KR0131240B1

KR0131240B1 - 수냉기관의 냉각장치

Info

Publication number: KR0131240B1
Application number: KR1019950018827A
Authority: KR
Inventors: 김정식
Original assignee: 전성원; 현대자동차주식회사
Priority date: 1995-06-30
Filing date: 1995-06-30
Publication date: 1998-04-15
Also published as: KR970001880A

Abstract

방열기에 저장되어 있는 냉각수가 물펌프의 펌핑에 의하여 실린더 블록과 실린더 헤드의 물재킷으로 공급되고, 이 때 가열된 냉각수가 방열기로 귀환되는 냉각순환 경로를 갖는 냉각장치에 있어서 ; 기관의 출력성능을 향상시키면서 연비를 향상시킬 수 있도록 하기 위하여 ; 수온조절기의 작동에 따라 물재킷을 순환한 냉각수를 물펌프로 펌핑하여 실린더 블록과 실린더 헤드의 물재킷에 독립적으로 공급할 수 있도록 하는 냉각수 공급수단과 ; 상기 실린더 블록과 실린더 헤드에서 가열된 냉각수를 그의 온도에 따라 수온조절기 또는 방열기로 유입될 수 있도록 하는 냉각수 유출수단으로 이루어짐을 특징으로 하는 수냉기관의 냉각장치.

Description

수냉기관의 냉각장치

제1도는 본 발명에 따른 수냉기관의 냉각장치의 계통도.

제2도는 본 발명의 온도조절장치의 종단면도.

제3도는 종래 기술에 따른 수냉기관의 냉각장치의 계통도이다.

[산업상의 이용분야]

본 발명은 수냉기관의 냉각장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 실린더 헤드와 실린더 블록을 독립적으로 냉각시켜 출력성능과 연비를 향상시키는 수냉기관의 냉각장치에 관한 것이다.

[종래기술]

일반적으로 내연기관은 실린더와 실린더 헤드에 의하여 형성되는 연소실내에서 혼합기를 압축, 폭발시켜 동력을 발생시키며, 이 폭발에 따라 발생되는 열은 실린더와 실린더 헤드를 가열시키게 된다. 기관이 계속적으로 출력을 발생시키기 위해서는 가열된 실린더와 실린더 헤드를 적정한 온도로 냉각시켜야 하며, 이와 같이 기관을 냉각시키는 방법에는 크게 공냉식과 수냉식이 있으며, 이 수냉식에는 자연순환식과, 냉각 효율을 배가시키는 강제 순환식이 있으며, 요즘에는 대부분 강제 순환식을 채택하고 있다. 제3도는 종래 기술에 따른 수냉기관의 냉각장치를 간략히 도시한 것으로서, 실린더(68)를 내장한 실린더 블록(70)과 연소실(69)을 구성하는 실린더 헤드(72)로 구성된 기관(74)과, 이 기관(74)에서 과열된 냉각수를 냉각시켜 다시 공급하는 방열기(76)를 포함하여 구성되어 있다. 이 방열기(76)는 기관(74)을 냉각시키고 귀환하는 냉각수를 유입하는 방열기 상부 탱크(78)와, 방열기(76)에서 냉각시킨 냉각수를 기관(74)으로 공급하는 방열기 하부 탱크(80)를 구비하고 있다. 이 방열기 하부 탱크(80)는 제1유입 라인(82)에 의하여 물펌프(84)와 연통되어 있으며, 이 물펌프(84)의 펌핑동작으로 실린더 블록(70)의 일측벽에 형성된 유입구(86)를 통하여 실린더 블록(70)과 실린더 헤드(72)에 형성된 물재킷(88a,88b)에 냉각수를 공급하여 기관(74)을 냉각시키도록 되어 있다. 이렇게 기관(74)을 냉각시키고 난 후, 냉각수는 실린더 헤드(72)의 일측에 형성된 유출구(90)로 유출되어 수온조절기(92)로 공급된다. 수온조절기(92)로 공급된 냉각수는 기관의 운전 상태 즉, 난기운전시에는 실린더 헤드(72)의 유출구(90)에서 유출되어 유출 라인(94)으로 경유하여 방열기 상부 탱크(78)로 공급되고, 냉간 운전 시에는 실린더 헤드(72)의 유출구(90)에서 유출되어 바이패스 라인(96)을 경유하여 물펌프(94)로 다시 공급된다. 상술한 바와 같이 난기운전 도중에 실린더 블록(70)의 유입구(86)를 통하여 방열기 하부 탱크(80)에서 실린더 블록(70)의 물재킷(88a)으로 유입된 저온상태의 냉각수는 실린더 헤드(72)의 물재킷(88b) 내의 수온 상승에 의하여 실린더 헤드(72)의 냉각수 유출구(90)에 내설된 수온조절기(92)가 개방되기 때문에, 실린더 블록(70)의 물재킷(88a)과 실린더 헤드(72)의 물재킷(88b)을 연통시키는 워터 트랜스퍼 홀(88c)을 통하여 실린더 헤드(72)의 물재킷(88b)으로 유동되어 버린다.

[본 발명이 해소하기 위한 문제점]

즉, 실린더 블록에 내장된 실린더의 냉각은 연소실 주변의 냉각수 온도변화에 의존하는 것으로, 연소실 주변의 적극적인 냉각실현에 따른 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 해소하기 위하여 창출한 것으로서, 본 발명의 목적은 기관의 출력성능을 향상시키면서 연비를 향상시킬 수 있는 수냉기관의 냉각장치를 제공한다.

[문제점을 해소하기 위한 수단]

이를 실현하기 위하여, 본 발명에 따른 수냉기관의 냉각장치는 방열기에 저장되어 있는 냉각수가 물펌프의 펌핑에 의하여 실린더 블록과 실린더 헤드의 물재킷에 공급되고, 이 때 가열된 냉각수가 방열기로 귀환되는 냉각순환 경로를 갖는 냉각장치에 있어서; 수온조절기의 작동에 따라 물재킷을 순환한 냉각수를 물펌프로 펑핑하여 실린더 블록과 실린더 헤드의 물재킷에 독립적으로 공급할 수 있도록 하는 냉각수 공급수단과; 상기 실린더 블록과 실린더 헤드에서 가열된 냉각수를 그의 온도에 따라 수온조절기 또는 방열기로 유입될 수 있도록 하는 냉각수 유출수단으로 이루어짐을 특징으로 한다. 상기 냉각수 공급수단은 저온의 냉각수를 유입하는 제1 유입라인과, 고온의 냉각수를 재유입하는 제1 유출라인과, 이들을 선택적으로 제2 유입라인과 물펌프를 경유시켜 제1, 2 공급라인과 연통시키는 수온조절기를 포함하여 이루어진다. 상기 냉각수 유출수단은 실린더 블록과 실린더 헤드를 냉각시킨 냉각수를 수온조절기로 귀환시키는 제1 유출라인과, 수온조절기의 폐변에 의하여 방열기로 유출하는 제2 유출라인을 포함하여 이루어진다. 상기 수온조절기는 방열기로부터 저온의 냉각수를 유입하는 제1 유입라인과, 실린더 블록과 실린더 헤드에서 귀환하는 고온의 냉각수를 유입하는 제1 유출라인을 물펌프와 연통된 제2 유입라인에 선택적으로 연통시킬 수 있도록 구성된다.

[작용]

냉간운전 시에는 냉각수가 저온이므로, 냉각수 유출수단을 경유한 냉각수는 수온조절기를 거쳐 냉각수 공급수단을 경유하여 실린더 블록과 실린더 헤드에 형성된 물재킷으로 바이패스 공급되어 물재킷의 수온을 균일하게 상승시킨다. 그리고 난기완료 시에는 냉각수가 고온이므로, 냉각수 유출수단을 경유한 냉각수는 수온조절기의 폐변에 의하여 방열기로 공급되어 냉각수 공급수단을 경유하여 실린더 블록과 실린더 헤드에 형성된 물재킷에 공급되어 실린더와 연소실의 냉각조건을 동일하게 한다. 이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의하여 보다 상세히 설명한다.

[실시예]

제1도에 본 발명에 따른 수냉기관의 냉각장치의 계통도로서, 방열기(2)에 저장되어 있는 냉각수를 실린더 블록(4)과, 실린더 헤드(6)의 물재킷(8,10)에 공급하는 냉각수 공급수단과(12)과, 가열된 냉각수를 배출시키는 냉각수 유출수단(14)을 포함한다. 상기 방열기(2)는 냉각수 유출수단(14)에서 공급되는 고온의 냉각수를 오입하는 방열기 상부탱크(16)와, 방열기(2)에서 냉각시킨 냉각수를 냉각수 공급수단(12)에 공급하는 방열기 하부탱크(18)로 구성되어 있다. 실린더 블록(4)과 실린더 헤드(6)에는 냉각수 공급수단(12)으로부터 냉각수를 유입하는 제1,2 유입구(20, 22)와 실린더(24)와 연소실(26)을 냉각시킨 고온의 냉각수를 유출시키는 제1, 2 유출구(28, 30)가 형성되어 있다. 상기 물재킷(8, 10)은 각각 독립적으로 구성되어 있다. 상술한 냉각수 공급수단(12)은 방열기 하부 탱크(18)에서 공급되는 저온의 냉각수를 유입하는 제1 유입라인(32)과, 고온의 냉각수를 바이패스 유입하는 냉각수 유출수단(14)의 제1 유출라인(34), 그리고 이들 제1 유입라인(32)과 제1 유출라인(34)을 제2 유입라인(36)에 선택적으로 연통시키는 수온조절기(38)와, 물펌프(40)의 펌핑작용에 의하여 제2 유입라인(36)의 냉각수를 실린더 블록(4)과 실린더 헤드(6)의 물재킷(8, 10)에 공급하는 제1, 2 공급라인(42, 44)으로 구성된다. 또, 냉각수 유출수단(14)은 실린더 블록(4)과 실린더 헤드(6)에 형성된 제1, 2 유출구(28, 30)를 통하여 유출되는 고온의 냉각수를 냉간 운전시, 수온조절기(38)로 보내는 상술한 제1 유출라인(34)과, 난기 운전시 고온의 냉각수를 방열기 상부탱크(16)로 유출시키는 제2 유출라인(46)을 포함한다. 제2도는 본 발명의 온도조절기의 종단면도로서, 이 온도조절기(38)는 제1 유입라인(32) 측의 커버(48)와, 이 커버(48)의 반대측에 제공되는 하우징(50)을 포함한다. 이 하우징(50)의 내부에는 온도를 감지하는 감온부(52)를 갖는 서머스테트(54)와, 이 서머스테트(54)의 내측에 탄성부재(56)로 탄지되어 감온부(52)에 의하여 개폐되는 메인 밸브(58)와, 상기 감온부(52)에 로드(60)로 연결되어 제1 유출라인(34)의 개도를 단속하며 탄성부재(62)에 의하여 탄지된 바이패스 밸브(64)들이 내장되어 있다. 즉, 온도조절기(38)는 제1, 2 유출구(28, 30)와는 제1 유출라인(34)으로, 방열기 하부탱크(18)와는 제1 유입라인(32)으로, 그리고 물펌프(14)와는 제2 유입라인(36)으로 연통되어 있다. 상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 수냉기관의 냉각장치에 있어서, 냉간 운전시에는 제1, 2 유출구(28, 30)에서 배출되는 냉각수가 저온이므로, 냉각수 유출수단(14)의 제1 유출라인(34)을 경유하는 냉각수는 수온조절기(38)를 거쳐 냉각수 공급수단(12)의 제2 유입라인(36)으로 공급되고, 물펌프(40)의 펌핑작용으로 제1, 2 공급라인(42, 44)을 경유하여 실린더 블록(4)과 실린더 헤드(6)에 형성된 물재킷(8, 10)으로 바이패스 공급되어 물재킷(8, 10)내의 수온을 균일하게 상승시킨다. 반면, 난기완료 시에는 제1, 2 유출구(28, 30)에서 배출되는 냉각수가 고온이므로, 수온조절기(38)의 감온부(52)가 감지하여 메인 밸브(58)를 개방시켜 제1 유입통로(32)를 제2 유입통로(36)과 연통시킨다. 이와 동시에 바이패스 밸브(64)의 폐변으로 제1 유출라인(34)의 통로를 차단시키게 된다. 그러므로 제1, 2 유출구(28, 30)에서 배출되는 고온의 냉각수는 냉각수 유출수단(14)의 제2 유출라인(46)으로 배출되어 방열기 상부탱크(16)로 공급된다. 이 냉각수는 방열기(2)에서 냉각된 후, 방열기 하부탱크(18)로 공급되어, 냉각수 공급수단(12)의 제1 유입라인(32)으로 공급되어, 물펌프(40)의 펌핑작동에 의하여 제2 유입라인(36)을 경유하여 제1, 2 공급라인(42, 44)으로 공급되어 실린더 블록(4)과 실린더 헤드(6)의 각각의 물재킷(8, 10)에 공급되어 연소실(26)과 실린더(24)를 냉각시킨다. 이 때, 제2 유입라인(36)으로 유입되는 냉각수는 수온조절기(38)의 메인 밸브(58)와 바이패스 밸브(64)의 이동량에 따라서 방열기에서 공급되는 저온의 냉각수와 제1 유출라인(34)에서 공급된 고온의 냉각수가 서로 혼합된 상태이다. 그러므로 각각의 제1, 2 유입구(20, 22)측과 제1, 2 유출구(28, 30)의 수온격차를 최소화함은 물론, 연소실(26) 및 실린더(25) 주변을 동일한 냉각조건으로 유지함과 아울러, 연비향 특허 제131240호 4/5상, 마찰손실 감소, 초기시동시 기관의 트러블을 방지, 난방성능의 극대화, 냉각효율의 극대화, 물펌프의 구동손실을 최소화할 수 있다.

[발명의 효과]

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 수냉기관의 냉각장치는 실린더 블록과 실린더 헤드를 각각 독립적으로 냉각수를 공급함으로서, 기관의 출력성능을 향상시키면서 연비를 향상시킬 수 있다.

Claims

방열기에 저장되어 있는 냉각수가 물펌프의 펌핑에 의하여 실린더 블록과 실린더 헤드의 물재킷으로 공급되고, 이 때 가열된 냉각수를 방열기로 귀환시키는 냉각순환 경로를 갖는 냉각장치에 있어서, 수온조절기의 작동에 따라 물재킷을 순환하는 냉각수를 물펌프로 펌핑하여 실린더 블록과 실린더 헤드의 물재킷에 독립적으로 공급할 수 있게 하는 냉각수 공급수단과 ; 상기 실린더 블록과 실린더 헤드에서 가열된 냉각수를 그의 온도에 따라 수온조절기 또는 방열기로 유입될 수 있게 하는 냉각수 유출수단을 구비하고 ; 상기 수온조절기는 냉간 운전시에 냉각수를 방열기로 경유시키지 않고 직접 물펌프로 재공급 가능하고, 난기 운전시에만 냉각수를 방열기로 경유시켜 물펌프로 재공급시킬 수 있도록 방열기를 바이패스하여 설치됨을 특징으로 하는 수냉기관의 냉각장치.
제1항에 있어서, 냉각수 공급수단은 물펌프의 펌핑작용에 의하여 수온조절기를 통하여 방열기로부터 저온의 냉각수를 유입하도록 물펌프에 연결되는 제1, 2 유입라인; 수온조절기를 통하여 실린더 헤드 및 실린더 블록을 냉각시킨 고온의 냉각수를 제2 유입라인을 통하여 물펌프로 재유입하도록 수온조절기에 연결되는 제1유출라인을 포함하며 ; 상기 수온조절기의 작동에 의하여 상기 제1유입라인과 제1유출라인을 제2유입라인과 물펌프를 통하여 실린더 블록으로 냉각수를 공급하는 제1공급라인과 실린더 헤드로 냉각수를 공급하는 제2공급라인에 각각 선택적으로 연통시킬 수 있도록 구성됨을 특징으로 하는 수냉기관의 냉각장치.
제1항에 있어서, 냉각수 유출수단은 실린더 블록과 실린더 헤드를 냉각시킨 고온의 냉각수를 수온조절기를 통하여 물펌프로 귀환시키도록 수온조절기와 연결되는 제1유출라인과; 방열기로 유출하도록 방열기와 연결된 제2유출라인을 포함하는 수냉기관의 냉각장치.
제2 또는 3항에 있어서, 수온조절기는 방열기로부터 저온의 냉각수를 유입하는 제1유입라인과, 실린더 헤드 및 실린더 블록으로부터 고온의 냉각수를 유입하는 제1유출라인을 선택적으로 제2유입라인에 연통시켜 물펌프의 펌핑 작용으로 제2유입라인을 통하여 제1,2공급라인으로 상기저온 및 고온의 냉각수를 실린더 블록 및 실린더 헤드로 공급할 수 있도록 구성 및 연결됨을 특징으로 하는 수냉기관의 냉각장치.