KR20120097026A - 자동차용 내연기관 실린더헤드의 기밀 시험방법 - Google Patents

자동차용 내연기관 실린더헤드의 기밀 시험방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자동차용 내연기관 실린더헤드의 기밀 시험방법에 관한 것으로서, 종래의 실린더헤드 단품상태에서 밸브와 시트링간의 기밀 시험방법은 엔진 조립시 헤드볼트의 축력에 의해 발생되는 실린더헤드의 변형량에 의한 누기 측정이 이루어지지 않으므로 정확도가 떨어지고, 이를 사전에 검증하는 것은 불가능하였다.
이에 본 발명은 배기 및 흡기 다기관은 장착되지 않고 밸브(11)와 시트링(12)이 장착된 실린더헤드(10) 단품을 실린더블록(20)에 헤드볼트(30)로 조립하는 제1단계(S100)와; 부압측정용 테스트기(50)에 장착된 측정호스(51)로 초기 대기압을 측정하는 제2단계(S200)와; 측정호스(51)를 막은 상태로 부압측정용 테스트기(50)를 가동시켜서 부압 기준값을 측정하는 제3단계(S300)와; 실린더헤드(10)의 배기구와 흡기구를 모두 막은 상태에서 순차적으로 하나씩 개방시키는 배기구나 흡기구에 측정호스(51)를 끼워 부압값을 차례로 측정하는 제4단계(S400)와; 각 배기구 및 흡기구의 측정된 부압값을 초기 대기압 및 부압 기준값과 비교하여 그 차압이 설정된 적정 범위 내에 속하는 가를 판별하는 제5단계(S500);를 행하여 실린더블록에 조립시 발생되는 축력에 의한 실린더헤드의 소성변형량을 포함한 누기의 측정이 되므로 신속 정확한 사전 검증이 가능한 것이다.

Description

자동차용 내연기관 실린더헤드의 기밀 시험방법{method for testing leakage performance of cylinder head for automobile}
본 발명은 자동차용 내연기관 실린더헤드의 기밀 시험방법에 관한 것으로서, 더욱 상세히는 내연기관 엔진의 실린더헤드와 실린더블록 사이의 연소실 내 밸브가 닫혀있을 때 엔진의 성능 및 기통간 저속품질 안정성에 있어 매우 중요한 특성이라고 할 수 있는 실린더헤드 밸브와 시트링 사이의 기밀성을 시험하는 자동차용 내연기관 실린더헤드의 기밀 시험방법에 관한 것이다.
일반적으로 엔진 조립시 실린더헤드와 실린더블록 사이의 냉각수, 오일, 가스의 누기, 누수를 방지하기 위하여 엔진 폭발압력의 약 2배 이상의 축력으로 헤드볼트를 이용하여 실린더헤드를 실린더블록에 조립하게 되고, 이러한 헤드볼트의 큰 축력은 실린더헤드의 변형을 유발하게 된다.
상기 조여지는 헤드볼트의 축력에 의해 실린더헤드가 변형하게 되면 실린더헤드 내에 설치된 시트링에 변형을 유발하게 되고, 이는 실린더밸브와 시트링 간의 기밀성을 저하시키게 되며, 이는 엔진의 성능 및 저속품질 안정성에 영향을 미치기 때문에 이러한 변형에 대한 사전 검증방법을 수립하는 것은 대단히 중요하다고 할 수 있다.
그런데, 종래에 행하여 온 내연기관용 엔진의 실린더헤드내 기밀성 시험방법은 실린더헤드 단품만을 가지고 행함으로써 헤드볼트의 축력에 의해 발생되는 실린더헤드의 변형량을 고려한 기밀성을 측정하지 못하였다.
즉, 도 5 는 종래의 기밀 시험을 위해 실린더헤드 밸브와 시트링만이 조립된 단품 상태의 실린더헤드를 보인 평면도이고, 도 6a 는 종래의 단품 상태 실린더헤드만을 가지고 연소실쪽에서 가압하여 기밀을 시험하는 과정을 보인 도 5의 A-A선 단면도이며, 도 6b 는 종래의 단품 상태 실린더헤드만을 가지고 흡기 및 배기쪽에서 부압을 측정하는 과정을 보인 도 5의 A-A선 단면도이다.
이에 도시된 바와 같이 종래에는 실린더헤드 단품의 밸브가 닫혀 시트링에 밸브가 접촉된 상태에서 그 접촉면 사이의 누기를 확인하기 위하여 도6a 와 같이 연소실에서 흡기다기관 장착면으로 가압하여 누기를 측정하거나 또는 6b 와 같이 흡기다기관 장착면에서 부압을 이용하여 밸브가 닫히는 방향으로의 누기 측정시험을 수행하였다.
하지만 이러한 실린더헤드 단품상태에서 관련부품(밸브, 시트링)만을 조립하여 검사하는 방법은 엔진 조립시 헤드볼트의 축력에 의해 발생되는 헤드의 변형량에 의한 시트링과 밸브 사이의 누기에 대한 측정은 전혀 이루어지지 않으므로 이를 사전에 검증하는 것은 불가능하였다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 개발된 것으로서, 본 발명의 목적은 내연기관 엔진의 실린더헤드와 실린더블록을 헤드볼트로 조립한 상태에서 헤드볼트의 축력에 의해 발생되는 헤드의 변형량에 의한 시트링과 밸브 사이의 누기를 사전에 보다 신속 정확하게 측정할 수 있는 자동차용 내연기관 실린더헤드의 기밀 시험방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 자동차용 내연기관의 기밀 시험방법에 있어서, 배기 및 흡기 다기관은 장착되지 않고 밸브와 시트링의 기밀유지를 위한 관련부품만이 장착된 실린더헤드 단품을 실린더블록에 헤드볼트로 조립하는 제1단계(S100)와; 통상의 부압측정용 테스트기에 장착된 측정호스로 초기의 대기압을 측정하는 제2단계(S200)와; 상기 측정호스를 막은 상태로 부압측정용 테스트기를 가동시켜서 부압 기준값을 측정하는 제3단계(S300)와; 실린더블록에 조립된 실린더헤드의 배기구와 흡기구를 모두 막은 상태에서 순차적으로 하나씩 개방시키면서 측정호스를 끼워 부압값을 연속 측정하는 제4단계(S400)와; 측정된 부압값을 초기 대기압 및 부압 기준값과 비교하여 차압이 설정된 적정 범위 내에 속하는 가를 판별하는 제5단계(S500); 로 이루어져 헤드변형량을 포함하여 기밀을 시험할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1단계때 실린더블록에 체결하기 전에 실린더헤드를 단품 상태에서 각 배기구와 흡기구의 부압을 측정하는 단계; 를 먼저 행한 다음 제1단계 내지 제5단계를 행하여 헤드가 변형되지 않은 단품 상태에서의 부압값과 헤드변형량 발생으로 측정되는 부압값을 비교하여 헤드변형시의 기밀 변형량을 측정할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.
이러한 본 발명은 배기 및 흡기다기관을 장착하지 않은 엔진 조립상태에서 부압을 이용하여 측정할 경우 가공 정밀도 공차에 의해 발생할 수 있는 부분에 대한 사전 검증이 가능함과 아울러 헤드볼트로 실린더헤드와 실린더블록 조립시 발생되는 축력에 의한 실린더헤드의 소성변형량을 포함한 누기 측정이 가능하므로 밸브와 시트링 사이의 누기에 대한 신속 정확한 사전 검증이 가능한 것이다.
도 1 은 본 발명의 기밀시험을 위한 실린더블록과 실린더헤드를 분리한 상태의 사시도
도 2 는 본 발명의 기밀시험을 위해 실린더블록과 실린더헤드를 결합한 상태의 사시도
도 3 은 본 발명에 의해 실린더블록에 조립된 상태의 실린더헤드에서 흡기구와 배기구를 통해 부압을 측정하는 상태를 보인 횡단면도
도 4 는 본 발명에 의해 부압을 측정하여 기밀을 시험하는 방법을 단계별로 보인 블럭도
도 5 는 종래의 기밀 시험을 위해 실린더헤드 밸브와 시트링만이 조립된 단품 상태의 실린더헤드를 보인 평면도
도 6a 는 종래의 단품 상태 실린더헤드만을 가지고 연소실쪽에서 가압하여 기밀을 시험하는 과정을 보인 도 5의 A-A선 단면도
도 6b 는 종래의 단품 상태 실린더헤드만을 가지고 흡기 및 배기쪽에서 부압을 측정하는 과정을 보인 도 5의 A-A선 단면도
이하에서 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성과 작용을 바람직한 실시예로 첨부한 도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 2 는 본 발명의 기밀시험을 위해 실린더블록과 실린더헤드를 결합한 상태의 사시도이고, 도 3 은 본 발명에 의해 실린더블록에 조립된 상태의 실린더헤드에서 흡기구와 배기구를 통해 부압을 측정하는 상태를 보인 횡단면도이며, 도 4 는 본 발명에 의해 부압을 측정하여 기밀을 시험하는 방법을 단계별로 보인 블럭도이다.
이에 도시된 바와 같이 본 발명은 실린더헤드(10) 단품에 관련부품인 실린더헤드 밸브(11)와 시트링(12) 및 밸브가이드(13)을 조립하고, 그 실린더헤드(10)와 실린더블록(20) 사이에 가스켓(40)을 놓고 헤드볼트(30)로 조립한 후 배기 및 흡기 다기관에서 부압을 이용하여 측정하는 방법을 특징으로 한다.
이와 같이 하면 헤드볼트(30)로 체결시 축력에 의해 발생하는 실린더헤드(10)의 변형량을 포함하여 누기량을 측정할 수 있는 것으로서, 이를 단계별로 설명하면 다음과 같다.
제1단계(실린더헤드와 실린더블록의 조립단계)
자동차용 내연기관의 실린더헤드(10)에 설치되는 실린더헤드 밸브(11)와 시트링(12)의 기밀을 시험하기 위해 배기 및 흡기 다기관은 장착하지 않은 상태에서 실린더헤드(10) 단품에 밸브(11)와 시트링(12)과 밸브가이드(13) 등의 관련부품을 장착하여 조립한다.
그 후 상기와 같이 관련부품이 조립된 실린더헤드(10) 단품과 실린더블록(20) 사이에 가스켓(40)을 놓고 헤드볼트(30)로 조립하는 제1단계(S100)를 행한다.
제2단계(부압측정용 테스트기를 이용한 초기 대기압 측정단계)
일반적으로 알려진 통상의 부압측정용 테스트기(50)에 기 장착된 측정호스(51)의 선단 입구를 개방시킨 상태를 유지하면서 부압측정용 테스트기(50)로 초기의 대기압을 측정하는 제2단계(S200)를 행하여 그 대기압 값을 확인한다.
제3단계(부압 기준값 측정단계)
부압측정용 테스트기(50)의 측정호스(51)의 입구를 막은 상태로 부압측정용 테스트기(50)를 가동시켜서 부압 기준값을 측정하는 제3단계(S300)를 행한다.
상기 측정호스(51)를 막는 것은 도4 에서와 같이 작업자가 측정호스(51)의 입구를 엄지손가락으로 눌러 막아도 되고, 또는 별도의 밀봉수단을 이용하여 막아준 후 부압 기준값을 측정하면 된다.
제4단계(실린더헤드의 각 배기구 및 흡기구의 부압값 측정단계)
실린더블록(20)에 조립된 실린더헤드(10)의 배기구와 흡기구를 모두 막은 상태에서 배기구와 흡기구 중 어느 하나를 개방시키고, 개방된 배기구나 흡기구에 측정호스(51)를 끼운 다음 부압측정용 테스트기(50)를 가동시켜 부압값을 측정한다.
그 후 부압값이 측정된 배기구나 흡기구는 막아 주고, 측정하지 않은 다른 배기구나 흡기구를 순차적으로 하나씩 개방시킨 다음 그 개방된 배기구나 흡기구에 측정호스(51)를 끼우고 부압측정용 테스트기(50)로 부압값을 측정하는 과정을 연속 반복하여 각 배기구 및 흡기구의 부압값을 측정하는 제4단계(S400)를 행한다.
제5단계(배기구와 흡기구의 부압값이 적정범위내 인가의 판별단계)
실린더헤드(10)의 각 배기구 및 흡기구의 측정된 부압값을 제2단계의 초기 대기압 및 제3단계의 부압 기준값과 비교하여 그 압력의 차압이 설정된 적정 범위 내에 속하는 가의 여부를 판별하는 제5단계(S500)를 행한다.
즉, 상기 제5단계(S500)를 행하여 각 배기구 및 흡기구의 측정된 부압값이 설정된 적정 범위 내의 차압에 해당할 경우는 헤드볼트 체결시의 축력에 의해 발생되는 헤드변형량을 포함하고서도 기밀력이 양호하게 유지되는 것이므로 엔진의 성능 및 기통간 저속품질 안정성이 유지되는 것으로 볼 수 있다.
반대로, 각 배기구 및 흡기구의 측정된 부압값이 설정된 적정 범위 내의 차압 범위를 벗어날 경우에는 헤드볼트 체결시의 축력에 의해 발생되는 헤드변형량으로 인해 밸브와 시트링 사이의 기밀력이 양호하게 유지되지 못하는 것이므로 엔진의 성능 및 기통간 저속품질 안정성에 영향을 미치는 것임을 사전에 검증할 수 있는 것이다.
이러한 본 발명은, 제1단계에서 배기 및 흡기 다기관은 장착되지 않고 실린더헤드 밸브(11)와 시트링(12)의 기밀유지를 위한 관련부품만이 장착된 실린더헤드(10) 단품을 실린더블록(20)에 체결하기 전에 실린더헤드(10)를 단품 상태에서 각 배기구와 흡기구의 부압을 측정하는 단계;를 먼저 행할 수도 있다.
이와 같이 하면 그 후 실린더헤드(10)를 실린더블록(20)에 조립하여 상기 제1단계에서 제5단계를 행하였을 때 헤드볼트(30)로 체결하지 않은 단품 상태에서의 부압값과, 헤드볼트(30)로 체결한 후 축력에 의한 헤드변형량 발생으로 측정되는 부압값을 서로 비교하여 헤드변형으로 인한 기밀 변형량을 비교 판단할 수 있으므로 밸브와 시트링 사이의 누기에 대한 기밀력을 보다 정확하게 사전 검증할 수 있는 것이다.
10 : 실린더헤드 11 : 밸브
12 : 시트링 13 : 밸브가이드
20 : 실린더블록 30 : 헤드볼트
40 : 가스켓 50 : 부압측정용 테스트기
51 : 측정호스

Claims (2)

  1. 자동차용 내연기관의 실린더헤드(10)에 설치되는 밸브(11)와 시트링(12)사이의 기밀 시험방법에 있어서,
    배기 및 흡기 다기관은 장착되지 않고 밸브(11)와 시트링(12)의 관련부품이 장착된 실린더헤드(10) 단품을 실린더블록(20)에 헤드볼트(30)로 조립하는 제1단계(S100)와;
    통상의 부압측정용 테스트기(50)에 장착된 측정호스(51)가 개방된 상태에서 부압측정용 테스트기(50)로 초기 대기압을 측정하는 제2단계(S200)와;
    부압측정용 테스트기(50)의 측정호스(51)를 막은 상태로 부압측정용 테스트기(50)를 가동시켜서 부압 기준값을 측정하는 제3단계(S300)와;
    실린더블록(20)에 조립된 실린더헤드(10)의 배기구와 흡기구를 모두 막은 상태에서 순차적으로 하나씩 개방시키는 배기구나 흡기구에 측정호스(51)를 끼워 차례로 부압값을 측정하는 제4단계(S400)와;
    각 배기구 및 흡기구의 측정된 부압값을 초기 대기압 및 부압 기준값과 비교하여 차압이 설정된 적정 범위 내에 속하는 가를 판별하는 제5단계(S500);
    로 이루어져 헤드변형량을 포함하여 기밀을 시험할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 자동차용 내연기관의 실린더헤드 밸브와 시트링의 기밀 시험방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    제1단계때 배기 및 흡기 다기관은 장착되지 않고 실린더헤드 밸브(11)와 시트링(12)의 기밀유지를 위한 관련부품만이 장착된 실린더헤드(10) 단품을 실린더블록(20)에 체결하기 전에
    실린더헤드(10) 단품 상태에서 각 배기구와 흡기구의 부압을 측정하는 단계;를 먼저 행한 다음
    제1단계 내지 제5단계를 행하여
    헤드볼트(30)로 실린더블록(20)에 체결한 후 축력에 의한 헤드변형량 발생으로 측정되는 부압값과
    실린더헤드(10) 단품 상태에서의 부압값을 비교하여
    헤드변형시의 기밀 변형량을 측정할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 자동차용 내연기관의 실린더헤드 밸브와 시트링의 기밀 시험방법.
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