KR0130371Y1 - 유압 조절식 피스톤 냉각 제트 - Google Patents

Abstract

본 고안은 콜드스타트(cold start)시 오일의 점성이 높아지는 이유로 급격히 오일압이 높아짐에 따라 많은 유량이 피스톤 냉각 제트에 의해 빠져나오는 것을 방지하여, 다른 부분에 공급되는 유량이 부족함에 의해 생기는 엔진의 오동작과 그에 따른 오일의 소모를 줄이고 엔진의 고장을 막을 수 있는 것으로서, 노즐호스(5)와 결합구(4)가 형성된 노즐블럭(4)을 가지는 노즐부(2)와; 상기 노즐부(2)의 오일제트 삽입구멍(4)에 삽입되어 실린더블럭(100)에 장착되며 오일유입구(22)와 플런저 챔버(23)을 형성하는 유압조절제트바디(20)와; 상기 유압조절제트바디(20)의 플런저 챔버(23)에 수용되어 상기 오일제트바디(20)의 오일유입구(22)에서 유입된 오일을 고부하 고회전영역에서만 노즐부(20)로 유출시키능 유압조절플런저(30)와; 상기 플런저(30)를 지지하여 고부하 고회전 영역에서만 오일을 노즐부(20)로 유출시킬 수 있도록 하는 스프링부재(40)와; 상기 스프링부재(40)을 지지하고 상기 플런저 챔버(23)를 밀폐시키는 플러그(43)을 포함하여 이루어진 유압조절식 피스톤 냉각 제트이다.

Description

유압 조절식 피스톤 냉각 제트

제1도는 본 고안의 유압 조절식 피스톤 냉각제트의 조립 사시도.

제2도는 본 고안의 유압 조절시 피스톤 냉각 제트의 작동상태를 나타내는 측단면도로서,

(a)는 오일압이 일정범위 이하일때의 작동상태도.

(b)는 오일 압이 일정범위 이내일 때의 작동상태도.

(c)는 오일 압이 일정범위 이상일 때의 작동상태도.

제3도는 종래의 피스톤 냉각제트의 측단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 피스톤 냉각 제트 2 : 노즐부

20 : 유압조절제트바디 30 : 유압조절플런저

40 : 스프링 43 : 유압조절플러그

[산업상 이용분야]

본 고안은 자동차용 엔진의 피스톤 냉각장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 냉각시동(cold start)시 높아진 오일의 접성에 의한 오일압의 급격한 상승으로 불필요한 영역에서 노즐이 열러 피스톤 냉각에 오일이 소모되는 것을 방지하는 유압조절식 피스톤 냉각 제트에 관한 것이다.

[종래 기술]

엔진이 동작되면 피스톤은 실린더의 마찰과 연소열에 의하여 가열되는데 이를 냉각시키지 않을 경우 피스톤에 카본(carbon)이 퇴적되고, 심할 경우 피스톤 스커핑(scuffing)이 발생하거나 피스톤 링의 비정상적인 마모를 일으켜 오일 소모량을 증대 시킬뿐만 아니라 심할 경우 엔진의 고장을 초래하기로 한다.

따라서 일반적으로 과급엔진이나 고출력 엔진에는 피스톤을 냉각시키기 위하여 오일 갤러리의 소정위치에 피스톤 냉각 제트를 배치하여 엔진의 동작 중에 피스톤으로 오일을 분사시켜 줄 수 있도록 하고 있다.

제3도에서 보는 바와 같이, 종래의 피스톤 냉각제트는 일정압이상의 오일이 분출되는 노즐부(2)와 상기 실린더 블럭(100)과 장착 고정되며 노즐부(2)에 삽입되어 장착되는 오일제트바디(3)로 이루어진다.

노즐부(3)는 제1도에 도시된 바와같이, 노즐블럭(4)과 노즐호스(5)로 구성되며, 상기 노즐블럭(4)는 상기 오일제트바디(3)가 장착되는 제트바디결합구(6)가 너트형상으로 형성되어 있으며, 또한 결합구(6)와 연통되며 노즐호스(5)가 장착되는 노즐호스결합구멍(7)이 측벽을 관통하여 형성되어 있으며 상측에는 실린더블럭(100)의 실린더 보어에 노즐호스(5)의 분사구가 안정되도록 향하도록 녹부싱(8)이 형성되어 있다.

오일제트바디(3)는 전체적으로 볼트형상을하고 상기 노즐부(2)의 결합구(6)을 나사이동으로 관통하여 상기 실린더블럭(100)과 볼트 결합되도록 장착부위(9)가 상기 노즐블럭(4)위로 연장되어 있으며, 장착시 오일 메인겔러리(101)와 접하는 상측에서 하측으로 오일 유입구(10)가 형성되어 있으며 상기 오일유입구(10)보다 더욱 하측에는 상기 오일유입구(10)의 보다 더욱 넓은 직경을 가지는 플런저 챔버(11)가 하방으로 형성되어 있으며 하방 끝단에는 너트형상의 플러그장착부(17)가 형성되어 있다.

상기 오일제트바디(3)와 노즐부(2)가 완전히 결합되었을 때, 상기 노즐호스결합구멍(7)과 일치하여 일정압 이상일때의 오일을 노즐부(2)로 유출하도록 하는 오일유출구(12)가 상기 플런저 챔버(11)의 측벽에 형성되어 있다.

그리고 상기 플런저 챔버(11)의 하방으로부터 삽입되는 플런저(13)는 하방으로 스프링챔버(14)를 형성하며, 상기 스프링 챔버(14)에는 스프링(15)이 장착되고 상기 스프링(14)를 하방에서 지지하고 상기 플런저 챔버(11)를 밀폐시켜 오일 누유를 방지함과 동시에 플런저(13)의 운동변위를 한정시키는 플러그(16)는 상기 오일제트바디(3)의 끝하방에 플러그삽입부(17)에 장착된다.

엔진 회전수가 기준치 이상일때 오일압 또한 기준치 이상이됨으로써, 메인오일 겔러리(101)를 통해 들어오는 오일의 압은 상기 플런저(13)를 하향시켜 상기 오일출구(12)를 개방시켜 오일을 상기 노즐호스(5)를 통해 실린더보어로 분사시킨다.

[본 고안이 해결하고자 하는 종래의문제점]

그런데, 일반적으로 오일을 엔진 각부에 공급하는 오일 펌프의 용량은 엔진의 각 부품이 충분히 소모할 수 있도록 설계되는데, 이러한 오일 소모는 엔진 스피드에 따라 선형적으로 증가하지 않으나, 오일펌프의 토출량은 거의 선형적으로 증가한다. 따라서 고속으로 갈수록 오일펌프의 용량은 소모량 대비 여분이 있는 상태로 운전된다.

그러나 피스톤 냉각제트를 장착할 경우는 피스톤 냉각 제트에서 소모되는 오일의 양이 스피드에 따라 큰 차이가 없고 오일겔러리 압력에 따라 좌우되기 때문에 엔진 설계시 기준으로 하는 엔진 스피드를 1500 rpm으로 정할 경우 고속에서는 오일펌프의 여분을 피스톤 냉각 제트를 위하여 사용될 수가 있으나, 그 이하의 경우에는 부족한 경우가 생기기 때문에 기본적으로 오일 펌프 용량을 1500rpm조건에서 피스톤 냉각제트가 필요로 하는 양 만큼 증대 시켜 주어야 한다.

더우기, 추운 외부 온도 조건등의 이유로 오일의 점도가 높아지게 되는 경우에 엔진시동시는 저회전이라도 오일의 압력이 급격히 높아져 상기의 냉각제트(1)로 빠져나가는 유량이 상당히 커져서 다른 부분으로 오일이 공급되지 못해 엔진에 문제(trouble)을 유발시킬 염려가 있다.

이러한 문제를 고려한다면 불필요하게 오일펌프의 용량을 증대시켜야 하는 불합리한 설계조건이 된다.

따라서 본 고안은 이를 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 고안의 목적은 노즐의 개폐를 이중으로 조절할 수 있도록 플런저 내에 오일 통로를 형성하여 엔진 오일압이 소정의 범위 이하일때 플런저가 스프링 힘으로 상승하여 노즐유입구를 닫고, 소정범위 이상일 때 플런져가 오일압에 의해 아래로 이동하여 노즐유입구를 닫게하여, 엔진 회전수가 소정의 범위내에서는 플런저 내부의 오일 통로로 오일이 노즐로 유입됨에 따라 피스톤을 냉각시키기 위한 오일을 제트시킴으로써, 외부의 추운날씨에서의 불필요한 피스톤 냉각을 위한 오일의 소모를 줄일 수 있는 유압조절식 피스톤 냉각 제트를 제공하는 데 있다.

[문제점을 해결하고자 하는 수단]

이를 실현하기 위하여 본 고안은, 오일 제트바디 삽입구멍을 갖는 노즐블럭과 노즐호스로 이루어진 노즐부와; 상기 노즐부의 노즐블럭에 형성되어 있는 삽입구멍에 삽입됨과 동시에 오일 매인 겔러리와 오일유입구로 연통되도록 실린더블럭에 장착되는 유압조절 오일제트 바디와; 상기 오일 제트 바디내에 위치하며 상기 오일 유입구와 연통되고 상기 노즐호스와 연통하도록 하는 유로를 형성하고 있고 오일의 압력에 의해 상하운동하는 유압조절 플런저와; 상기 플런저 아래에 위치하여 플런저에 상승힘을 제공하는 스프링과; 상기 스프링을 지지하며 오일 제트 바디를 밀폐시키는 플러그를 포함하여 이루어진 유압조절식 피스톤 냉각 제트를 제공한다.

[작 용]

엔진의 크랭크축의 회전에 의해 왕복운동하는 피스톤은, 크랭크축의 회전수가 커지게 되면 실린더 보어와 마찰력을 발생시킬 뿐만 아니라 연소실이 가스에 의해 온도가 상승한다.

또한 크랭크축의 회전에 의해 작동하는 오일 펌프는 오일의 압력을 만드는데, 크랭크축의 회전에 비례하여 일정 한정치내로 압력을 만들어 내게 된다.

따라서 엔진 회전수가 고속, 고부하 조건이되면 피스톤의 온도가 상승할 뿐만 아니라, 오일의 압력도 높아지게 되며 이러한 오일이 오일 제트 바디의 유입구를 통하여 플런저를 밀면서 아래로 이동시키고 플런저내의 오일 통로를 통하여 노즐로 유입되어 피스톤 하부에 제트시켜 피스톤을 냉각시킨다.

만약, 엔진 회전수가 저속, 저부하 조건이되면 피스통의 온도는 떨어지고, 오일의 압력도 떨어져 오일은 플런저 아래에 설치된 스프링의 팽창력을 이겨내지 못하여 위로 상승하게 되어 노즐로의 유출구를 폐쇄시켜 노즐로 오일이 분사되는 것을 방지한다.

또한 외부온도가 매우 낮을 때, 오일의 점도는 높아져 엔진의 시동시 회전수가 낮더라도 오일의 압력은 급격히 높아져 플런저를 완전히 아래로 밀어 내리게 되어 노즐의 유출구를 폐쇄시켜 노즐로의 오일이 분사되는 것을 방지한다.

[실시예]

이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부한 도면과 함께 더욱 상세히 설명한다.

제1도는 본 고안의 조립사시도를 도시한 것이고 제2도의 (a), (b), (c)는 오일 압력의 변화에 따른 작동을 설명하기 위한 측단면도로서, 종래기술의 제3도와 동일한 부분에 대해서는 동일한 부호를 부여하고 다른 부분에 대해서 상세히 기술한다.

본 고안에 따른 유압조절식 피스톤 냉각 제트(1)는 유압조절 제트바디(20)가 노즐부(2)의 노즐블럭(4)에 형성된 오일제트바디 결합구(6)를 나사이동으로 통과함과 아울러 실린더블럭(100)에 볼트 장착됨으로써, 소정의 작동을 할 수 있다.

상기 유압조절 제트바디(20)는 전체적으로 볼트형상을 하는바, 상기 노즐블럭(4)을 통과하여 연장되여 상기 실린더 블럭(100)에 볼트장착되는 장착부위가(21)가 있으며, 장착시 오일이 유입되도록 상기 오일메인겔러리(10)와 접하는 상측에서 하측으로 오일유입구(22)가 형성되어 있고, 상기 오일유입구(22)보다 더욱 하측으로는 상기 오일 유입구(22)의 지름보다 더 큰 지름을 갖는 플런저 침버(23)가 하방으로 형성되어 있으며, 하끝단부에는 너트형상의 플러그 장착부(24)가 형성되어 있다.

그리고 상기 플런저 챔버(23)내의 측벽에는 상기 노즐부(2)와 노즐 삽입구멍(7)에 장착되는 노즐호스(5)와 연통되는 오일 유출구(25)가 형성되어 있다.

상기 플런저 챔버(23)에 수용되는 유압조절플런저(30)는 상측 오일유입구(22)와 종축으로 연통되는 종유로(31)가 형성되어 있으며, 상기 종유로(31)의 직교방향으로 횡유로(32)가 관통되게 뚫여져 형성하되, 상기 종유로(31)과 횡유로(32)가 관통되게 뚫여져 형성하되, 상기 종유로(31)과 횡유로(32)의 중심선이 서로 중앙에서 교차하도록 형성하여 상기 종유로(31)를 통해 유입된 오일 횡양방향으로 유출되도록하여 노즐호스(5)로 오일이 효율적으로 통하도록 하였다.

그리고 상기 횡유로(32) 주위로 그루브(groove)(34)를 형성하여 상기 횡유로(32)와 플런지 챔버의 오일 유출구(25)가 일직선상에 위치하지 않을지라도 오일의 유출이 무난하도록 하였다.

또한, 상기 유압조절 플런지의 하측면으로부터 스프링 챔버(35)가 형성하되, 상기 횡유로(32)보다 낮게 위치하도록 형성되어 있으며, 상기 스프링 챔버(35)에 수용되는 스프링(40)은 오일압에 따라 플런지(20)가 작동하도록 소정의 스프링계수를 가진다.

상기 스프링(40)을 하측에서 지지하는 플러그(43)는 볼트형상의 삽입부(44)를 가지며 내측에는 상기 플런저(20)를 위한 챔버(23')가 형성되어 있다.

이러한 구성을 하고 있는 본 고안의 피스톤 냉각 제트는 엔진의 일정한 회전수 범위내의 일정압력범위(예를 들어 2.5㎏/㎠에서 6㎏/㎠)에서 오일이 피스톤에 분사될 수 있도록 한 것이다.

엔진 회전수가 예를 들어 1500rpm이하일 경우, 오일 압은 2.5㎏/㎠이하가 됨으로써, 플런저(30)은 스프링(40)의 팽창력으로 최상측 이동하여 유압조절 제트 바디(20)의 플런저 챔버(23)에 위치하여 오일유출구(25)를 폐쇄시켜 오일이 피스톤에 분사되지 않게하며(제2도의 (a)에 도시), 엔진 회전수가 1500rpm이상 6000rpm이하인 상태 즉, 오일 압력이 2.5㎏/㎠이상 6㎏/㎠이하이면, 유압조절 플런저(30)은 하향운동하나 오일압과 스프링장력과의 균형에 의해 플런저(30)의 횡유로(32)는 플런저 챔버(23)의 오일유출구(25)와 동일 선상에 위치하게 되어 오일은 오일 매인겔러리(101)에서 상기 오일 제트 바디의 오일유입구(22)를 통하여 챔버(23)내로 유입되어 충만시키면서 상기 유압조절 플런저(30)의 종유로(31)로 유입되면서 횡유로(32)로 빠져나가게 되면서 오일은 횡유로(32)에서 직접 오일 유출구(25)을 통하여 유출되거나 또는 상기 횡유로(32)주위로 상기 플런저(30)의 원주 둘레로 형성된 그루브(34)의 인도로 상기 오일 유출구(25)로 유출된다(제2도의 (b)에 도시).

그리고 엔진의 오일온도가 낮고 점도가 높은 상태 득, 오일압력이 6㎏/㎠이상일 경우, 유압조절 플런저(30)은 최하향운동하여 상기 오일제트바디(20)의 플런저챔버(23)의 최하단에 있는 플러그(30)상의 챔버(23')에서 위치하게 하여 플런저(30)상부 측면으로 인하여 오일 유출구(25)를 폐쇄시키게 된다(제2도의 (c)에 도시).

이와 같이 본 고안의 유압조절 피스톤 냉각 제트는 엔진의 피스톤의 열을 냉각시킬 필요가 있는 구간, 즉 고부하 고회전 영역에서만 작동하도록 고안된 피스톤 냉각제트 장치이다.

[효 과]

따라서 본 고안은 콜드스타트(cold start)시 오일의 점성이 높아지는 이유로 급격히 오일압이 높아짐에 따라 많은 유량이 피스톤 냉각 제트에 의해 빠져나오는 것을 방지하여, 다른 부분에 공급되는 유량이 부족함에 의해 생기는 엔진의 문제와 그에 따른 오일 펌프사이즈 증대를 막을 수 있다.

Claims (4)

1. 노즐호스(5)와 오일제트삽입구멍(4)이 형성된 노즐블럭(4)를 가지는 노즐부(2)와; 상기 노즐부(2)의 오일제트삽입구멍(4)에 삽입되어 실린더블럭(100)에 장착되며 오일유입구(22)와 플런저챔버(23)을 형성하는 유압조절제트바디(20)와; 상기 오일제트바디(20)의 플전저챔버(23)에 수용되어 상기 오일제트바디(20)의 오일유입구(22)에서 유입된 오일을 고부하 고회전영역에서만 노즐부(20)로 유출시키는 유압조절플런저(30)와; 상기 플런저(30)을 지지하여 고부하 고회전영역에서만 오일을 노즐부(20)로 유출시킬 수 있도록 하는 스프링부재(40)와; 상기 스프링부재(40)을 지지하고 상기 플런저챔버(23)을 밀폐시키는 플러그(43)을 포함하여 이루어진 유압조절식 피스톤 냉각 제트.
2. 제1항에 있어서, 유압조절플런저(30)는 위에서 아래로 형성되며 오일 매인 겔러리(101)에서 유입되는 오일을 받는 종유로(31)와; 상기 종유로(31)에 유입되는 오일의 흐름을 바꿔 노즐부(2)로 안내하는 횡유로(32)와; 플런저(30)의 외주면 횡유로(19)를 포함하여 원주둘레로 형성되어 오일압이 일정범위내에서 오일이 노즐유입구(20)에 정확히 유입될수 있도록 하기 위한 그루브(34)를 포함하여 이루어진 유압 조절식 피스톤 냉각제트.
3. 제2항에 있어서, 횡유로(32)는 측벽을 관통하여 형성하며 일정범위내의 오일압에서 오일유출구(25)와 수평위치를 같이하는 것을 특징으로 하는 유압 조절식 피스톤 냉각 제트.
4. 제1항에 있어서, 플러그(43)는 오일 압력이 일정범위 이상일때 플런저 상부 측벽에 의해 오일유출구(25)가 폐쇄할 수 있또록 플런저 챔버(23')를 형성하는 것을 특징으로 하는 유압조절식 피스톤 냉각 제트.