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JPS6024414B2 - Piston friction force measuring device - Google Patents
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JPS6024414B2 - Piston friction force measuring device - Google Patents

Piston friction force measuring device

Info

Publication number
JPS6024414B2
JPS6024414B2 JP9825979A JP9825979A JPS6024414B2 JP S6024414 B2 JPS6024414 B2 JP S6024414B2 JP 9825979 A JP9825979 A JP 9825979A JP 9825979 A JP9825979 A JP 9825979A JP S6024414 B2 JPS6024414 B2 JP S6024414B2
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JP
Japan
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cylinder
ring
friction force
measuring device
piston
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP9825979A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS5622921A (en
Inventor
庄一 古浜
雅章 瀧口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hino Motors Ltd
Original Assignee
Hino Motors Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hino Motors Ltd filed Critical Hino Motors Ltd
Priority to JP9825979A priority Critical patent/JPS6024414B2/en
Publication of JPS5622921A publication Critical patent/JPS5622921A/en
Publication of JPS6024414B2 publication Critical patent/JPS6024414B2/en
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、往復動内燃機関のピストンの摩擦力測定装置
に係り、特にピストンとシリンダ間の摩擦力をエンジン
運転中に実測することができるようにしたピストンの摩
擦力測定装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a piston friction force measurement device for a reciprocating internal combustion engine, and in particular to a piston friction force measurement device that allows the friction force between a piston and a cylinder to be actually measured during engine operation. Concerning a measuring device.

内燃機関の摩擦損失低減は、省エネルギ化のための一つ
の重要な項目である。しかしへ従来摩擦損失の測定は、
モータリング法又は図示出力と軸出力の差で求める方法
しかなく、両者とも測定された値は1サイクルの全平均
値であり、摩擦損失低減にとって重要な意味をもつ個々
の摩擦部の時間に対する摩擦力の経過が不明であり、摩
擦損失低減に対して的確な対策を与えるためには有効で
はなかった。そこで発明者らはエンジン全体の摩擦部の
中で重要な部分を占めているピストンとシリンダ間の摩
擦力をエンジン運転中に実測する方法及び装置の開発に
っとめてきた。その結果ほぼ目的に叶うものとして本発
明が完成したものである。本郷定では、基本的にピスト
ンの摩擦力によるシリンダへの力を測定するものであり
、そのためシリンダはシリンダプロツク及びシリンダヘ
ツドから分離されてピックアップで支持されなければな
らない。
Reducing friction loss in internal combustion engines is one important item for energy conservation. However, the conventional measurement of friction loss is
The only methods available are the motoring method or the difference between the indicated output and the shaft output, and in both cases, the measured value is the total average value of one cycle, and it shows the friction of each friction part over time, which has an important meaning for reducing friction loss. The course of force is unknown, and it has not been effective in providing accurate measures for reducing friction loss. Therefore, the inventors have focused on developing a method and apparatus for actually measuring the frictional force between the piston and the cylinder, which occupies an important part of the frictional parts of the entire engine, during engine operation. As a result, the present invention has been completed as a device that almost achieves the objective. This method basically measures the force on the cylinder due to the frictional force of the piston, and therefore the cylinder must be separated from the cylinder block and cylinder head and supported by a pickup.

従って、次のような問題点を生じる。‘1} 摩擦力波
形に影響を与えないようにシリンダ内の作用ガスをシー
ルする。‘21 シリンダ内のガス圧力により生じるヘ
ッドの動き、またそれによるブロック上部の変形が摩擦
波形に影響しないようにする。
Therefore, the following problems arise. '1} Seal the working gas in the cylinder so that it does not affect the frictional force waveform. '21 To prevent the movement of the head caused by the gas pressure inside the cylinder and the resulting deformation of the upper part of the block from affecting the friction waveform.

‘3’ピストンラップの衝撃が摩擦力波形に影響を与え
ないようにする。
'3' Prevent the impact of the piston wrap from affecting the friction force waveform.

本発明は、上記した従来技術の欠点を除くと共に上記し
た測定上の問題点を解決するためになされたもので、そ
の目的とするところは、往復動内燃機関のピストンとシ
リンダ間の摩擦力をエンジン運転中に正確かつ容易に実
測することができるピストンの摩擦力測定装置を提供す
ることであり、特に、燃焼行程におけるシリンダ内のガ
ス圧力を摩擦力波形に影響を与えないようにシールする
ことである。
The present invention has been made to eliminate the drawbacks of the prior art described above and to solve the measurement problems described above. An object of the present invention is to provide a piston friction force measurement device that can accurately and easily measure actual piston friction force during engine operation, and in particular, to seal the gas pressure in the cylinder so as not to affect the friction force waveform during the combustion stroke. It is.

要するに本発明は、シリンダをシリンダプロツクに対し
て相対変位可能に支持し、該相対変位を検出する変位検
出装置を該シリンダとシリンダブロック間に取り付け、
シリンダ上部を密閉するための○リングを保持する○リ
ングホルダを前記シリンダブロックに固着してシリンダ
ヘツドから分離し、前記○リングを収容する溝を前記シ
リンダの内壁と前記○リングホルダの双方にまたがって
設け、該溝に○リングを収容し、前記0リングホルダと
シリンダヘッドとの間にシリンダ内に蓮通する空間を設
け、該空間の外周部に耐熱性のシールリングを装着し、
シリンダ内のガス圧力が作用するシリンダ及び○リング
ホルダの上下方向の受圧面積を等しくし、前記シリンダ
及びシリンダブロックに作用するガス圧力による作用力
が上下方3向で均等となるように構成したことを特徴と
するものである。
In short, the present invention supports a cylinder so that it can be displaced relative to a cylinder block, and a displacement detection device that detects the relative displacement is installed between the cylinder and the cylinder block.
A ○ ring holder that holds a ○ ring for sealing the upper part of the cylinder is fixed to the cylinder block and separated from the cylinder head, and a groove for accommodating the ○ ring is formed across both the inner wall of the cylinder and the ○ ring holder. a ○ ring is accommodated in the groove, a space is provided between the O-ring holder and the cylinder head that passes through the cylinder, and a heat-resistant seal ring is attached to the outer periphery of the space;
The pressure-receiving areas in the vertical direction of the cylinder and the ○ ring holder on which the gas pressure in the cylinder acts are made equal, so that the acting force due to the gas pressure acting on the cylinder and cylinder block is equal in three directions in the vertical direction. It is characterized by:

以下本発明を図面に示す実施例に基いて説明する。The present invention will be explained below based on embodiments shown in the drawings.

第1図は本発明ピストンの摩擦力測定装置1の組立図で
、2と3のような揺れ止めの一端をシ4リンダ4に、他
端をシリンダブロツク5にそれぞれ固定し、揺れ止め2
の外端部2aはシリンダブロック5に固着されて側方に
突出する円筒6の一端6aに弾性体7を介して取り付け
られ、結果として、シリンダ4はシリンダプロック5に
対して相対変位可能に支持してある。またこのシリンダ
4とシリンダブ。ツク5との間の相対変位を測定するた
めの変位検出装置たるピックアップは、高速回転におい
て、摩擦力を正確に測定するために測定系の固有振動数
を高める必要があることから、極めて僅かなシリンダの
変位を検出できるものでなければならない。そのため該
変位検出装置8としては、ピェゾ式のピックアップを採
用し、0シリンダ4の下端4aにおいて、シリンダブロ
ック5に螺着された前荷重用ボルト9とシリンダ4の下
端4aに固着されたピックアップ押え10との間にピッ
クアップ8を挟み込むことにより固定してある。タ 次
にエンジンの運転中において、シリンダ4内に作用する
ガスのシールは第1図の上部及び第2図にこの部分の拡
大図で示すような構造としてある。
FIG. 1 is an assembly diagram of a piston friction force measuring device 1 according to the present invention, in which one end of the rocking stops such as 2 and 3 is fixed to a cylinder 4, and the other end is fixed to a cylinder block 5.
The outer end 2a of the cylinder block 5 is fixed to the cylinder block 5 and is attached to one end 6a of a cylinder 6 that protrudes laterally via an elastic body 7. As a result, the cylinder 4 is supported so as to be movable relative to the cylinder block 5. It has been done. Also this cylinder 4 and cylinder tab. The pickup, which is a displacement detection device for measuring the relative displacement between the pickup and the pick 5, needs to increase the natural frequency of the measurement system in order to accurately measure the frictional force during high-speed rotation. It must be possible to detect cylinder displacement. Therefore, a piezo type pickup is adopted as the displacement detection device 8, and a front load bolt 9 is screwed onto the cylinder block 5 at the lower end 4a of the zero cylinder 4, and a pickup presser is fixed to the lower end 4a of the cylinder 4. The pickup 8 is fixed by being sandwiched between the pickup 10 and the pickup 10. Next, during operation of the engine, the gas seal that acts within the cylinder 4 has a structure as shown in the upper part of FIG. 1 and an enlarged view of this part in FIG. 2.

即ちシリンダ4の上部4bを密閉するためには○リング
11を用いるもので、この0リング11を保持する○リ
ングホルダ12をシリンダブロツク5にボルト13で固
着してシリンダヘッド15からは分離してある。一方シ
リンダヘッド15は図示はしてないが通常のボルトでシ
リンダブロック5に固定されており、このボルトをばね
系としてシリンダヘツド15は○リングホルダ12とは
独立してガス圧力により変位するようにしてある。○リ
ング11を収容する溝14はシリンダの内壁4cと○リ
ングホルダ12の双方にまたがって設けられ、その深さ
bを等しくしてある。
That is, in order to seal the upper part 4b of the cylinder 4, an O-ring 11 is used, and an O-ring holder 12 that holds this O-ring 11 is fixed to the cylinder block 5 with bolts 13 and separated from the cylinder head 15. be. On the other hand, the cylinder head 15 is fixed to the cylinder block 5 with ordinary bolts (not shown), and using these bolts as a spring system, the cylinder head 15 is displaced by gas pressure independently of the ring holder 12. There is. A groove 14 for accommodating the o-ring 11 is provided across both the inner wall 4c of the cylinder and the o-ring holder 12, and has the same depth b.

即ち0リング11を収容する溝14の中心16がシリン
ダ4の内壁4cに一致しており、ここに○リング11を
収容し、シリンダ4と○リングホルダー2との間には間
隙17が形成されている。また0リングホルダ12とシ
リンダヘツド15との間にはシリンダ4内に蓮適する空
間18を設け、該空間の外周部18aには耐熱性のシー
ルリング19を装着してあり、このシールリング19と
しては、断面が「く」の字形をした円環状の金属リング
を用いており、このリング19の内側の最大径部19a
がシリンダ4の内壁4c、即ちピストン20の摺動面及
び溝14の中心16に一致させてある。
That is, the center 16 of the groove 14 that accommodates the O-ring 11 is aligned with the inner wall 4c of the cylinder 4, the O-ring 11 is accommodated here, and a gap 17 is formed between the cylinder 4 and the O-ring holder 2. ing. Furthermore, a space 18 is provided between the O-ring holder 12 and the cylinder head 15 to fit the cylinder 4, and a heat-resistant seal ring 19 is attached to the outer circumference 18a of the space. uses an annular metal ring with a dogleg-shaped cross section, and the inner maximum diameter part 19a of this ring 19
is aligned with the inner wall 4c of the cylinder 4, that is, the sliding surface of the piston 20 and the center 16 of the groove 14.

これによって、シリンダ4内のガス圧力が作用するシリ
ング4及び○リングホルダI2の上下方向の受圧面積A
u,Aoは等しくなる。即ちシリンダ4内に位置する○
リングホルダ12の部分12aの幅をCとすれば第3図
示の如くガス圧力が矢印21で示すように上向きに作用
する受圧面積AUは幅か十Cとこの部分の平均円周の
タ積であり、ガス圧力が矢印22で示すように下向きに
作用する受圧面積Aoもが十Cとこの部分の平均円周と
の積であるから、両者は等しくなる。従ってガスの圧力
の大きさに関係なく、シリンダ4及びシリンダブロック
12に作用するガス圧力Zによる作用力は上下方向で均
等となるように構成されている。なおピストン20のト
ップランド20aは上端20bから長さh、半径方向に
外周20cから長さdだけ削り取ってあり、0リングホ
ルダ12にZピストン20が干渉しないようにしてある
As a result, the pressure receiving area A in the vertical direction of the cylinder 4 and the ○ ring holder I2 on which the gas pressure in the cylinder 4 acts
u and Ao become equal. In other words, ○ located inside cylinder 4
If the width of the portion 12a of the ring holder 12 is C, then the pressure receiving area AU where the gas pressure acts upward as shown by the arrow 21 as shown in the third figure is equal to the width 10 C and the average circumference of this portion.
Since the pressure-receiving area Ao where the gas pressure acts downward as shown by the arrow 22 is also the product of 10C and the average circumference of this part, they are equal. Therefore, regardless of the magnitude of the gas pressure, the force exerted by the gas pressure Z on the cylinder 4 and the cylinder block 12 is configured to be equal in the vertical direction. The top land 20a of the piston 20 is cut off by a length h from the upper end 20b and a length d from the outer periphery 20c in the radial direction to prevent the Z piston 20 from interfering with the O-ring holder 12.

なおピストン20において、23,24及び25は圧縮
用のピストンリングであり、26はオイル用のピストン
リングである。またシリンダ4とシリンダブロツク12
との間には、シール用の○リング27が4箇所に配設さ
れている。なお28は冷却水用の通路である。本発明は
上記のように構成されており、以下その作用について説
明する。
In the piston 20, 23, 24, and 25 are piston rings for compression, and 26 is a piston ring for oil. Also, cylinder 4 and cylinder block 12
○ rings 27 for sealing are arranged at four locations between the two. Note that 28 is a passage for cooling water. The present invention is constructed as described above, and its operation will be explained below.

エンジンを始動すると、ピストン20は上下方向に往復
敷し、ピストンリング23乃至26とシリンダ4の内壁
4cとの間の摩擦により、シリンダ4はシリソダブロッ
ク5に対して相対的に変位し、この変位贋がピックアッ
プ8により検出される。またこの変位層は摩擦力の大き
さに比例する。なおこのとき揺れ止め2及び3が有効に
作用し、ピストン20の揺れが防止される。次にエンジ
ンの燃焼行程において、シリソダ4内のガスの圧力が急
激に増大した場合について説明すると、第3図に示すよ
うに、ガスの圧力は、矢印21で示すように上向きにオ
イルシール11を介してシリンダ4と○リングホルダ1
2との間に設けられた溝14の上面を上向きに押圧し、
かつ0リングホルダ12の部分12aの下端を同じく矢
印21の如く上向きに押圧する。
When the engine is started, the piston 20 reciprocates in the vertical direction, and due to the friction between the piston rings 23 to 26 and the inner wall 4c of the cylinder 4, the cylinder 4 is displaced relative to the cylinder block 5. The pickup 8 detects displacement forgery. Moreover, this displacement layer is proportional to the magnitude of the frictional force. Note that, at this time, the swing stops 2 and 3 effectively act to prevent the piston 20 from swinging. Next, a case will be explained in which the pressure of the gas in the silica cylinder 4 increases rapidly during the combustion stroke of the engine.As shown in FIG. Through cylinder 4 and ○ ring holder 1
Press upward the upper surface of the groove 14 provided between the
Then, the lower end of the portion 12a of the O-ring holder 12 is similarly pressed upward as indicated by the arrow 21.

従って、シリンダ4内のガス圧力をPとすれば上向きの
作用力Fuは、Pと受圧面積AUとの積である。一方下
向きの同様な作用力Foについてみると、矢印22で示
す如く、シリソダ4側の溝14の下端を押圧すると共に
、○リングホルダ12の上端のうちシールリング19の
内側となる部分、即ち溝14の中心16から図中右の部
分を矢印22の如く下向きに押圧する。この場合下向き
の作用力Foは圧力Pと受圧面積Aoとの積となる。し
かし前述のように本発明装置では、受圧面積AUとAo
とを等しくしているので、ガス圧力による上下方向の作
用力FU,Foは等しくなり、その結果シリング4と○
リングホルダ12はシリンダ4内のガス圧力によっては
上下いずれの方向にも変位せず、ピックアップ8で検出
される圧力波形が影響を受けず、摩擦力のみを検出する
ことができる。なおシリンダヘッド15には大きな上向
きの力が燃焼の都度作用するが、0リングホルダ12は
シリンダヘツド15には取り付けられておらずこれと分
離しているのでこのシリンダヘツド15の上下振動の影
響を受けることもない。
Therefore, if the gas pressure in the cylinder 4 is P, the upward acting force Fu is the product of P and the pressure receiving area AU. On the other hand, regarding the same downward acting force Fo, as shown by the arrow 22, it presses the lower end of the groove 14 on the side of the cylinder 4, and also presses the lower end of the groove 14 on the side of the ○ ring holder 12, that is, the groove From the center 16 of 14, press the right part in the figure downward as shown by arrow 22. In this case, the downward acting force Fo is the product of the pressure P and the pressure receiving area Ao. However, as mentioned above, in the device of the present invention, the pressure receiving areas AU and Ao
Since they are made equal, the vertical acting forces FU and Fo due to the gas pressure are equal, and as a result, Schilling 4 and ○
The ring holder 12 is not displaced in either the up or down direction depending on the gas pressure in the cylinder 4, and the pressure waveform detected by the pickup 8 is not affected, allowing only the frictional force to be detected. Note that a large upward force acts on the cylinder head 15 each time combustion occurs, but since the O-ring holder 12 is not attached to the cylinder head 15 and is separated from it, the effect of the vertical vibration of the cylinder head 15 is suppressed. I won't even receive it.

また0リングホルダ12には冷却水の通路28が設けら
れており、冷却水29が流れるので該ホルダが過熱する
ことはない。
Further, the O-ring holder 12 is provided with a cooling water passage 28, and since the cooling water 29 flows therethrough, the holder does not overheat.

そしてシリンダ4内のガスのシールは、0リング11及
び金属リング19により完全になされ、測定は十分に行
ない得る。次に本発明装置1を用いて、ピストン20と
シリンダ4との間の摩擦力を測定した結果につき説明す
る。
The gas inside the cylinder 4 is completely sealed by the O-ring 11 and the metal ring 19, and measurements can be carried out satisfactorily. Next, the results of measuring the frictional force between the piston 20 and the cylinder 4 using the device 1 of the present invention will be explained.

摩擦力を測定する際、その値は油温が極めて敏感に影響
するために、実働時とモータリング時の摩擦力を比較す
る際に冷却水の温度を基準とするのは適当でないので、
シリンダ壁の温度をトップリングの上死点(TDC)と
下死点(BDC)及び中央の3ケ所を測定し、そのうち
の中央位置の温度を基準とした。ここで古浜、鈴木がこ
の研究に使用しているもの(古浜庄一・鈴木タ秀和;日
本機械学会論文集Vol.45,NO.392,197
9,P.571)とほぼ同じエンジンでシリンダ及びリ
ングの温度測定をした結果によれば、ピストンリングの
すべり面温度はシリンダの温度により15qo〜20q
o高いことがわかっている。これに対し0てモータリン
グの場合は、ピストンリングとシリンダの温度はほぼ同
一温度と考えられる。そのため実働時のりングの摩擦力
を推定する実験としては、シリンダ壁面の温度を実働時
の温度より8〜1000高くして測定したものが最も近
い値であると考え、その方法をとった。なお実験に供し
たエンジンは、単気筒テスト用エンジンで、ボア:13
7奴、ストローク:135側、直接噴射式4サイクルデ
ィーゼルエンジンで、圧縮リング3本、オイルリング1
本のりング配置である。次に測定結果の一例を示すと、
第4図はファイアリングにおける摩擦力の測定例を示し
、ここでFは摩擦力波形であり、Pはシリンダ4内の圧
力変動を示し、機軸にクランクシャフトの回転角(o)
をとり、燃焼行程における上死点を00としている。
When measuring frictional force, the value is extremely sensitively affected by oil temperature, so it is inappropriate to use cooling water temperature as the standard when comparing frictional force during actual operation and motoring.
The temperature of the cylinder wall was measured at three locations: top dead center (TDC), bottom dead center (BDC), and center of the top ring, and the temperature at the center position was used as a reference. Here, what Furuhama and Suzuki are using in this research (Shoichi Furuhama, Hidekazu Suzuki; Transactions of the Japan Society of Mechanical Engineers Vol. 45, No. 392, 197
9, P. According to the results of measuring the temperature of the cylinder and ring in an engine almost the same as 571), the sliding surface temperature of the piston ring varies from 15qo to 20qo depending on the temperature of the cylinder.
o I know it's expensive. On the other hand, in the case of a motor ring, the piston ring and cylinder temperatures are considered to be approximately the same temperature. Therefore, in an experiment to estimate the frictional force of the ring during actual operation, we thought that the closest value would be to measure the temperature of the cylinder wall at a temperature 8 to 1000 times higher than the temperature during actual operation, and that method was adopted. The engine used in the experiment was a single-cylinder test engine with a bore of 13
7 guys, stroke: 135 side, direct injection 4-stroke diesel engine, 3 compression rings, 1 oil ring
This is a book ring arrangement. Next, an example of the measurement results is shown below.
Figure 4 shows an example of measuring the frictional force in a firing ring, where F is the frictional force waveform, P is the pressure fluctuation inside the cylinder 4, and the rotation angle (o) of the crankshaft is
, and the top dead center in the combustion stroke is set to 00.

縦軸には摩擦力(k9)とシリンダ4内の圧力(a血)
をとつている。エンジン回転数を120仇pm一定とし
、冷却水温度を変化させたものである。この図でtw‘
ま冷却水温度であり、tcはシリンダ4のストロ−ク中
央のトップリング位置の温度を示す。即ち図示の如く摩
擦力Fの波形にはノイズがほとんどなく、きれいに描か
れており、冷却水温度twが上昇するに従って摩擦力F
は減少することがはっきり確認できる。第5図は第4図
の結果をもとにして、各冷却水温額8w対して吸排気行
程での摩擦力の最大値F。
The vertical axis shows the frictional force (k9) and the pressure inside cylinder 4 (a blood).
I'm taking it. The engine speed was kept constant at 120 pm and the cooling water temperature was varied. In this figure tw'
tc is the cooling water temperature, and tc indicates the temperature at the top ring position at the center of the stroke of the cylinder 4. That is, as shown in the figure, the waveform of the frictional force F has almost no noise and is clearly drawn, and as the cooling water temperature tw increases, the frictional force F increases.
can clearly be seen to decrease. Figure 5 shows the maximum value F of the frictional force in the intake and exhaust strokes for each cooling water temperature of 8w based on the results in Figure 4.

と、燃焼行程での摩擦力の最大値Fmをそれぞれプロツ
トしたものである。この図で示すように、シリンダ壁面
温度には、摩擦力に大きな影響を与え、低温で潤滑油の
粘度が高いときに特に大きな2摩擦力を示すことが明ら
かとなった。本発明装置では、上記の測定のほか回転数
を変化させた場合の摩擦力の変化、ピストンリングを種
々変えた場合の摩擦力、クランクシャフト1回転中の摩
擦力の変化及び全摩擦力に対する各部の3寄与率の大き
さ等の測定を、ファイアリング及びモータリングいずれ
についても容易に行うことができる。本発明は、上記の
ように構成され、作用するものであるから、従来技術で
は困難とされていた往復勤内燃機関のピストンとシリン
ダ間の摩擦力をエンジン運転中にも正確かつ容易に実測
することができる効果が得られるもので、特に燃焼行程
におけるシリンダ内のガス圧力を摩擦力波形に影響を与
えないようにシールすることができる効果が得られ、内
燃機関の各部の摩擦力の大きさを実測するのを可能とし
たことで、低摩擦の機関の開発に寄与し得、内燃機関の
省エネルギ化を進める上で極めて優れた発明である。
and the maximum value Fm of the frictional force during the combustion stroke, respectively. As shown in this figure, it has become clear that the cylinder wall temperature has a large effect on the frictional force, and that particularly large frictional forces are exhibited at low temperatures and when the viscosity of the lubricating oil is high. In addition to the above-mentioned measurements, the device of the present invention measures changes in frictional force when changing the rotational speed, changes in frictional force when changing piston rings, changes in frictional force during one rotation of the crankshaft, and various parts for the total frictional force. It is possible to easily measure the magnitude of the three contribution factors for both firing and motoring. Since the present invention is configured and operates as described above, it is possible to accurately and easily measure the frictional force between the piston and cylinder of a reciprocating internal combustion engine even during engine operation, which has been difficult with the prior art. In particular, it has the effect of sealing the gas pressure inside the cylinder so that it does not affect the frictional force waveform during the combustion stroke, and it can reduce the magnitude of the frictional force in each part of the internal combustion engine. By making it possible to actually measure friction, this invention can contribute to the development of low-friction engines, and is an extremely excellent invention for promoting energy savings in internal combustion engines.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明装置の組立状態を示す縦断面図、第2図
は要部拡大縦断面図、第3図はシリンダ内圧力の作用状
態を示す要部縦断面図、第4図は本発明装置を用いてエ
ンジン運転中のピストンの摩擦力を冷却水温度を種々変
えて実測した結果を示す線図、第5図は第4図の結果を
もとにして作成した線図で、冷却水温度に対する摩擦力
の変化をプロットして示す線図である。 1はピストンの摩擦力測定装置、4はシリンダ、4cは
シリングの内壁、5はシリンダブロック、8は変位測定
装置の一例たるピェゾ式ピックアップ、11は○リング
、12は0リングホルダ、14は○リングの収容溝、1
5はシリンダヘッド、16は○リングの収容溝14の中
心、18は空間、18aは空間の外周部、19は耐熱性
のシールリングの−例たる金属リング、19aは該リン
グの内側の最大径部、20はピストンである。 第4図 第1図 第2図 第3図 第5図
Fig. 1 is a longitudinal sectional view showing the assembled state of the device of the present invention, Fig. 2 is an enlarged longitudinal sectional view of the main part, Fig. 3 is a longitudinal sectional view of the main part showing the operating state of the cylinder internal pressure, and Fig. 4 is the main part. A diagram showing the results of actual measurements of the frictional force of the piston during engine operation using the invented device at various cooling water temperatures. Figure 5 is a diagram created based on the results in Figure 4. FIG. 2 is a diagram plotting changes in frictional force with respect to water temperature. 1 is a piston friction force measuring device, 4 is a cylinder, 4c is an inner wall of the cylinder, 5 is a cylinder block, 8 is a piezo type pickup which is an example of a displacement measuring device, 11 is a circle, 12 is an O ring holder, 14 is a circle Ring housing groove, 1
5 is the cylinder head, 16 is the center of the housing groove 14 of the ○ ring, 18 is the space, 18a is the outer periphery of the space, 19 is a metal ring as an example of a heat-resistant seal ring, and 19a is the maximum inner diameter of the ring. 20 is a piston. Figure 4 Figure 1 Figure 2 Figure 3 Figure 5

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 シリンダをシリンダブロツクに対して相対変位可能
に支持し、該相対変位を検出する変位検出装置を該シリ
ンダとシリンダブロツク間に取り付け、シリンダ上部を
密閉するためのOリングを保持するOリングホルダを前
記シリンダブロツクに固着してシリンダヘツドから分離
し、前記Oリングを収容する溝を前記シリンダの内壁と
前記Oリングホルダの双方にまたがつて設け、該溝にO
リングを収容し、前記Oリングホルダとシリンダヘツド
との間にシリンダ内に連通する空間を設け、該空間の外
周部に耐熱性のシールリングを装着し、シリンダ内のガ
ス圧力が作用するシリンダ及びOリングホルダの上下方
向の受圧面積を等しくし、前記シリンダ及びシリンダブ
ロツクに作用するガス圧力による作用力が上下方向に均
等となるように構成したことを特徴とするピストンの摩
擦力測定装置。 2 Oリングを収容する溝の中心がシリンダの内壁に一
致し、かつ耐熱性のシールリングの内側の最大径部が前
記シリンダの内壁に一致するようにして前記上下方向の
受圧面積を等しくするようにした特許請求の範囲第1項
記載のピストンの摩擦力測定装置。 3 耐熱性のシールリングが、断面が「く」の字形をし
た円環状の金属リングであることを特徴とする特許請求
の範囲第1項又は第2項記載のピストンの摩擦力測定装
置。 4 変位検出装置がピエゾ式ピツクアツプであることを
特徴とする特許請求の範囲第1項乃至第3項のいずれか
に記載のピストンの摩擦力測定装置。
[Claims] 1. A cylinder is supported so as to be movable relative to a cylinder block, a displacement detection device for detecting the relative displacement is installed between the cylinder and the cylinder block, and an O-ring is provided to seal the top of the cylinder. An O-ring holder to be held is fixed to the cylinder block and separated from the cylinder head, a groove for accommodating the O-ring is provided across both the inner wall of the cylinder and the O-ring holder, and an O-ring is inserted into the groove.
A space is provided between the O-ring holder and the cylinder head to accommodate the ring and communicate with the inside of the cylinder, and a heat-resistant seal ring is attached to the outer periphery of the space, so that the gas pressure inside the cylinder acts on the cylinder and A piston friction force measuring device characterized in that the pressure receiving area of the O-ring holder in the vertical direction is equalized so that the acting force due to the gas pressure acting on the cylinder and the cylinder block is equal in the vertical direction. 2. The center of the groove that accommodates the O-ring is aligned with the inner wall of the cylinder, and the inner maximum diameter part of the heat-resistant seal ring is aligned with the inner wall of the cylinder to equalize the pressure receiving area in the vertical direction. A piston friction force measuring device according to claim 1. 3. The piston friction force measuring device according to claim 1 or 2, wherein the heat-resistant seal ring is an annular metal ring having a dogleg-shaped cross section. 4. The piston friction force measuring device according to any one of claims 1 to 3, wherein the displacement detecting device is a piezo pickup.
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