KR0120412B1 - 엔진의 수냉식 냉각장치 - Google Patents

Abstract

다기통 엔진에서, 각 기통간의 온도 구배를 줄여서 냉간 시동에서 난기 운전까지에 소요되는 시간을 최단시간이 되게 하는 엔진의 수냉식 냉각장치를 제공함.

이를 위하여, 각 기통의 워터자켓(14)마다 개별적으로 복수개의 수온센서(S1)(S2)(S3)(Sn)를 배치하여 각기통의 냉각수 온도를 측정해서 엔진 컨트롤 유니트(16)로 입력시키면, 이 엔진 컨트롤 유니트(16)가 수온센서(S1)(S2)(S3)(Sn)의 신호를 연산하고 미리 설정된 기준치와 비교하여 기준치 이상일 때에 전자절환기(18)을 작동시켜서 3상 유로변환기(20)의 인레트(34)를 워터펌프(4)로 연통되는 제2아웃레트(38)에서 라디에이터(2)로 연통되는 제1아웃레트(36)로 연통시켜서 냉각수가 순환되게 하여 각 기통별 온도 구배가 생기지 않게 하는 것이다.

Description

엔진의 수냉식 냉각장치

제1도는 본 발명에 관련된 냉각장치의 구성예를 나타내는 개략도.

제2도는 본 발명의 3상 유로변환밸브의 작동 구조에 관련된 일실시예를 묘사하는 부분절개 사시도.

제3도는 제2도의 3상 유로변환밸브 작동 구조에 관련된 다른 실시예를 묘사하는 부분절개 사시도.

제4도는 종래의 수냉식 냉각장치를 설명하기 위한 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

2 : 라디에이터 4 : 워터 펌프

14 : 워터 쟈켓 16 : 엔진 컨트롤 유니트

18 : 전자절환기 20 : 3상 유로변환 밸브

22 : 솔레노이드 24 : 아아버

26 : 탄발스프링 28 : 랙기어

30 : 밸브축 32 : 섹터

34 : 인레트 36 : 제1아웃레트

38 : 제2아웃레트 40 : 밸브체

44 : 링크

본 발명은 전자제어방식의 엔진에 적합한 수냉식 냉각장치에 관한 것이다. 수냉식 엔진의 냉각효율은 냉각수의 유입온도와 유출온도와의 차이로 결정된다. 일반적으로 냉각수의 유입온도와 유출온도의 차이가 클수록 효율도 높아져 좋으나 엔진의 냉각에는 냉각수량을 많게 하는 방법이 사용되고 있다.

엔진의 온도는 알맞은 온도를 유지해야 하며, 그 온도는 냉각수 온도를 기준으로 섭씨 80도 전후이고, 또 유출입되는 냉각수의 온도차는 섭씨 7도 내지 10 정도 범위에 있다.

수냉식은 대체로 강제 순환식과 압력식을 병용한 형식이 주류를 이루고 있다.

종래의 수냉식 냉각장치는 제4도의 도시와 같이 라디에이터(2), 워터펌프(4), 냉각휀(6) 및 서모스타트(8)로 구성되고, 여기서 워터펌프(4)는 엔진(10)의 크랭크풀리(12)에 벨트 이음되어 같이 구동하게 되어 있고, 또 냉각휀(6)은 상기와 동일하게 밸트 이음되어 엔진(10)과 같이 구동되거나 또는 전동모터에 의해 엔진(10)과는 별개로 회전하게 구성되어 있다.

라디에이터(2)는 엔진(10)에서 유출되는 냉각수를 상방에서 하방으로 낙류시켜서 방열되게 한 다음, 다시 엔진(10)으로 유입시키는 것이며, 냉각수는 엔진(10)으로 유입되어서 내부의 워터쟈켓(14)을 순환하면서 냉각시켜 주게 된다. 이와 같은 냉각수 순환계에서, 서모스타트(8)는 냉각수의 수온 단시간에 적정수온으로 상승되도록 조절하여 준다.

다시 말해서 엔진(10)의 구동 초기에 냉각수의 수온은 매우 낮은 온도이고, 이것이 순환되어 적정 온도까지 가온되려면 라디에이터(2)에 수용된 냉각수가 수차례 순환되어야 하기 때문에 엔진(10)이 최적의 가동 상태로 될 때까지 소요되는 시간이 길어지게 된다.

서모스타트(8)는 냉각수의 수온이 적정온도가 될 때까지 엔진(10)으로부터 라디에이터(2)로 유출되는 통로를 일시적으로 폐쇄하여 냉각수가 엔진(10)의 워터자켓만을 순환하게 함으로써 최적의 가동상태로 되는데에 소요되는 시간을 단축시켜 주는 역할을 한다.

상술한 구성의 냉각 장치에서 서모스타트 4번 기통 또는 1번 기통에 근접하게 배치되어 있어서 각 기통간의 균일한 냉각효과를 거두기 어렵게 되어 있다. 게다가 서모스타트는 냉각수의 수온 상승에 비례하여 팽창되는 왁스 펠릿이 밸브체를 지지하면서 개방시켜 주는 구조이므로 4개의 기통 중에서 어느 하나만이 난기상태가 되더라도 열려지기 시작한다. 그러므로 미처 난기상태로 되지 못한 다른 기통으로 라디에이터의 차가운 냉각수가 공급되기 때문에 각 기통간의 온도 구배는 더욱 심화되어 최적의 난기 운전상태로 되는데에 장애로 되는 단점이 있다.

본 발명의 목적은 다기통 수냉식 엔진에 있어서 각 기통간의 온도 분포를 감안하여 라디에이터의 냉각수를 순환시킬 수 있게 한 엔진의 수냉식 냉각장치를 제공하여 각 기통이 단시간에 최적의 난기 운전 상태로 조성될 수 있게 함에 있다.

상기의 목적에 따라 본 발명은 각 기통의 워터쟈켓마다 개별 배치되어서 각 기통의 냉각수 온도를 측정하여 엔진 컨트롤 유니트로 입력시키는 복수개의 수온센서와, 하나의 인레트 및 두개의 아웃레트를 보유하고 상기한 아웃레트 사이에 밸브체가 개재되어서 냉각수의 유출 통로를 변환시킬 수 있는 3상 유로변환 밸브와, 상기한 엔진 컨트롤 유니트의 출력신호에 의해 동작되어서 상기한 3상 유로변환 밸브의 밸브체를 180도 변위시키는 전자절환기로 구성됨을 특징으로 한다.

상술한 본 발명의 구성에 의하면서, 각 기통마다 배치된 수온센서의 출력신호는 엔진 컨트롤 유니트에서 연산처리되어 그 값이 난기 운전에 해당되는 때에는 전자절환기가 밸브체를 180도 변위시켜서 워터쟈켓의 유출구측이 라디에이터의 입수구측과 연통되게 하고, 그 반대의 경우에는 워터쟈켓의 유출구를 직접 유입구로 바이패스시키게 함으로써 난기상태에 접어드는 데에 소요되는 시간을 짧게 함과 동시에 각 기통간의 온도 구배가 생기지 않게 하여 양호한 난기 운전 상태를 얻을 수 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 따라 상세히 설명한다.

제1도는 본 발명의 개략적 구성을 나타내는 도면으로서, 엔진(10)이 보유하는 워터쟈켓(14)은 그 일측에 각 기통마다 전용되는 수온센서(S1)(S2)(S3)(Sn)를 갖추고 있고, 이들 수온센서(S1)(S2)(S3)(Sn)에서 검출된 신호는 모두 엔진 컨트롤 유니트(16)로 입력되어 연산처리 된다.

엔진 컨트롤 유니트(16)의 출력단은 전자절환기(18)를 개재하여 3상 유로변환 밸브(20)를 연통시키게 되어 있다.

한편, 3상 유로변환 밸브(20)는 라디에이터(2)의 유입구와 워터펌프(4)의 유입구, 그리고 워터쟈켓(14)의 유출구 사이에 개재된다.

제2도는 상기한 전자절환기(18)와 3상 유로변환 밸브(20)의 구성에 관련된 일실시예를 묘사하는 도면으로서, 전자절환기(18)는 솔레노이드(22)의 중심에 설치되어서 자계의 힘을 받아 직선 이동되는 아아버(24)를 보유하고, 이 아아버(24)는 솔레노이드(22)의 내부에 배치된 탄발스프링(26)에 의해 항상 일정 방향으로 탄압되어 있다. 그러므로 솔래노이드(22)가 통전 여자되면 아아버(24)는 탄발스프링(26)에 저항하는 방향으로 직선 왕운동하게 되고, 반대로 솔레노이드(22)의 자력이 소멸되면 탄발스프링(26)의 탄성력을 받아 복운동하고 있게 된다.

상기한 아아버(24)는 선단에 랙기어(28)을 보유하고 있고, 이 랙기어(28)는 3상 유로변환 밸브(20)의 밸브축(30)에 고정 부착된 섹터기어(32)와 항상 치합되어 이를 연동시키게 된다.

3상 유로변환밸브(20)는 워터쟈켓(14)의 유출구와 연통되는 인레트(34), 그리고 라디에이터(2)의 유입구로 이어지는 제1아웃레트(36)와 워터펌프(4)의 유입구로 이어지는 제2아웃레트(38)를 갖추고 있고, 이들 3방의 통로 가운데에는 상기한 밸브축(30)에 의해 180도 위치 변환되는 밸브체(40)가 수용되어 있다. 밸브체(40)는 일측에 개구(42)를 보유하고 있어서 180도 변위에 따라 인레트(34)를 제1아웃레트(36) 혹은 제2아웃레트(38)로 선택하여 연통시켜 주게 된다.

제3도는 상술한 전자절환기(18)의 구성에 관련된 다른 실시예를 묘사하는 도면으로서, 이 예에서 아아버(24)는 3상 유로변환 밸브(20)의 밸브축(30)과 일체로 고정된 링크(44)에 직결된 구조를 갖추고 있다.

이 실시예의 구조는 실제에 있어서 밸브체(40)를 180도 변위시키기 곤란한 점은 있으나, 3개의 유로를 선택하여 연통시킬 수는 있으므로 실용화에는 아무런 지장이 없다.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명은 다음과 같이 작동된다.

시동 초기의 냉각상태에서 3상 유로변환 밸브(20)의 인레트(34)는 워터펌프(4)로 이어지는 제2아웃레트(38)로 연통되어서 냉각수가 라디에이터(2)로 흐르지 않게 설정하고 있다.

엔진의 운전상태가 지속됨에 따라 냉각수의 수온은 점차 상승하게 되고, 그와 동시에 각각의 수온센서(S1)(S2)(S3)(Sn)로부터 출력되는 신호는 엔진 컨트롤 유니트(16)에 입력되어서 그 평균치가 연산되고, 엔진 컨트롤 유니트(16)는 연산된 값을 미리 설정한 기준값과 비교하여 그와 같거나 또는 그 이상인 때에 출력단을 통해 구동신호를 송출하게 된다.

엔진 컨트롤 유니트(16)에서의 출력신호는 솔레노이드(22)를 통전 여자시키게 되고, 그 결과로 아아버(24)는 탄발스프링(26)에 저항하는 방향으로 직선 이동하면서 밸브축(30)을 일정각도 선회시켜 주게 되므로 상기한 밸브축(30)에 연결된 밸브체(40)도 같이 일정 각도 위치 변화하여 인레트(34)를 제2아웃레트(38)에서 제1아웃레트(36)로 절환 연통시키게 된다. 이와 같이 밸브체(40)가 작동됨에 따라 냉각수는 워터펌프(4)의 유입구측으로 순환되지 않고, 라디에이터(2)의 유입구로 공급 순환되어서 냉각된 후에 워터쟈켓(14)으로 보내지는 순환계를 흐르게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명은 각 기통에 전속된 수온센서로부터 검출된 수온을 입력받는 엔진 컨트롤 유니트가 연산 처리한 결과에 따라 전자절환기를 동작시켜서 3상 유로변환 밸브를 연동시키게 하는 것이므로 각 기통간의 온도 구배를 최소로 억제하면서 엔진을 냉각시킬 수 있게 되어 냉간 운전에서 난기 운전으로 이행되는 시간이 극히 짧아지게 되는 효과를 나타낸다.

Claims (3)

1. 각 기통의 워터쟈켓마다 개별 배치되어서 각 기통의 냉각수 온도를 측정하여 엔진 컨트롤 유니트로 입력시키는 복수개의 수온센서와, 하나의 인레트 및 두 개의 아웃레트를 보유하고 상기한 아웃레트 사이에 밸브체가 개재되어서 냉각수의 유출통로를 변환시킬 수 있는 3상 유로변환 밸브와, 상기한 엔진 컨트롤 유니트의 출력신호에 의해 동작되어서 상기한 3상 유로변환 밸브의 밸브체를 일정 각도 변위시키는 전자절환기로 구성된 엔진의 수냉식 냉각장치.
2. 제1항에 있어서, 상기한 3상 유로변환 밸브는 내부에 수용된 밸브체를 일정 각도 변환 연동시키는 밸브축이 외부로 연장되고, 그 상단에는 섹터가 고정 부착되어 있음과 아울러 상기한 전자절환기는 솔레노이드에 의해 직선 이동되는 아아버를 구비하고, 이 아아버는 상기한 섹터와 맞물려지는 랙기어를 선단부에 보유한 엔진의 수냉식 냉각장치.
3. 제1항에 있어서, 상기한 3상 유로변환 밸브는 내부에 수용된 밸브체를 일정 각도 변환 연동시키는 밸브축이 외부로 연장되고, 그 상단에는 링크가 연장되어 있음과 아울러 상기한 전자절환기를 솔레노이드에 의해 직선 이동되는 아아버를 구비하고, 이 아아버의 선단부가 링크에 직결된 엔진의 수냉식 냉각장치.