KR0120093B1 - 수냉기관의 냉각장치 - Google Patents

Abstract

방열기에서 냉각된 냉각수를 실린더 해드 및 실린더 블록에 형성된 물재킷에 공급순환토록 하여 냉각이 이루어지는 내연기관에 있어서; 연소실의 과열을 방지함과 아울러 실린더의 과냉을 방지하여, 기관의 출력성능과 연비성능 향상을 양립시키 위하여; 물럼프로부터 펌핑되는 냉각수가 실린더 헤드의 물재킷에 우선공급되도록 연결하는 공급수단과, 상기 실린더 헤드의 물재킷에 공급된 냉각수가 실린더 블록의 물재킷으로 유입되도록 연결하는 연결수단과, 상기 실린더 블록의 물재킷에 공급된 냉각수가 방열기로 유출되도록하는 유출수단을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 수냉기관의 냉각장치.

Description

수냉기관의 냉각장치

제1도는 본 발명에 따른 수냉기관의 냉각장치의 계통도.

제2도는 종래 기술에 따른 수냉기관의 냉각장치의 계통도이다.

[산업상의 이용분야]

본 발명은 수냉기관의 냉각장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 난기 운전 중에 연소실은 집중적으로 냉각시키고, 실린더는 서냉시켜 출력성능과 연비성능의 양립이 가능한 수냉기관의 냉각장치에 관한 것이다.

[종래 기술]

일반적으로 내연기관은 실린더와 실린더 헤드에 의하여 형성되는 연소실내에서 혼합기를 압축, 폭발시켜 동력을 발생시키며, 이 폭발에 따라 발생되는 연소열은 실린더와 연소실을 형성하는 실린더 블록과 실린더 헤드를 가열시키게 된다.

기관이 계속적으로 출력을 발생시키기 위해서는 가열된 실린더와 연소실을 적당한 온도롤 냉각시켜야하며, 이와 같이 기관을 냉각시키는 방법에는 크게 공냉식과 수냉식이 있으며, 이 수냉식에 자연 순환식과, 냉각 효율을 배가시키는 강제 순환식이 있으며, 요즘에는 대부분 강제 순환식을 채택하고 있다.

제2도는 종래 기술에 따른 수냉기관의 냉각장치의 계통도로서, 실린더(100)를 내장한 실린더 블록(102)과, 연소실(104)을 구성하는 실린더 헤드(106)로 구성된 기관(108)과, 이 기관(108)에서 과열된 냉각수를 냉각시켜 다시 공급하는 방열기(110)를 포함하여 구성되어 있다.

이 방열기(100)는 기관(108)을 냉각시키고 귀환하는 냉각수를 유입하는 방열기 상부 탱크(102)와, 방열기(100)에서 냉각시킨 냉각수를 기관(108)으로 공급하는 방열기 하부 탱크(114)를 구비하고 있다.

이 방열기 하부 탱크(114)는 제1유입 라인(116)에 의하여 물펌프(118)와 연통되어 있으며, 이 물펌프(118)의 펌핑동작으로 실린더 블록(102)의 압축벽에 형성된 유입구(120)를 통하여 실린더 블록(102)과 실린더 헤드(106)에 형성된 물재킷(122a,122b)에 냉각수를 공급하여 기관(108)을 냉각시키도록 되어 있다.

이렇게 기관(108)을 냉각시키고 난 후, 냉각수는 실린더 헤드(106)의 일측에 형성된 유출구(124)로 유출되어 수온조절장치(126)로 공급된다.

수온조절장치(126)로 공급된 냉각수는 수온조절장치(126)의 밸브 장치에 의하여, 기관의 운전 상태 즉, 난기운전 실에서는 실린더 헤드(106)의 유출구(124)에서 유출되어 유출 라인(128)으로 경유하여 방열기 상부탱크(112)로 공급되고, 냉각운전 시에는 실린더 헤드(106)의 유출구(124)에서 유출되어 바이패스 라인(130)을 경유하여 물펌프(118)로 다시 공급된다.

상술한 바와 같이 난기운전 도중에 실린더 블록(102)의 유입구(120)를 통하여 방열기 하부 탱크(114)에서 실린더 블록(106)의 물재킷(112a)으로 유입된 저온상태의 냉각수는 실린더 헤드(106)의 물재킷(112b) 내의 수온 상응에 의하여 실린더 헤드(106)의 냉각수 유출구(124)에 내설된 수온조절장치(126)가 개방되기 때문에, 실린더 블록(106)의 물재킷(122a)과 실린더 헤드(106)의 물재킷(122b)을 연통시키는 워터 트랜스퍼 홀(122c)을 통하여 실린더 헤드(106)의 물재킷(122b)으로 유동되어 버린다.

[본 발명이 해결하려는 문제점]

즉, 실린더 블록에 내장된 실린더의 냉각은 연소실 주변의 냉각수 온도변화에 의존하는 것으로, 연소실 주변의 적극적인 냉각실현에 따른 기관의 출력성능은 향상되지만, 다소 고온의 조건으로 서냉을 요구하는 실린더측의 냉각에 있어서는 연소실 주변과 심한 격차를 보이면서 과냉을 초래하게 되어, 연료 소비율이 나빠지게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로서, 본 발명의 목적은 연소실의 과열을 방지함과 아울러 실린더의 과냉을 방지하여,기관의 출력성능과 연비성능을 향상을 양립시킬 수 있는 수냉기관의 냉각장치를 제공한다.

[문제점을 해결하기 위한 수단]

이를 실현하기 위하여, 본 발명에 따른 수냉기관의 냉각장치는 방열기에서 냉각된 냉각수를 실린더 헤드 및 실린더 블록에 형성된 물재킷에 공급순환토록 하여, 물펌프로부터 펌핑되는 냉각수가 실린더 헤드의 물재킷에 우선 공급되도록 연결하는 공급수단과, 상기 실린더 헤드의 물재킷에 공급된 냉각수가 실린더 블록의 물재킷으로 유입되도록 연결하는 연결수단과, 상기 실린더 블록의 물재킷에 공급된 냉각수가 방열기로 유출되도록 하는 유출수단을 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

상기 실린더 헤드의 물재킷은 배기측과 흡기측을 상호 독립적으로 냉각시킬 수 있도록 배기 밸브와 흡기밸브 사이에 형성되는 격벽에 의하여 분리 형성됨을 특징으로 한다.

상기 연결수단에는 제1,2물재킷에 장착된 수온센서의 신호에 따라 각각 독립적으로 컨트롤되는 제1,2절환밸브가 장착됨을 특징으로 한다.

[작용]

난기운전 시,연소실 와곽에 형성된 제1,2물재킷의 냉각수온이 냉각적정온도 이상에 도달하면, 실린더 헤드의 제1,2수온센서가 이를 감지하여 전자제어자잊에 감지신호를 보낸다.

그러면, 전자제어유닛은 연결수단에 구비된 제1,2절환밸브를 개별적으로 개변시킴(흡기측에 비하여 배기열에 의하여 냉각수의 온도가 높은 배기측의 냉각수 유동을 더욱 활발하게 하기 위함)과 동시에, 공급수단에 장착된 물펌프의 모터를 구동시켜 준다.

이때, 실린더 헤드에 형성된 제1,2물재킷에서 고온으로 된 냉각수는 연결수단을 경유하여 실린더 블록에 형성된 물재킷으로 공급되어 실린더를 냉각시킨 후, 유출수단을 통하여 방열기 상부 탱크로 유동된다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의하여 보다 상세히 설명한다.

[실시예]

제1도는 본 발명에 따른 수냉기관의 냉각장치의 계통도로서, 방열기(2)에서 냉각된 냉각수를 실린더 헤드(4) 및 실린더 블록(6)에 공급순환토록 하는 것을 도시하며, 물펌프(8)로부터 펌핑되는 냉각수가 실린더 헤드(4)의 물재킷에 우선 공급되도록 연결하는 공급수단(a)과, 상기 실린더 헤드(4)의 물재킷에 공급된 냉각수가 실린더 블록(6)에 물재킷으로 유입되도록 연결하는 연결수단(b)과, 상기 실린더 블록(6)의 물재킷에 공급된 냉각수가 방열기(2)로 유출되도록 하는 유출수단(c)을 포함한다.

상기 방열기(2)는 실린더 블록(6)에서 유출되는 고온의 냉각수를 유입하는 방열기 상부 탱크(10)과, 냉각된 냉각수를 실린더 헤드(4)에 공급하기 위한 물펌프(8)와 연통된 방열기 하부 탱크(14)를 포함하여 구성된다.

이 물펌프(8)는 별도의 구동원인 모터(16)에 의하여 구동되며, 공급수단(a)인 제1,2유입라인(18,20)에 의하여 실린더 헤드(4)와 연통되어 있다.

상기 실린더 헤드(4)는 배기측과 흡기측을 상호 독립적으로 냉각시키기 위하여 흡,배기 밸브 사이에 형성된 격벽(22)에 의하여 배기측의 제1물재킷(24)과, 흡기측의 제2물재킷(26)으로 구성되어 있다.

그리고 이 제1,2물재킷(24,26)의 일측벽에는 물펌프912)와 연결된 공급수단(a)의 제1,2유입라인(18,20)과 연통되는 제1,2유입구(28,30)와, 냉각수를 유출하는 제1,2유출구(32,34)가 형성되어 있고, 이 제1,2물재킷(24,26)의 내부 냉각수 온도를 감지하는 제1,2수온센서(36,38)가 장착되어 있다.

상기 실린더 블록(6)에는 실린더(40)를 냉각시키기 위한 제3물재킷(42)이 형성되어 있으며, 이 제3물재킷(42)의 일측에는 상기 실린더 헤드(4)의 제1,2유출구(32,34)에서 유출되는 고온의 냉각수가 연결수단(b)인 제1,2냉각수 유통라인(44,46)을 경유하여 유입되는 제3,4유입구(38,50)와, 실린더(40)를 냉각시킨, 더 가열된 고온의 냉각수를 유출시키는 유출수단(c)의 제3유출구(52)가 형성되어 있다. 그리고 이 제3유출구(52)는 냉각수 유출통로(54)를 통하여 방열기 상부 탱크(10)와 연통되어 있다.상기 연결수단(b)의 제1,2냉각수 유통라인(44,46)에는 제1,2수온센서(36,38)의 온도감지에 따라, 유로를 단속케하는 제1,2절환밸브(56,58)가 장착되어 있다.

그리고 상기 제1,2수온센서(36,38)의 감지신호를 받아서 제1,2절환밸브(56,58)와 모터(18)의 구동을 단속하는 전자제어유닛(60)이 구비되어 있다.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 수냉기관의 냉각장치에 있어서, 기관의 난기상태로 되어 실린더 헤드(4)의 제1,2물재킷(24,26)의 냉각수온이 냉각적정온도 이상에 도달되면, 제1,2수온센서(36,38)가 이를 감지하여 전자제어뉴닛(60)에 감지신호를 보낸다.

그러면, 전자제어유닛(60)은 연결수단(b)의 제1,2냉각수 유통라인(44,46)에 구비된 제1,2절환밸브(56,58)를 개별적으로 개변시킴과 동시에, 공급수단(a)의 제1,2유입라인(18,20)에 장착된 물펌프(12)의 모터(16)를 구동시켜 준다.

제1,2절환밸브(56,58)를 개별적으로 개변시키는 것은 흡기측의 제2물재킷(26)에 비하여 배기열에 의하여 냉각수의 온도가 높은 배기측의 제1물재킷(24)의 냉각수 유동을 더욱 활발하게 하기 위함이다.

이 때, 실린더 헤드(4)에 형성된 제1,2물재킷(24,26)에서 고온으로 된 냉각수는 공급수단(a)의 제1,2유입라인(18,20)으로 유입되는 냉각수에 의하여 교체되면서 제1,2유통라인(44,46)을 경유하여 실린더 블록(6)에 형성된 제3,4유입구(48,50)로 유입된다.

이 제3,4유입구(48,50)로 유입된 냉각수는 제3물재킷(42)으로 공급되어 실린더(40)를 냉각시킨 후, 제3유출구(52)와, 이에 연결된 유출수단(c)의 유출통로(54)를 경유하여 방열기 상부 탱크(10)로 유동된다.

이와 같이 실린더 블록(6)에 형성된 제3물재킷(42)에 공급되는 냉각수는 제1,2물재킷(24,26)을 경유하면서 다소 고온으로 되었기 때문에, 실린더(40)의 냉각은 연소실의 냉각보다 활발하게 진행되지 않으므로 연소실 보다 고온의 상태로 서냉된다.

그리고 제1,2절환 밸브(56,58)를 개별적으로 개폐시킴으로서, 흡기측과 배기측에 각각 독립하여 형성된 제2,1물재킷(36,24)의 냉각수흐름을 다르게 하므로, 연소실을 균일하게 냉각시킬 수 있다.

그러므로, 물펌프(12)에서 공급되는 저온의 냉각수를 1차적으로 공급하여 연소실을 냉각시키고, 다소 가열된 냉각수를 2차적으로 공급하여 실린더(40)를 냉각시킴으로서, 연소실을 실린더(40)보다 더 활발하게 냉각시킬 수 있다.

때문에, 연소실의 과열을 방지할 수 있으므로, 엔진손상이 방지되고, 연소상태의 불량에서 오는 노킹과 조기점화가 억제되어, 기관의 출력성능이 향상된다.

그리고 실린더의 과냉을 방지할 수 있으므로, 열효율의 저하가 억제되어 연비가 향상되고, 무화가 불충분한 혼합기 공급에서 오는 엔진오일의 희석방지와 실린더의 과대마모가 방지된다.

[발명의 효과]

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 수냉기관의 냉각장치는 실린더 헤드와 실린더 블록의 물재킷을 별도로, 더욱이 흡·배기의 실린더 헤드의 물재킷을 별도로 형성시켜 냉각시킴으로서, 기관의 난기운전시 출력성능과 연비성능의 향상의 양립시킬 수 있다.

Claims (4)

1. 방열기에서 냉각된 냉각수를 실린더 헤드 및 실린더 블록에 형성된 물재킷에 공급순환토록 하여 냉각이 이루어지는 내연기관에 있어서, 물펌프로부터 펌핑되는 냉각수가 실린더 헤드의 물재킷에 우선 공급되도록 연결하는 공급수단과, 상기 실린더 헤드의 물재킷에 공급된 냉각수가 실린더 블록의 물재킷으로 유입되도록 연결하는 연결수단과, 상기 실린더 블록의 물재킷에 공급된 냉각수가 방열기롱 유출되도록 하는 유출수단을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 수냉기관의 냉각장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 실린더 헤드의 물재킷은 배기측과 흡기측을 상호 독립적으로 냉각시킬 수 있도록 배기밸브와 흡기밸브 사이에 형성된 격벽에 의하여 분리 형성됨을 특징으로 하는 수냉기관의 냉각장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 연결수단에는 제1,2물재킷에 장착된 수온센서의 신호에 따라 각각 독립적으로 컨트롤되는 제1,2절환밸브가 장착됨을 특징으로 하는 수냉기관의 냉각장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 물펌프는 상기 수온센서의 신호에 따라 컨트롤되는 별도의 모터에 의하여 구동됨을 특징으로 하는 수냉기관의 냉각장치.