KR19990021405A - 밸브 트레인 동특성 테스트 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 베드(10)와; 상기 베드(10)에 고정 장착되는 실린더 헤드(20)와; 히터(32)에 의해 가열되는 탱크(31)내 오일을 펌핑시켜 상기한 실린더 헤드(20)로 공급하는 오일 공급 수단(30)과; 히터(42)에 의해 가열되는 탱크(41)내 냉각수를 펌핑시켜 상기한 실린더 헤드(20)로 공급하는 냉각수 공급수단(40)과; 상기한 실린더 헤드(20)의 캠축(21)에 축설한 풀리(22)와 벨트(23)에 의해 연결한 토크 메타(51)와 상기한 토크 메타(51)를 강제 구동시키는 모터(52)로 구비되는 구동수단(50)과; 상기한 실린더 헤드(20)내 로커 암(61)에 부착되는 스트레인 게이지(62)와 상기한 스트레인 게이지(62)에 의해 측정된 값을 저항값으로 변환시켜 증폭한 뒤 이를 검출하여 기록하는 측정수단(60)과; 상기한 오일 공급 수단(30)과 냉각수 공급수단(40) 및 구동수단(50)의 작동을 제어하면서 오일 및 냉각수온도와 엔진 회전수, 엔진토크를 조절하는 동시에 그 값을 디스플레이하는 컨트롤 박스(70)로서 이루어지는 구성으로서, 엔진을 실제와 동일한 조건에서 구동시켜 이때 변하게 되는 로커암(61)의 작동치 변화로 밸브의 점핑, 바운싱, 서징작용과 같은 동특성을 일시에 정확하게 측정하면서 체크할 수가 있도록 하여 엔진에 적합한 밸브 트레인 설계에 대단히 유용하면서 최상의 엔진을 제작할 수가 있도록 하는 밸브 트레인 동특성 테스트 장치에 대한 것이다.

Description

밸브 트레인 동특성 테스트 장치
본 발명은 엔진 개발시 밸브의 동특성 즉 점핑(Jumping), 바운싱(Bouncing), 서징(Surging)을 측정하여 밸브 트레인 설계에 필요한 정보를 체크할 수 있도록 하는 밸브 트레인 동특성 테스트 장치에 대한 것이다.
일반적인 엔진 개발에서 실린더 헤드에 장착되는 밸브 트레인은 설계단계에서부터 충분한 테스트를 거쳐 제작이 된다.
하지만 이렇게 제작되는 밸브 트레인이 실제 실린더 헤드에서 어떻게 작동될 지는 직접 엔진을 구동시키지 않으면 알 수가 없는바 사실상 밸브 트레인의 작동성은 엔진 성능에 직접적으로 영향을 주게 되므로 단순히 설계대로 제작된 구조일지라도 기제작된 엔진에 적합한지는 구체적으로 알 수가 없다.
만일 엔진이 단순히 동일한 구동상태만을 계속 유지하는 것이라면 별문제가 없지만 실제 필드에서 차량의 구동상태는 무수한 변화를 거듭하면서 그에 적절히 적응해야 하는바 이러한 구동상태 변화에 따른 밸브의 작동이 적절히 이루어지지 못하게 되면 밸브계 뿐만 아니라 엔진의 모든 계통에 영향을 미치게 되어 엔진 내구력이 저하될 수도 있게 된다.
따라서 설계대로 제작되었다 할지라도 실제 엔진에서의 작동상태를 테스트하지 않고서는 엔진의 다양한 구동상태 변화에 따른 밸브의 점핑이나 바운싱 또는 서징과 같은 오작동의 유발을 정확히 체크할 수가 없다.
또한 충분한 시험 단계를 거치지 않게 되면 실제 엔진에 적용된 이후에야 비로소 엔진의 구동상태에 따른 다양한 문제점이 발견되는바 결국 이러한 문제점을 나중에 찾게 되었을 때 소비자들은 엔진 성능에 대단한 불신감을 갖게 되고, 이를 수정시키는데에는 대단히 많은 시간과 노력 및 비용이 소비되기도 한다.
그럼에도 불구하고 현재는 상기한 밸브 트레인 성능 측정을 세분화하여 즉 점핑이나 바운싱 그리고 서징의 정도 측정을 각각 나누어서 측정을 하거나 측정 장비의 부재로 일부만 측정하여 밸브계 동특성 측정을 대신하므로서 엔진에 적절한 최상의 설계를 실현시킬 수가 없는 문제점이 있었다.
이에 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 본 발명은 기제작된 실린더 헤드에 실제 구동 조건과 동일한 조건으로 밸브 구동장비를 갖추고, 로커 아암에 부착한 스트레인 게이지(Straine gauge)에 의해 로커암 포스(Force)를 측정하여 이때 문제의 구간을 체크하여 엔진에서의 밸브 트레인 적합성 여부를 판단할 수 있도록 하는 밸브 트레인 동특성 테스트 장치를 제공코자 하는 것이 목적이다.
상기한 목적을 달성시키기 위하여 본 발명은
베드와;
상기 베드에 고정 장착되는 실린더 헤드와;
히터에 의해 가열되는 탱크내의 오일을 펌핑시켜 상기한 실린더 헤드로 공급하는 오일 공급 수단과;
히터에 의해 가열되는 탱크내 냉각수를 펌핑시켜 상기한 실린더 헤드로 공급하는 냉각수 공급수단과;
상기한 실린더 헤드의 캡출에 축설한 풀리와 벨트에 의해 연결한 토크 메타와 상기한 토크 메타를 강제 구동시키는 모터로 구비되는 구동수단과;
상기한 실린더 헤드내 로커 암에 부착되는 스트레인 게이지와 상기한 스트레인 게이지에 의해 측정된 값을 저항값으로 변환시켜 증폭한 뒤 이를 검출하여 기록하는 측정수단과;
상기한 오일 공급 수단과 냉각수 공급수단 및 구동수단의 작동을 제어하면서 오일 및 냉각수온도와 엔진 회전수, 엔진토크를 조절하는 동시에 그 값을 디스플레이하는 컨트롤 박스로 이루어지는 구성이 특징이다.
도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 테스트 장치의 개략적인 구조도
도면 중 주요 부분에 대한 부호의 설명
10 : 배드(Bed) 20 : 실린더 헤드
30 : 오일 공급 수단 40 : 냉각수 공급 수단
50 : 구동 수단 60 : 측정 수단
70 : 컨트롤 박스
이를 첨부한 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 헤스트 장치의 개략적인 구조도로서, 도면부호 10은
베드(Bed)이고, 상기한 베드(10)에는 설계대로 제작된 실린더 헤드(20)가 고정 장착된다.
상기한 실린더 헤드(20)에는 실제의 구동조건과 동일한 구성으로 밸브 트레인을 형성한다.
그리고 상기한 실린더 헤드(20)에는 오일 공급 수단(30)에 의해서 실제 엔진에서와 마찬가지로 오일이 공급될 수 있도록 한다. 즉 상기한 오일 공급 수단(30)은 오일 탱크(31)와 히터(32)와 온도계(33)와 펌프(34)와 릴리프 밸브(35) 및 압력 게이지(36)로서 구성되어 엔진 구동 조건 변화에 따른 온도와 압력을 실제 엔진과 동일하게 유지하면서 오일이 안정적으로 공급될 수 있도록 한다.
또한 상기한 실린더 헤드(20)에는 상기한 오일 공급 수단(30)에 의한 오일과 마찬가지로 실제의 엔진과 동일한 조건으로 냉각수를 공급시키기 위해 냉각수 공급수단(40)을 마련하되 상기한 냉각수 공급 수단(40) 역시 오일 공급 수단(30)과 동일하게 온도와 압력을 엔진 구동 조건 변화에 따라 유동적으로 변할 수 있도록 하기 위해 탱크(41)와 히터(42)와 온도계(43) 및 펌프(44)와 릴리프 밸브(45), 그리고 압력 게이지(46)를 구비한다.
이와함께 비록 실린더 헤드(20) 만을 갖춘 구성이지만 실제의 엔진과 동일한 구동 조건을 갖추기 위해 실린더 헤드(20)의 캠축(21) 일단부로 축설한 풀리(22)에는 벨트(23)에 의해 토크 메타(51)가 연결되도록 하고, 상기한 토크메타(51)에는 모터(52)가 연결되면서 강제 구동될 수 있도록 하는 구동수단(50)이 마련된다.
한편 상기의 실린더 헤드(20)내에 마련되는 로커암(61)에는 엔진이 구동시 로커암(61)의 포스(Force)가 측정되도록 하는 스트레인 게이지(62)와 함께 상기한 스트레인 게이지(62)로부터의 측정신호를 저항 값으로서 변환시키는 변환기(63)와, 변환된 저항값을 증폭하는 증폭기(64)와, 증폭기(64)로부터 출력되는 증폭 신호를 검출하는 오일로스코프(65)와 이를 기록하는 레코더(66)로서 구비되는 측정수단(60)이 마련되도록 한다.
이상과 같은 구조와 함께 상기한 오일공급수단(30)과 냉각수공급수단(40) 및 구동수단(50)의 펌프(34)(44)와 모터(52) 구동 그리고 히터(32)(42)의 작동을 단속 제어하는 동시에 릴리프 밸브(35)(45)의 단속으로 오일압과 냉각수압을 조절하며, 특히 이들 구동 및 작동력과 함께 오일과 냉각수의 온도 및 압력값 그리고 엔진 회전수가 디스플레이 될 수 있도록 하는 컨트롤 박스(70)를 구비한다.
한편 상기한 구성에서 측정수단(60)의 레코더(66)에 기록된 정보는 컨트롤 박스(70)에서 다른 정보와 함께 동시에 디스플레이 될 수 있도록 하는 것이 더욱 바람직하다.
이하 상기한 구성에 따른 작용을 살펴보면 우선 컨트롤 박스(70)에서 일정한 엔진 구동 조건에 맞게 모터(52)를 구동시키면 이때의 토크 메타(51)에서 체크되는 구동력에 따라 기세팅된 값으로 히터(32)(42)와 함께 모터(52)가 구동되고, 릴리프 밸브(35)(45)를 작동제어하여 적정한 압력으로 오일과 냉각수가 실린더 헤드(20)에 공급되도록 한다.
이같은 오일과 냉각수의 공급은 엔진의 구동조건에 따라서 타코메타(51)를 통해 체크되는 구동력에 따라 실제 엔진에서 변하는 상태와 동일한 온도 및 공급압으로 컨트롤 박스(70)에서 자동 제어하게 된다.
이때 밸브는 모터(52) 구동에 의해 연동하는 캠축(21)에 의해서 구동되면서 도 2에서와 같이 로커암(61)에 부착된 스트레인 게이지(62)에 의해 로커암(61)이 작동하는 정도에 따라 로커암(61)의 작동량을 측정하게 되고 이렇게 측정된 작동량은 변환기(63)의 브릿지 회로를 거치면서 저항값으로 변환시킨 후 증폭부(64)에서 신호를 증폭시켜 오실로스코프(65)에서 증폭된 신호를 검출한다.
검출된 신호는 레코더(66)에 일단 기록이 되고, 이때 측정 시험 담당자는 이러한 임의의 구동력에서 표시되는 로커암(61)의 작동치를 체크하므로서 밸브의 동특성 시험을 하게 된다.
특히 상기의 시험은 측정시험 담당자의 임의대로 컨트롤 박스(70)에서 엔진 구동력을 변화시키면서 그 변화되는 상태에 따른 로커암(61)의 작동치 변화값을 체크하여 문제의 구간을 확인할 수가 있도록 하므로서 적용된 밸브 트레인의 적합성 여부를 용이하게 판단할 수가 있게 되는 것이다.
그러므로 본 발명에 따른 측정장치에 의해 시험 담당자는 한 장소에서 실제와 거의 동일한 조건으로 엔진을 구동시키면서 작동하게 되는 로커암(61)의 작동치 변화로 밸브의 점핑, 바운싱, 서징작용과 같은 동특성을 일시에 정확하게 측정하면서 체크할 수가 있게 되어 제작된 밸브 트레인이 엔진에 적합한지를 직접 확인할 수가 있게 되는 동시에 다음에 개발되는 엔진의 밸브 트레인 설계에 참고 자료로 사용하면서 보다 향상된 엔진 제작을 제공하게 되는 매우 유용한 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 베드(10)와;
    상기 베드(10)에 고정 장착되는 실린더 헤드(20)와;
    히터(32)에 의해 가열되는 탱크(31)내 오일을 펌핑시켜 상기한 실린더 헤드(20)로 공급하는 오일 공급 수단(30)과;
    히터(42)에 의해 가열되는 탱크(41)내 냉각수를 펌핑시켜 상기한 실린더 헤드(20)로 공급하는 냉각수 공급수단(40)과;
    상기한 실린더 헤드(20)의 캠축(21)에 축설한 풀리(22)와 벨트(23)에 의해 연결한 토크 메타(51)와 상기한 토크 메타(51)를 강제 구동시키는 모터(52)로 구비되는 구동수단(50)과;
    상기한 실린더 헤드(20)내 로커 암(61)에 부착되는 스트레인 게이지(62)와 상기한 스트레인 게이지(62)에 의해 측정된 값을 저항값으로 변환시켜 증폭한 뒤 이를 검출하여 기록하는 측정수단(60)과;
    상기한 오일 공급 수단(30)과 냉각수 공급수단(40) 및 구동수단(50)의 작동을 제어하면서 오일 및 냉각수온도와 엔진 회전수, 엔진토크를 조절하는 동시에 그 값을 디스플레이하는 컨트롤 박스(70)로 이루어지는 구성을 특징으로 하는 밸브 트레인 동특성 테스트 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기한 오일 공급 수단(30)은 오일 탱크(31)와 히터(32)와 온도계(33)와 펌프(34)와 릴리프 밸브(35) 및 압력 게이지(36)로서 구성됨을 특징으로 하는 밸브 트레인 동특성 테스트 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기의 냉각수 공급수단(40)은 탱크(41)와 히터(42)와 온도계(43) 및 펌프(44)와 릴리프 밸브(45), 그리고 압력 게이지(46)로서 구성됨을 특징으로 하는 밸브 트레인 동특성 테스트 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기의 측정수단(60)은 로커암(61)에 부착되는 스트레인 게이지(62)와 상기한 스트레인 게이지(62)로부터의 측정신호를 저항 값으로서 변환시키는 변환기(63)와, 변환된 저항값을 증폭하는 증폭기(64)와, 증폭기(64)로부터 출력되는 증폭 신호를 검출하는 오일로스코프(65)와 이를 기록하는 레코더(66)로서 구성됨을 특징으로 하는 밸브 트레인 동특성 테스트 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기한 측정수단(60)의 레코더(66)에 기록되는 정보는 컨트롤 박스(70)에서 다른 측정정보와 함께 동시에 디스플레이 되는 구성임을 특징으로 하는 밸브 트레인 동특성 테스트 장치.
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