KR20080050798A - Method of detecting the damage to the cylinder liner - Google Patents

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Abstract

A method for detecting damage to a cylinder liner is provided to inspect a cause for early damage to a cylinder liner and find a fracture mechanism through a test for the estimated cause. A method for detecting damage to a cylinder liner comprises a step of determining an endurance mode of an engine(110). A temperature sensor is attached to one side of a cylinder liner of the engine, a flow rate sensor and a pressure sensor are installed at the engine, and the amount of flow-by gas is inspected(120). The engine is operated(130). It is determined if the amount of flow-by gas is larger than a predetermined amount(140). If the amount of flow-by gas is larger than the predetermined amount, it is determined if temperature of the cylinder liner is larger than predetermined temperature(150). If the temperature of the cylinder liner is larger than the predetermined temperature, the engine is operated after replacing an oil jet(160).

Description

실린더 라이너 파손 검출방법{METHOD OF DETECTING THE DAMAGE TO THE CYLINDER LINER}Cylinder liner breakage detection method {METHOD OF DETECTING THE DAMAGE TO THE CYLINDER LINER}

도 1은 피스톤에 스커핑이 발생된 상태를 나타내 보인 도면.1 is a view showing a state in which the scuffing occurs in the piston.

도 2는 실린더 라이너의 과열에 의해 D-링 기능 상실 상태를 나타내 보인 도면.2 shows a state of D-ring loss due to overheating of the cylinder liner.

도 3은 실린더 라이너의 장착 턱부에 균열이 발생된 상태를 나타내 보인 도면.3 is a view showing a state in which a crack occurs in the mounting jaw portion of the cylinder liner.

도 4는 실린더 라이너에 균열이 관통된 상태를 나타내 보인 도면.4 is a view showing a state in which a crack penetrates the cylinder liner.

도 5는 실린더 라이너의 균열 진행 순서를 나타내 보인 도면.5 is a view showing a crack progression sequence of the cylinder liner.

도 6은 본 발명에 따른 실린더 라이너 파손 검출방법을 순차적으로 나타내 보인 개략적인 순서도.Figure 6 is a schematic flow chart showing sequentially a cylinder liner break detection method according to the present invention.

도 7은 실린더 라이너에 온도센서가 부착된 상태를 나타내 보인 도면.7 is a view showing a state in which a temperature sensor is attached to the cylinder liner.

도 8은 본 발명에 따른 실린더 라이너 파손 검출방법이 적용된 후, 실린더 라이너에 균열이 없는 상태를 나타내 보인 도면.8 is a view showing a state that there is no crack in the cylinder liner after the cylinder liner breakage detection method according to the present invention is applied.

본 발명은 실린더 라이너 파손 검출방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 실린더 라이너가 조기에 다수 발생되는 파손에 대한 원인을 규명하기 위한 실린더 라이너 파손 검출방법에 관한 것이다.The present invention relates to a cylinder liner breakage detection method, and more particularly, to a cylinder liner breakage detection method for identifying the cause of the breakage occurs a number of early cylinder liners.

피스톤 링과 실린더 라이너간의 스커핑(Scuffing)이나 이상마모 등의 문제는 오늘날에도 매우 중요한 문제로서 많은 영향인자가 있고 고출력화에 따라서 점차 각 조건이 가혹하게 되는 경향이 있으며, 이들에 대응하기 위하여 설계가 재검토되고 개선되고 있다.Problems such as scuffing and abnormal wear between the piston ring and the cylinder liner are very important issues today, and there are many influence factors, and each condition tends to become more severe as the output increases. Is reviewed and improved.

상기한 스커핑이라 함은, 계속되는 마찰로 마멸분이 증가되고 온도도 상승하는 것으로, 이 스커핑의 결과 발생하는 국부적인 파손과 접융으로 인한 엔진의 비정상적인 마멸이 발생된다.The above-mentioned scuffing means that abrasion increases and temperature rises due to continuous friction, which causes abnormal failure of the engine due to local breakage and welding caused by this scuffing.

상기한 실린더 라이너의 조기 파손 발생의 주요 원인은, 피스톤의 냉각 또는 윤활 불량으로 상기한 스커핑이 발생되며, 이에 따라 피스톤과 실린더 라이너간 마찰이 증가하게 된다. 이에 따라 상기 실린더 라이너의 취약부에 작용 응력이 증가하게 되어 결국 실린더 라이너가 조기에 파손되게 된다.The main cause of the early failure of the cylinder liner is the above-mentioned scuffing due to poor cooling or lubrication of the piston, thereby increasing the friction between the piston and the cylinder liner. As a result, the stress applied to the weak part of the cylinder liner increases, resulting in premature failure of the cylinder liner.

종래의 실린더 라이너 파손이력과 실린더 라이너의 파손 재현시험을 통해 얻은 결론은 다음과 같다.The conclusions obtained through the conventional cylinder liner failure history and the failure regeneration test of the cylinder liner are as follows.

동일 체결조건에서 체크밸브의 플런저 물림 및 풀림 현상이 발생되고 있음을 감안할 때, 상기 체크밸브 내주면의 조도, 최소 간극 등의 품질확보가 반드시 필요하며, 불량품 혼입이 미치는 영향을 고려할 때 품질 안정시점까지 모든 시험품의 품질 확인이 요구된다.Considering that plunger bleeding and loosening of the check valve occur under the same tightening condition, it is necessary to secure the quality of roughness, minimum clearance, etc. of the inner circumferential surface of the check valve. Quality verification of all specimens is required.

그리고 상기 체크밸브의 체결조건의 민감도가 큼을 감안할 때, 필드(field)의 오버 토크(over torque) 체결 상황을 고려한 체결조건의 여유 설정과 산포를 줄일 수 있는 방안이 필요하고, 실린더 라이너의 강도 보강은 필요하지 않는다.In addition, in view of the high sensitivity of the fastening condition of the check valve, a method for reducing the margin and setting of the fastening condition in consideration of the over torque fastening situation of the field is required, and reinforcing the strength of the cylinder liner. Is not necessary.

또한 크랭크실 내로 냉각수의 유입이 방지되도록 하기 위한 대책 및 검토가 필요하고, 스틸(steel) 피스톤의 적용은 스커핑 발생시 알루미늄 피스톤 사양과는 다른 파손 양상을 보이고 있다.In addition, measures and examinations are required to prevent the inflow of coolant into the crankcase, and the application of steel pistons shows a breakage pattern different from that of aluminum pistons when scuffing occurs.

도 1에는 스커핑이 발생한 상태(A)의 피스톤이 도시되어 있고, 도 2에는 과열에 의해 D-링(ring)의 기능이 상실한 상태(B)의 실린더 라이너가 도시되어 있다. 그리고 도 3에는 실린더 라이너 장착 턱부의 균열이 발생한 상태(C)가 도시되어 있고, 도 4에는 균열이 심해 이 균열이 관통된 상태(D)가 도시되어 있다.1 shows a piston in a state in which scuffing has occurred, and FIG. 2 shows a cylinder liner in a state in which the function of the D-ring is lost due to overheating. 3 shows a state C in which a crack occurs in the cylinder liner mounting jaw portion, and FIG. 4 shows a state D in which the crack is so severe that the crack penetrates.

그리고 문제 발생 실린더 라이너의 이력 조사에 따르면, 균열은 모두 길들이기 운전 중 실린더 라이너의 스커핑을 동반한 파손 형태를 보이며, D링 및 O링 기능이 상실되어 크랭크실측으로 유입된 냉각수가 오일펌프에 의해 혼입되는 문제가 발생되었다.According to the historical investigation of the troubled cylinder liner, the cracks all show breakage with scuffing of the cylinder liner during the break-in operation, and the coolant flowing into the crankcase side due to the loss of the D-ring and O-ring functions is prevented There was a problem of mixing.

또한 문제 발생 엔진의 단품 및 조립 치수, 보어(bore) 변형상의 문제는 발견되지 않았고, 발생 기통상의 특징도 관찰되지 않았다.In addition, no problems were found in single-piece, assembly dimensions, and bore deformation of the trouble-generating engine, and no characteristic of the generating cylinder was observed.

그리고 오일 제트 체크밸브의 분사 불량 문제는 상기한 조사에서 처음 발견되었으나, 파손 기통과 발생 기통의 상이로 문제 발생의 원인 제공 여부를 규명하지 못하였다.In addition, the problem of poor injection of the oil jet check valve was first discovered in the above investigation, but it was not possible to determine whether the cause of the problem was provided due to the difference between the damaged cylinder and the generated cylinder.

또한 실린더 라이너의 균열부 관찰한 것을 설명한다. 이 실린더 라이너의 균열 기점은 도 5에 도시된 바와 같이, 실린더 라이너의 플랜지 곡률부로 안티 트러스트~리어(Anti-Thrust~Rear)부(도 5의 7~9시 방향)로 판명되었다.Moreover, what was observed by the crack part of the cylinder liner is demonstrated. As shown in Fig. 5, the crack origin of the cylinder liner was found to be an anti-thrust to rear portion (7 to 9 o'clock in Fig. 5) as the flange curvature portion of the cylinder liner.

도 5에 도시된 바와 같이, 실린더 라이너에서 ①>②>③의 순서로 진행된 균열은 스커핑 진행시 외주면에 형성된 열 영향부(HAZ; Heat Affected Zone) 영역이 균열 발생 순서에 관계없이 균열과 평행한 분포를 보였다.As shown in FIG. 5, in the cylinder liner, the cracks progressed in the order of ①> ②> ③ are parallel to the cracks regardless of the order of occurrence of the heat affected zone (HAZ) formed on the outer circumferential surface during scuffing. One distribution was shown.

후술하는 본 발명은 상기와 같은 실린더 라이너의 조기 파손 다수 발생에 대한 원인을 조사하고, 추정 원인에 대한 재현 시험을 통해 파손 기구를 규명하기 위한 것이다.The present invention to be described later is to investigate the cause of the occurrence of a large number of early breakage of the cylinder liner as described above, and to identify the failure mechanism through the reproducing test for the estimated cause.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 실린더 라이너의 조기 파손 다수 발생에 대한 원인을 조사하고, 추정 원인에 대한 재현 시험을 통해 파손 기구를 규명하도록 한 실린더 라이너 파손 검출방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and provides a cylinder liner breakage detection method to investigate the causes for the occurrence of a large number of premature failures of the cylinder liner, and to identify the failure mechanism by reproducing the estimated cause. Its purpose is to.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실린더 라이너 파손 검출방법은, (a) 엔진의 내구모드를 결정하는 단계와; (b) 상기 엔진의 실린더 라이너의 일측에 온도센서를 부착하고, 상기 엔진에는 냉각수의 유량과 압력을 측정하는 유량센서와 압력센서를 각각 설치하고, 블로바이 가스량을 검사하고, 상기 엔진을 운전하는 단계와; (c) 상기 블로바이 가스의 유량이 일정량 이상인지 판단하는 단계와; (d) 상기 단계 (c)의 조건을 만족하는 경우, 상기 실린더 라이너의 온도가 일정 온 도 이상인지 판단하는 단계와; (e) 상기 단계 (d)의 조건을 만족하는 경우, 오일제트 교환 후 엔진을 운전하는 단계;를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.Cylinder liner failure detection method of the present invention for achieving the above object, (a) determining the endurance mode of the engine; (b) a temperature sensor is attached to one side of the cylinder liner of the engine, and the engine is provided with a flow rate sensor and a pressure sensor for measuring the flow rate and pressure of the coolant, respectively, to check the blow-by gas amount, and to operate the engine. Steps; (c) determining whether the flow rate of the blow-by gas is a predetermined amount or more; (d) if the condition of step (c) is satisfied, determining whether the temperature of the cylinder liner is above a predetermined temperature; (e) if the condition of step (d) is satisfied, operating the engine after oil jet replacement.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 6에는 본 발명에 따른 실린더 라이너 파손 검출방법을 순차적으로 나타내 보인 개략적인 순서도가 도시되어 있다.6 is a schematic flowchart showing a cylinder liner failure detection method sequentially according to the present invention.

도면을 참조하면, 본 발명에 따른 실린더 라이너 파손 검출방법은, 우선, 엔진의 내구모드를 결정하고, 엔진의 실린더 라이너 예컨대, 도 7에 도시된 바와 같이, 실린더 라이너의 하부의 일측에 온도센서(10)를 부착한다. 그리고 엔진에는 냉각수의 유량과 압력을 측정하기 위한 유량센서와 압력센서를 각각 설치하고, 블로바이 가스량을 검사한다.(단계 110,120)Referring to the drawings, the cylinder liner breakage detection method according to the present invention, first, determine the endurance mode of the engine, the cylinder liner of the engine, for example, as shown in FIG. 10) Attach. The engine is provided with a flow rate sensor and a pressure sensor for measuring the flow rate and pressure of the coolant, respectively, and checks the blow-by gas amount (steps 110 and 120).

상기와 같이 블로바이 가스량을 체크한 후, 엔진을 운전한다.(단계 130)The engine is operated after checking the blow-by gas amount as described above (step 130).

이이서, 엔진의 운전에 따라 블로바이 가스의 유량이 일정량(기준량) 예컨대, 150L/min 이거나 그 이상인지 판단한다.(단계 140)Next, it is determined whether the flow rate of the blow-by gas is a predetermined amount (reference amount), for example, 150 L / min or more according to the operation of the engine (step 140).

상기 단계 140의 조건을 만족하는 경우, 즉 상기 블로바이 가스의 유량이 150L/min이거나 그 이상이면, 이번에는 실린더 라이너의 온도가 일정 온도(기준 온도) 예컨대, 200℃ 이거나 그 이상인지 판단한다.(단계 150)When the condition of step 140 is satisfied, that is, when the flow rate of the blow-by gas is 150 L / min or more, it is determined whether the temperature of the cylinder liner is a constant temperature (reference temperature), for example, 200 ° C. or more. (Step 150)

상기 단계 150의 조건을 만족하는 경우, 즉 실린더 라이너의 온도가 200℃ 이거나 그 이상이면, 오일제트 문제에 따른 링 소착으로 향후 크랙(crack) 발생 요인이 증가하므로, 상기 오일제트를 교환한 후 엔진을 운전한다.(단계 160)When the condition of the step 150 is satisfied, that is, when the temperature of the cylinder liner is 200 ° C or higher, the crack generation factor increases due to ring sintering due to the oil jet problem, so that the engine after replacing the oil jet Drive (step 160).

한편, 상기 단계 140의 조건을 만족하지 못하는 경우에는, 즉 상기 블로바이 가스의 유량이 150L/min 이하이면, 상기 단계 130의 엔진 운전을 다시 수행한다.On the other hand, when the condition of the step 140 is not satisfied, that is, when the flow rate of the blow-by gas is 150L / min or less, the engine operation of the step 130 is performed again.

그리고 상기 단계 150의 조건을 만족하지 못하는 경우에는, 즉 실린더 라이너의 온도가 200℃ 이하이면, 실린더 라이너의 크랙에 따라 연소가스가 냉각수로 유입되므로 실린더 라이너를 교환하고 엔진을 운전한다.(단계 170)When the condition of the step 150 is not satisfied, that is, when the temperature of the cylinder liner is 200 ° C. or lower, combustion gas flows into the coolant according to the crack of the cylinder liner, so that the cylinder liner is replaced and the engine is operated. )

상기한 바와 같이 본 발명에 따른 실린더 라이너 파손 검출방법은, 실린더 라이너에 온도센서(10)를 부착하고, 엔진에는 냉각수 유량과 압력을 감지하는 센서를 각각 설치한 후, 이 엔진을 운전하여 블로바이 가스량과 실린더 라이너의 온도를 체크하여 오일제트나, 실린더 라이너를 적절한 시간에 교체한다.As described above, in the cylinder liner breakage detection method according to the present invention, the temperature sensor 10 is attached to the cylinder liner, and the engine is installed with a sensor for detecting the coolant flow rate and pressure, respectively, and then the engine is blow-by operated. Check the gas volume and cylinder liner temperature and replace the oil jet or cylinder liner at the appropriate time.

이러한 상기한 판단 기준은, 스커핑 발생시에는 토크가 저하되고, 블로바이 가스가 증가되며, 실린더 라이너의 온도가 상승되며, 기통간 연소 불균일로 엔진에 진동이 발생되기 때문이다.This criterion is because, when scuffing occurs, the torque decreases, the blow-by gas increases, the temperature of the cylinder liner rises, and vibration occurs in the engine due to uneven combustion between cylinders.

그리고 실린더 라이너에 균열이 발생되면, 연소압 작용에 따른 워터자켓 내 압력이 상승하고, 냉각수가 넘치게 되며, 엔진 냉각수의 호스가 이탈된다.When a crack occurs in the cylinder liner, the pressure in the water jacket increases due to the combustion pressure, the coolant overflows, and the hose of the engine coolant is released.

이에 따라 본 발명에 따른 실린더 라이너 파손 검출방법을 적용함으로써, 실린더 라이너를 파손의 원인을 규명하고, 정확하게 어느 위치에서 파손이 일어나는지를 규명할 수 있도록 한다.Accordingly, by applying the cylinder liner breakage detection method according to the present invention, it is possible to identify the cause of the cylinder liner breakage, and to identify exactly where the breakage occurs.

실제 본 발명이 적용된 후, 즉 실린더 라이너의 응력 취약부에 크랙이 발생되기 전에 엔진을 정지시킴으로써, 실린더 라이너에 균열이 발생되지 않는다. 실제 실린더 라이너의 균열 여부를 관찰했으나, 도 8에 보이는 바와 같이, 균열이 발 생되지 않았음을 알 수 있다.By actually stopping the engine after the present invention has been applied, i.e. before cracking occurs in the stress weakened portion of the cylinder liner, no cracking occurs in the cylinder liner. Although the actual cylinder liner was observed for cracking, as shown in FIG. 8, it can be seen that no cracking occurred.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 실린더 라이너 파손 검출방법은 다음과 같은 효과를 갖는다.As described above, the cylinder liner breakage detection method according to the present invention has the following effects.

실린더 라이너의 조기 파손에 대한 원인을 규명할 수 있고, 실린더 라이너의 균열(크랙)을 미연에 방지할 수 있으며, 피스톤의 스커핑을 줄일 수 있다.It is possible to identify the cause for premature failure of the cylinder liner, to prevent the cracking (crack) of the cylinder liner in advance, and to reduce the scuffing of the piston.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to one embodiment shown in the drawings, this is merely exemplary, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent embodiments are possible. Therefore, the true scope of protection of the present invention should be defined only by the appended claims.

Claims (3)

(a) 엔진의 내구모드를 결정하는 단계와;(a) determining an endurance mode of the engine; (b) 상기 엔진의 실린더 라이너의 일측에 온도센서를 부착하고, 상기 엔진에는 냉각수의 유량과 압력을 측정하는 유량센서와 압력센서를 각각 설치하고, 블로바이 가스량을 검사하고, 상기 엔진을 운전하는 단계와;(b) a temperature sensor is attached to one side of the cylinder liner of the engine, and the engine is provided with a flow rate sensor and a pressure sensor for measuring the flow rate and pressure of the coolant, respectively, to check the blow-by gas amount, and to operate the engine. Steps; (c) 상기 블로바이 가스의 유량이 일정량 이상인지 판단하는 단계와;(c) determining whether the flow rate of the blow-by gas is a predetermined amount or more; (d) 상기 단계 (c)의 조건을 만족하는 경우, 상기 실린더 라이너의 온도가 일정 온도 이상인지 판단하는 단계와;(d) when the condition of step (c) is satisfied, determining whether the temperature of the cylinder liner is above a predetermined temperature; (e) 상기 단계 (d)의 조건을 만족하는 경우, 오일제트 교환 후 엔진을 운전하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 실린더 라이너 파손 검출방법.(e) if the condition of step (d) is satisfied, operating the engine after oil jet replacement; cylinder liner breakage detection method comprising a. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 단계 (c)의 조건을 만족하지 못하는 경우에는,If the condition of step (c) is not satisfied, 상기 엔진 운전을 다시 수행하는 것을 특징으로 하는 실린더 라이너 파손 검출방법.Cylinder liner breakage detection method characterized in that to perform the engine operation again. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 단계 (d)의 조건을 만족하지 못하는 경우에는, If the condition of step (d) is not satisfied, 상기 실린더 라이너 교환 후 상기 엔진을 운전하는 단계를 더 포함하여 된 것을 특징으로 하는 실린더 라이너 파손 검출방법.And operating the engine after replacing the cylinder liner.
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