JPH0631406Y2 - Piston ring abnormal wear diagnostic device - Google Patents

Piston ring abnormal wear diagnostic device

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JPH0631406Y2
JPH0631406Y2 JP15043287U JP15043287U JPH0631406Y2 JP H0631406 Y2 JPH0631406 Y2 JP H0631406Y2 JP 15043287 U JP15043287 U JP 15043287U JP 15043287 U JP15043287 U JP 15043287U JP H0631406 Y2 JPH0631406 Y2 JP H0631406Y2
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ring
sensor
gap
area
output
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正 福▲吉▼
武夫 高石
敬造 後藤
重治 小野
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案はシリンダライナの異常摩耗診断装置に関する。[Detailed Description of the Invention] [Industrial field of application] The present invention relates to an abnormal wear diagnostic device for a cylinder liner.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第8図は従来形ディーゼル機関の燃焼室の断面図であ
る。01はピストン、02はシリンダライナ(以下ライ
ナと略記する)、03はシリンダカバー、04は燃焼
室、05は排気弁、06は燃料噴射弁、07はピストン
リング(以下リングと略称する)、08は高圧空気始動
弁である。ディーゼル機関においては、燃料が上死点付
近で燃料噴射弁06から燃焼室04へ噴射されると、燃
料は自己着火して燃焼し、その燃焼ガスの圧力が上昇し
てピストン01は下方へ押圧され、図示しないクランク
軸を回転させ、フライホイール等の慣性力でピストンは
さらに上方へ戻される。このピストン01の往復運動に
よりディーゼル機関は作動し、ピストン01に装着され
たリング07はライナ02の内面を摺動し、両者の摺動
面は摩耗を生じる。
FIG. 8 is a sectional view of a combustion chamber of a conventional diesel engine. 01 is a piston, 02 is a cylinder liner (hereinafter abbreviated as liner), 03 is a cylinder cover, 04 is a combustion chamber, 05 is an exhaust valve, 06 is a fuel injection valve, 07 is a piston ring (hereinafter abbreviated as ring), 08 Is a high pressure air start valve. In a diesel engine, when fuel is injected from the fuel injection valve 06 into the combustion chamber 04 near the top dead center, the fuel self-ignites and burns, the pressure of the combustion gas rises, and the piston 01 is pushed downward. Then, the crankshaft (not shown) is rotated, and the piston is returned further upward by the inertial force of the flywheel or the like. The reciprocating motion of the piston 01 operates the diesel engine, the ring 07 mounted on the piston 01 slides on the inner surface of the liner 02, and the sliding surfaces of both of them wear.

〔考案が解決すべき課題〕[Issues to be solved by the device]

ところがリングとライナの間の潤滑が不完全で金属接触
を起したり、各材質の選択が不適当であったり、腐食又
は塵等が存在すると、異常摩耗を引き起すことがある。
これらによる異常摩耗は通常急激に発生するので予測で
きず、常に検知していなければ、出力低下、リングの折
損、ライナとピストンの焼付などの機関事故を発生する
おそれがある。上記故障が発生した場合、舶用機関にお
いては、リングやライナの取替はドック入りしなければ
不可能であるので、これによる経済損失は大きい。なお
従来の摩耗検知方法としてはドック等の整備場所に機関
を置いてピストン01を引き抜き、リングの厚さを計測
するか、掃気孔からリングの合口隙間を目視によりチェ
ックしていたが、この方法では手間がかかり且チェック
の間隔が長過ぎて異常摩耗に対処することができないと
いう欠点があった。
However, incomplete lubrication between the ring and the liner may cause metal contact, improper selection of each material, corrosion, dust, etc. may cause abnormal wear.
Abnormal wear due to these is usually abrupt and cannot be predicted, and if not always detected, engine failure such as output reduction, ring breakage, seizure of liner and piston, etc. may occur. When the above failure occurs, in the marine engine, the ring and the liner cannot be replaced without docking, so that the economic loss is large. As a conventional wear detection method, an engine is placed at a maintenance place such as a dock, the piston 01 is pulled out, and the thickness of the ring is measured, or the joint gap of the ring is visually checked from the scavenging hole. However, there is a drawback that it takes a lot of work and the check interval is too long to cope with abnormal wear.

本考案の目的は前記従来装置の問題点を解消し、エンジ
ンの運転中に一定間隔をおいてリングの摩耗量を検知
し、その摩耗具合及び減少速度からライナの寿命や余命
を予測し、機関故障の発生を防止するリングの異常摩耗
診断装置を提供するにある。
The object of the present invention is to solve the problems of the conventional device, detect the wear amount of the ring at a constant interval during the operation of the engine, predict the life and life expectancy of the liner from the wear degree and the decreasing speed, An object of the present invention is to provide an abnormal wear diagnosis device for a ring that prevents the occurrence of a failure.

〔課題を解決するための手段〕[Means for Solving the Problems]

本考案に係るリングの異常摩耗診断装置は、ライナの内
側へ向けて周方向に一列又は千鳥状にリングと対面する
ように配設された複数個の渦電流式ギャップセンサより
なるリング合口計測センサと、機関のクランク角を検知
する回転角センサと、上記両センサよりの出力信号が入
力され、同出力信号に相当するリングを判定するととも
に、前記センサ出力の検出面積を演算して該検出面積が
摩耗限度の面積よりも大きいときに当該リングの摩耗状
態が異常と判定するコンピュータとを有してなることを
特徴としている。
A ring abnormal wear diagnosing device according to the present invention is a ring abutment measuring sensor including a plurality of eddy current type gap sensors arranged so as to face the ring in a line or in a staggered manner in the circumferential direction toward the inside of the liner. And a rotation angle sensor for detecting the crank angle of the engine and the output signals from the both sensors are input, the ring corresponding to the output signal is determined, and the detection area of the sensor output is calculated to detect the detection area. Is larger than the area of the wear limit, the computer determines that the wear state of the ring is abnormal.

〔作用〕[Action]

リングが通過するとき得られる各ギャップセンサの出力
と、その位置関係を図形化し、その図形の形によって合
口の大きさを判定しようとするものである。なおリング
が回転せずリング合口の大きさを測定できないときに
は、リングがスティックしていると推定され、故障診断
の対象となる。
The output of each gap sensor obtained when the ring passes and its positional relationship are made into a figure, and the size of the abutment is determined by the shape of the figure. When the ring does not rotate and the size of the ring abutment cannot be measured, it is estimated that the ring is sticking, and it is a target for failure diagnosis.

なおリング合口隙間とセンサが一致する機会は概ね舶用
低速機関で1分間に1回程度と推定される。
Note that it is estimated that the chances of matching the ring gap and the sensor are about once per minute in a low-speed marine engine.

〔実施例〕〔Example〕

以下第1〜7図を参照し本考案の一実施例について説明
する。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.

第1図は本考案に係る実施例の断面図であり、02はラ
イナ、010は掃気孔、100はリング合口計測セン
サ、101は該センサ100のリード線である。
FIG. 1 is a sectional view of an embodiment according to the present invention, in which 02 is a liner, 010 is a scavenging hole, 100 is a ring abutment measuring sensor, and 101 is a lead wire of the sensor 100.

第2図はリング合口計測センサ100の詳細図で02は
ライナ、07はリング、011はリング07の合口、上
記合口計測センサ100は金物102の取付孔103に
渦電流式ギャップセンサ104をライナ02の内側へ向
けて円周方向に一列又は千鳥状に嵌め込まれている。1
01はギャップセンサ104のリード線である。
FIG. 2 is a detailed view of the ring abutment measurement sensor 100, in which 02 is a liner, 07 is a ring, 011 is an abutment of the ring 07, and the aforesaid abutment measurement sensor 100 is a liner 02 with an eddy current gap sensor 104 in a mounting hole 103 of a metal 102. Are fitted in a line or in a staggered pattern in the circumferential direction toward the inside. 1
01 is a lead wire of the gap sensor 104.

300はリング溝底、301はピストン外周面、302
はライナ内周面である。
300 is a ring groove bottom, 301 is a piston outer peripheral surface, 302
Is the inner surface of the liner.

なお本考案の要部である渦電流式ギャップセンサ104
の内部構造は図示されていないが、鉄芯を欠いた1次コ
イルと2次コイルよりなる変圧器に似た構造を備えたも
ので、1次コイルに一定電圧をかけ2次コイル側の出力
電圧を測定するように構成されており、1次コイルと2
次コイルの開口部がリング部07と対峙したときには2
次側の出力が大きい値となり、リング07の合口011
に対峙した時には出力が減少する事実を利用し、リング
合口011の存在を確認できるようにしたものである。
本考案に係るリング異常摩耗装置は、上記渦電流式ギャ
ップセンサ104を、ライナ02の内側へ向けてライナ
の周方向に一列又は千鳥状に配置するとともに、リング
合口計測センサ100の本体である金属102の孔内に
リング07と対面して設け、リング合口011の長さを
測定できるようにしている。
The eddy current gap sensor 104, which is the main part of the present invention,
Although the internal structure of is not shown, it has a structure similar to a transformer consisting of a primary coil and a secondary coil lacking an iron core, and a constant voltage is applied to the primary coil to output on the secondary coil side. It is configured to measure the voltage and has a primary coil and two
2 when the opening of the next coil faces the ring 07
The output on the next side becomes a large value, and the joint 011 of the ring 07
By utilizing the fact that the output decreases when confronting, the existence of the ring abutment 011 can be confirmed.
In the abnormal ring wear device according to the present invention, the eddy current type gap sensors 104 are arranged in a line or in a staggered pattern in the circumferential direction of the liner 02 toward the inner side of the liner 02, and the main body of the ring abutment measurement sensor 100 is a metal. It is provided in the hole of 102 so as to face the ring 07 so that the length of the ring joint 011 can be measured.

第3図は本考案に係るリング異常摩耗診断装置の構成図
であり、図において、100はディーゼル機関、02は
シリンダライナ、100はリング合口計測センサ、10
1は同センサ100のリード線、105はセンサ100
のアンプ、106はA/D変換器、107は回転角セン
サ、108はセンサ107のアンプ、109はA/D変
換器、110はコンピュータ、111は表示装置であ
る。
FIG. 3 is a block diagram of a ring abnormal wear diagnosis device according to the present invention, in which 100 is a diesel engine, 02 is a cylinder liner, 100 is a ring abutment measuring sensor, 10
1 is a lead wire of the sensor 100, and 105 is the sensor 100
Is an amplifier, 106 is an A / D converter, 107 is a rotation angle sensor, 108 is an amplifier of the sensor 107, 109 is an A / D converter, 110 is a computer, and 111 is a display device.

第4図は各(渦電流式)ギャップセンサ104の出力変
化をクランク角をベースとして図示した線図であり、リ
ング07の合口011が該センサ104と相対峙してい
ない場合である。
FIG. 4 is a diagram illustrating the output change of each (eddy current type) gap sensor 104 on the basis of the crank angle, and shows the case where the joint 011 of the ring 07 does not face the sensor 104.

第5図は合口011がギャップセンサ104と正面対峙
しており計測可能な場合を示している。なお第4〜5図
は第6図を求める際、理解を容易にするため1個のリン
グ07について示した線図である。
FIG. 5 shows a case where the abutment 011 faces the gap sensor 104 in front and can be measured. It should be noted that FIGS. 4 to 5 are diagrams showing one ring 07 in order to facilitate understanding when obtaining FIG.

即ち、第4図には、各ギャップセンサ104が1本のリ
ング07の外周面に対峙し、各センサ104からA
,…,Eの出力信号が出された場合が示されてい
る。
That is, in FIG. 4, each gap sensor 104 faces the outer peripheral surface of one ring 07, and each sensor 104 detects A 0 ,
The case where the output signals of B 0 , ..., E 0 are issued is shown.

また、第5図には、リングの合口011が、5個並設さ
れたギャップセンサの真正面に来て、これがギャップセ
ンサ104のうち中央寄りのものb,c,dの幅と同程
度に開口したリング07の場合における、該リング07
に対峙したセンサ104の出力が示されている。
Further, in FIG. 5, the ring joint 011 comes directly in front of the five gap sensors arranged side by side, and this is opened to the same extent as the widths of the gap sensors 104, b, c, d near the center. Ring 07 in the case of ring 07
The output of the sensor 104 facing each other is shown.

第6図は第4図の各ギャップセンサ104の最大出力
(又は平均値)A〜Eから第5図の各ギャップセン
サ104の最大出力(又は平均値)をそれぞれ差引いた
値(以下指示値と命名する)をギャップセンサ104の
位置に応じてプロットし、各点を結んで得られた図形で
あり、Aはリング07が新しいときの図形、Bはリング
07が摩耗しているときの図形を示したものである。
FIG. 6 shows values obtained by subtracting the maximum output (or average value) of each gap sensor 104 of FIG. 5 from the maximum output (or average value) A 0 to E 0 of each gap sensor 104 of FIG. (Named value) is plotted according to the position of the gap sensor 104, and the figures are obtained by connecting the points. A is a figure when the ring 07 is new, and B is a figure when the ring 07 is worn. This is a figure.

第7図はコンピュータ110内に組み込まれた測定方法
のフローチャートで、リングの合口が合口計測センサ1
00と対向する位置に来るまで待って、自動的にリング
の現在摩耗量を測定できるようにしたものである。ギャ
ップセンサ104の数は多い程測定精度が良くなるが、
センサ100の製作コストが上昇する。従ってこの実施
例ではa,b,c,d,eの5個のセンサ104を用
い、このうち両端のセンサaとeはリング合口011の
位置を検出するのに用いる。即ちaからeまでの長さは
合口011の最大幅より大きくしておく必要がある。な
おギャップセンサ104の前部をリング07が通過する
ときは、出力が増大して第4図のようになる。なおその
ときのセンサ104の出力をそれぞれA,B
,D,Eとする。
FIG. 7 is a flow chart of the measuring method incorporated in the computer 110.
The present wear amount of the ring can be automatically measured by waiting until the position facing 00 is reached. The larger the number of gap sensors 104, the better the measurement accuracy,
The manufacturing cost of the sensor 100 increases. Therefore, in this embodiment, five sensors 104 a, b, c, d and e are used, and the sensors a and e at both ends are used to detect the position of the ring joint 011. That is, the length from a to e must be larger than the maximum width of the abutment 011. When the ring 07 passes through the front portion of the gap sensor 104, the output increases and the output becomes as shown in FIG. The output of the sensor 104 at that time is A 0 , B 0 ,
Let C 0 , D 0 , and E 0 .

リング07は摺動して回転するため、リング合口011
は必ずギャップセンサ104の正面と対峙する場合があ
る。リング合口011がギャップセンサ104の正面に
対向しているときには、第5図に示すように両端のaと
eの出力はそれぞれA=A,E=Eであり、a
とeとの間にあるb,c,dの出力B,C,D
,C,Dより小さい値となっている。このよう
な状態になった時に各ギャップセンサ104の指示値A
−A,B−B,C−C,D−D,E
−Eをそれぞれプロットして各点を結ぶと第6図の実
線Aが得られるが、リング07の外周面が摩耗していな
いときには、リング合口011の隙間が小さいので、各
指示値が小さくなり、第6図実線Aのように閉面積が小
さい。しかしリング07が摩耗ずと合口011隙間が大
きくなる。つまり、リング07はリング溝110内に挿
入される際、リングが開く方向即ちリングの外周面がラ
イナ02の内周面に密着する方向に張力が加えられてい
ることから、リング07の外周面が摩耗すると、リング
が拡がり、リング合口011は大きくなる。これによ
り、各指示値が大きくなり、第6図の点線Bのように閉
面積が大きくなる。従ってあらかじめリング07の寿命
がつきたと判定された時の合口011の隙間による面積
をキャリブレーションしておけば、リング寿命の検知が
可能となる。なお第3図の装置を作動して検知を行なう
にはコンピュータ内に設置されたプログラムのフローチ
ャートに従って行なう。回転角センサ107は、基準ク
ランク角度を設定することにより、何段のリングである
かを判定できるようにしたものである。例えば回転角セ
ンサ107をTDC(上死点)に設定し、信号のピッチ
をTとし、TDCからセンサ104を出力信号の立上り
までの時間をTとすれば、そのときのクランク角度θ
は次式で示される。
Since the ring 07 slides and rotates, the ring joint 011
May always face the front of the gap sensor 104. When the ring abutment 011 faces the front of the gap sensor 104, the outputs of a and e at both ends are A 1 = A 0 and E 1 = E 0 , respectively, as shown in FIG.
The outputs B 1 , C 1 , and D 1 of b, c, and d between the positions e and e are smaller than B 0 , C 0 , and D 0 . When such a state occurs, the indicated value A of each gap sensor 104
0 -A 1, B 0 -B 1 , C 0 -C 1, D 0 -D 1, E 0
The solid line A in FIG. 6 is obtained by plotting −E 1 and connecting the respective points, but when the outer peripheral surface of the ring 07 is not worn, the indicated value is small because the gap of the ring joint 011 is small. Therefore, the closed area is small as shown by the solid line A in FIG. However, if the ring 07 is not worn, the gap 011 becomes large. That is, when the ring 07 is inserted into the ring groove 110, tension is applied in the direction in which the ring opens, that is, in the direction in which the outer peripheral surface of the ring closely contacts the inner peripheral surface of the liner 02. As the ring wears, the ring expands and the ring joint 011 becomes large. As a result, each instruction value becomes large, and the closed area becomes large as shown by the dotted line B in FIG. Therefore, if the area due to the gap of the abutment 011 when it is determined that the ring 07 has reached the end of life is calibrated in advance, the ring life can be detected. The operation of the apparatus shown in FIG. 3 for detection is performed according to the flow chart of the program installed in the computer. The rotation angle sensor 107 can determine the number of stages of the ring by setting the reference crank angle. For example, if the rotation angle sensor 107 is set to TDC (top dead center), the signal pitch is T, and the time from TDC to the rise of the output signal of the sensor 104 is T 1 , the crank angle θ at that time is
1 is represented by the following equation.

このようにしてギャップセンサ104が各リングを通過
するときの角度をあらかじめ検定しておけば、運転中ど
のリング07よりの信号であるかを知ることができる。
In this way, if the angle at which the gap sensor 104 passes through each ring is verified in advance, it is possible to know which ring 07 the signal is from during operation.

コンピュータ110ではギャップセンサ104の出力を
用いてプログラムのフローチャートに従い判定を行な
い、センサ104がリング合口の正面にない場合はパス
し、正面にあるときは何段目のリングであるかを判断
し、指示値の面積を求め、これを摩耗限界の面積と比較
を行ない算出面積が小さいときは正常と判定し、該面積
が大きければ異常と判定する。
The computer 110 uses the output of the gap sensor 104 to make a determination in accordance with the flow chart of the program. If the sensor 104 is not in front of the ring abutment, it passes, and if it is in the front, it is determined what level of ring it is, The area of the indicated value is obtained and compared with the area of the wear limit. When the calculated area is small, it is determined to be normal, and when the area is large, it is determined to be abnormal.

表示装置111は以上の判定結果を表示する。従って指
示値の面積の増加率を計算し、あらかじめ限界値を限定
しておけば、リング寿命及び余命の予測が可能となる。
The display device 111 displays the above determination result. Therefore, if the increase rate of the area of the indicated value is calculated and the limit value is limited in advance, the ring life and the remaining life can be predicted.

また指示値の図形が変化しないときは、リング07がス
ティックしていて回転しないと判断され、リングスティ
ックの検出が可能となる。
When the figure of the indicated value does not change, it is determined that the ring 07 is sticking and does not rotate, and the ring stick can be detected.

〔考案の効果〕[Effect of device]

本考案は前記のとおり構成したので、舶用機関において
は、航海中に機関のリング摩耗量が時々刻々検知でき、
リング寿命の予測が可能となり、リング寿命がつきるま
での余命が推定でき、機関のオーバホールまでに部品の
手配や修理交渉等に対し、時間的余裕を生じ、入港時に
速やかな修理を行なうことができる。又リングの状況を
常時診断でき適切な処置を講ずることが可能となり、重
大事故の発生を防止することができる。
Since the present invention is configured as described above, in a marine engine, the ring wear amount of the engine can be detected momentarily during navigation.
The life of the ring can be predicted, the life expectancy until the life of the ring can be estimated, and there will be time to arrange parts and negotiate repairs before the engine overhauls, allowing prompt repairs when entering the port. it can. In addition, the condition of the ring can be constantly diagnosed and appropriate measures can be taken, and a serious accident can be prevented.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1〜7図は本考案に係わるもので第1図はライナの断
面図、第2図はリング合口計測センサの詳細断面図、第
3図は本装置の構成を示すブロック図、第4図は合口計
測センサがリング部を通過しているときの出力図、第5
図はリング合口が合口計測センサと相対峙しているとき
得られる該センサ出力の出力図、第6図は新しいリング
により得られた指示値の図形Aと、摩耗したリングより
得られた指示値の図形Bの比較図、第7図はコンピュー
タ内に組み込まれた測定プログラムのフローチャート、
第8図は従来のディーゼル機関の燃焼室まわりの断面図
である。 02……(シリンダ)ライナ、07……(ピストン)リ
ング、100……リング合口計測センサ、104……
(渦電流式)ギャップセンサ、107……回転角セン
サ、110……コンピュータ。
1 to 7 relate to the present invention. FIG. 1 is a sectional view of a liner, FIG. 2 is a detailed sectional view of a ring abutment measuring sensor, and FIG. 3 is a block diagram showing the structure of the present apparatus. Is an output diagram when the abutment measuring sensor is passing through the ring portion,
The figure is an output diagram of the sensor output obtained when the ring abutment faces the abutment measuring sensor, and FIG. 6 is the figure A of the indication value obtained by the new ring and the indication value obtained by the worn ring. FIG. 7 is a comparative diagram of the figure B, and FIG. 7 is a flowchart of the measurement program incorporated in the computer.
FIG. 8 is a sectional view around a combustion chamber of a conventional diesel engine. 02 …… (Cylinder) liner, 07 …… (Piston) ring, 100 …… Ring abutment measurement sensor, 104 ……
(Eddy current type) Gap sensor, 107 ... Rotation angle sensor, 110 ... Computer.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 【請求項1】シリンダライナの内側へ向けて周方向に1
列又は千鳥状にピストンリングと対面するように配設さ
れた複数個の渦電流式ギャップセンサを有するリング合
口計測センサと、機関のクランク角を検出する回転角セ
ンサと、前記両センサからの出力信号が入力され、前記
ギャップセンサの出力信号に相当するリングを判定する
とともに、前記センサ出力の検出面積を演算して該検出
面積と摩耗限度の面積とを比較し、前記検出面積が前記
摩耗限度の面積よりも大きいときに当該リングの摩耗状
態が異常と判定するコンピュータとを有してなるピスト
ンリングの異常摩耗診断装置。
1. A circumferential direction 1 toward the inside of a cylinder liner.
A ring abutment measuring sensor having a plurality of eddy current type gap sensors arranged so as to face the piston rings in rows or in a staggered manner, a rotation angle sensor for detecting the crank angle of the engine, and outputs from both sensors A signal is input, the ring corresponding to the output signal of the gap sensor is determined, the detection area of the sensor output is calculated, and the detection area is compared with the wear limit area. And a computer that determines that the wear state of the ring is abnormal when the area is larger than the area.
JP15043287U 1987-10-02 1987-10-02 Piston ring abnormal wear diagnostic device Expired - Lifetime JPH0631406Y2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP15043287U JPH0631406Y2 (en) 1987-10-02 1987-10-02 Piston ring abnormal wear diagnostic device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP15043287U JPH0631406Y2 (en) 1987-10-02 1987-10-02 Piston ring abnormal wear diagnostic device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS6455443U JPS6455443U (en) 1989-04-05
JPH0631406Y2 true JPH0631406Y2 (en) 1994-08-22

Family

ID=31423572

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP15043287U Expired - Lifetime JPH0631406Y2 (en) 1987-10-02 1987-10-02 Piston ring abnormal wear diagnostic device

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JP (1) JPH0631406Y2 (en)

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Publication number Publication date
JPS6455443U (en) 1989-04-05

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