KR20080069520A - 실린더 압력 측정 장치 - 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.
실린더, 연소실, 지지 슬리브, 고정 장치, 인장 로드, 용량성 측정 시스템.

Description

실린더 압력 측정 장치{CYLINDER PRESSURE MEASURING DEVICE}
본 발명은 내연기관용 실린더 압력 측정 장치에 관한 것이다.
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.
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.
본 발명의 과제는 새로운 실린더 압력 측정 장치를 형성하는 것이다.
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.
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.
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.
본 발명의 바람직한 실시예는 종속 청구항 및 하기 설명에 제시된다. 본 발명의 실시예는 도면을 참고로 상세히 설명되지만, 이것에 제한되지는 않는다.
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.
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.
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.
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.
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)의 경사 위치를 방지하다.
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-스프링-결합에 의해 부재(30) 내로 결합된다. 지지 슬리브(11)의 부분들(14, 15, 16, 17)은 링형 부재(30)에 의해 서로 정렬된다.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
도 1은 본 발명에 따른 실린더 압력 측정 장치의 사시도.
도 2는 도 1의 본 발명에 따른 실린더 압력 측정 장치의 평면도.
도 3은 도 2의 절단선 Ⅲ-Ⅲ을 따른 본 발명에 따른 실린더 압력 측정 장치의 횡단면도.
도 4는 도 1의 본 발명에 따른 실린더 압력 측정 장치의 측면도.
도 5는 본 발명에 따른 실린더 압력 측정 장치의 고정 장치의 고정 링.
도 6은 본 발명에 따른 실린더 압력 측정 장치의 고정 장치의 홈 블록.
도 7은 본 발명에 따른 실린더 압력 측정 장치의 고정 장치의 클램핑부.
도 8은 본 발명에 따른 실린더 압력 측정 장치의 고정 장치의 고정 플레이트.
도 9는 본 발명에 따른 실린더 압력 측정 장치의 용량성 측정 시스템의 제1 부품.
도 10은 본 발명에 따른 실린더 압력 측정 장치의 용량성 측정 시스템의 제2 부품.
도 11은 본 발명에 따른 실린더 압력 측정 장치의 지지 슬리브의 두 부분.

Claims (6)

  1. 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)에 의해 상기 실린더의 인장 로드에, 상기 지지 슬리브(11)가 상기 인장 로드를 부분적으로 둘러싸도록 고정되고, 방사방향 분할에 의해 서로 분리된 상기 지지 슬리브(11)의 2개 이상의 부분들(14, 15)은 용량성 측정 시스템의 부품들(18, 29, 19)에 할당됨으로써, 측정하려는 실린더 압력에 의해 야기된 상기 인장 로드의 길이 변동이 방사방향 분할에 의해 서로 분리된 부분들(14, 15) 및 그에 따라 상기 용량성 측정 시스템의 부품들(18, 29, 19)의 축방향 이동을 야기하는 것을 특징으로 하는 실린더 압력 측정 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 지지 슬리브(11)는 방사방향 및 축방향 분할에 의해 4개의 부분들(14, 15, 16, 17)로 분할되는 것을 특징으로 하는 실린더 압력 측정 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 지지 슬리브(11)의 부분들(14, 15, 16, 17)은 링형 소자(30)에 의해 서로 정렬되는 것을 특징으로 하는 실린더 압력 측정 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항 또는 다수 항에 있어서, 상기 지지 슬리브(1)의 상기 부분들(14, 15, 16, 17)은 그 외부 단부에, 내부면에 할당된 각각 하나의 돌출부(28)를 가지며, 상기 돌출부는 상기 인장 로드에 조립된 상태에서 상기 인장 로드의 외부면을 가압하는 것을 특징으로 하는 실린더 압력 측정 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항 또는 다수 항에 있어서, 상기 실린더 압력 측정 장치는 바람직하게는 2개의 고정 장치(22)에 의해 상기 실린더의 인장 로드에 고정될 수 있고, 각각의 고정 장치(22)는 U형 고정 링(23), 홈 블록(24), 클램핑부(25) 및 고정 플레이트(26)를 포함하고, 각각의 고정 링(23)은 외부 단부에 상기 지지 슬리브(11)의 부분들을 포함하여, 상기 각각의 고정 플레이트(26), 상기 각각의 클램핑 부(25) 및 상기 각각의 홈 블록(24)을 통해 상기 각각의 고정 링(23)에 가해진 힘이 상기 지지 슬리브(11)의 부분들(14, 15, 16, 17)을 인장 로드에 대해 가압하도록 하는 것을 특징으로 하는 실린더 압력 측정 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항 또는 다수 항에 있어서, 상기 용량성 측정 시스템의 상기 부품들(18, 29, 19)은 장부 맞춤 핀(20)에 의해 상기 지지 슬리브(11)의 상기 부분들(14, 15)과 연결되는 것을 특징으로 하는 실린더 압력 측정 장치.
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