진, 디젤 엔진 등의 다기종의 엔진이다. 또한, 시험 대상이 되는 엔진의 흡기 포트·배기 포트의 개구 위치, 흡기 포트·배기 포트 사이의 피치, 흡기 포트·배기 포트 개구의 방향(경사 각도) 등의 설계 상의 사양도 특별히 한정되지 않는다.

이상, 본 발명의 실시형태를 설명하였으나, 본 발명은, 상기한 실시형태에 한정되지 않고, 요지를 벗어나지 않는 조건의 변경 등은, 모두 본 발명의 적용 범위이다.

[산업 상의 이용 가능성]

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 엔진 시험 장치는, 다기종의 엔진에 대응할 수 있고, 특히 엔진의 자동 조립 라인 등에 있어서, 시험 대상이 되는 엔진의 흡기 포트·배기 포트 사이의 이격 피치 등에 제한되지 않고, 엔진 모터링 시험을 행할 수 있는 엔진 시험 장치로서의 이용을 기대할 수 있다. 본 발명의 엔진 시험 장치는, 특히 자동차 관련 산업에 있어서 이용할 수 있고, 조선업, 농업, 건설업 등의 다양한 산업에도 이용할 수 있다.

1: 엔진 시험 장치
2: 반송 장치
3: 구동 유닛
4: 흡기용 시험 장치
5: 배기용 시험 장치
10: 실링 헤드 유닛
11a∼11d: 실링 헤드부
20: 피치 가변 유닛
21a∼21d: 제1 이동 기구
211a∼211d: 나사축
23a∼23d: 구동부
24a∼24d: 볼 너트
30: 제어 유닛
31a∼31d: 제2 이동 기구
310a∼310d: 구동부
40: 틸트 유닛
41: 틸트 액추에이터
42: 프레임체
44: 브래킷
45: 고정 부재
46: 가동 부재
47: 링 부재
50: 승강 유닛
51: 기체 상면부
52L, 52R: 기체 측면부
55: 서보 모터
58: 커플링
59L, 59R: 가이드 레일

Claims

흡기 포트 및 배기 포트를 포함하는 복수의 포트를 구비한 엔진을, 의사적(擬似的)인 구동 상태로 시험할 수 있는 엔진 시험 장치로서,
상기 엔진의 상기 흡기 포트 및 상기 배기 포트를 향해 전진 및 후퇴 가능하며, 상기 흡기 포트 및 상기 배기 포트의 각 포트에 접속 가능한 복수의 실링 헤드부가 병설된, 복수의 실링 헤드 유닛; 및
상기 실링 헤드 유닛의, 각각의 상기 실링 헤드부의 이격 피치를 바꾸는 1개 이상의 피치 가변(可變) 유닛;
을 포함하고,
1개 이상의 상기 피치 가변 유닛은,
각각의 상기 실링 헤드부에 접속되고, 상기 실링 헤드부가 병설되는 방향으로 이동 가능한 복수의 제1 이동 기구(機構); 및
각각의 상기 제1 이동 기구를 구동시키는 복수의 구동부;를 구비하고 있는,
엔진 시험 장치.
제1항에 있어서,
복수의 상기 실링 헤드 유닛의 전진 및 후퇴, 및 1개 이상의 상기 피치 가변 유닛에서의 각각의 상기 구동부의 구동을 제어하는 제어 유닛을 더 포함하는 엔진 시험 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 실링 헤드 유닛을 틸트 가능하게 지지하는 1개 이상의 틸트 유닛을 더 포함하고,
상기 틸트 유닛은,
상기 실링 헤드 유닛을 요동(搖動) 가능하게 지지하는 프레임체; 및
상기 프레임체에 설치되고, 상기 프레임체에 대하여 상기 실링 헤드 유닛을 틸트 구동시키는 틸트 액추에이터;를 구비하는, 엔진 시험 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 실링 헤드 유닛에서의 각 실링 헤드부에 설치되고, 각각의 상기 실링 헤드부를 전진 또는 후퇴 가능하게 지지하는 제2 이동 기구를 더 포함하는 엔진 시험 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제1 이동 기구는,
각각의 상기 실링 헤드부에 접속되는 볼 너트; 및
각각의 상기 볼 너트에 걸어맞추어지는 나사축;을 구비하고,
상기 나사축과 상기 구동부가 접속되고, 상기 구동부가 나사축을 회전 구동시키는, 엔진 시험 장치.