KR0136978Y1 - 엔진의 피스톤 냉각장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 엔진의 피스톤 냉각장치에 관한 것으로서, 실린더 블록 하부의 오일 제트에서 분사되는 오일로 피스톤을 냉각하도록 된 엔진에 있어서, 상기 오일 제트로 제공되는 오일의 통로에 설치된 솔레노이드 밸브와, 엔진의 크랭크 각을 감지하는 크랭크각 감지수단과, 상기 크랭크각 감지수단의 신호를 분석하여 피스톤이 하사점 근처에 있을 때만 오일 제트로 오일이 공급될 수 있도록 상기 솔레노이드 밸브를 제어하는 분사시기 제어수단으로 구성된 엔진의 피스톤 냉각 장치를 제공함으로써, 피스톤은 하사점 근처를 이동하는 동안 제공되는 오일에 의해 필요한 냉각이 이루어지며, 오일 제트에서는 피스톤이 상사점으로 이동하여 분사되는 오일이 피스톤의 냉각에 유용하게 사용되지 못하는 시간동안은 솔레노이드 밸브에 의해 오일의 공급이 차단되어 불필요한 오일압의 손실을 방지하게되어, 과도하게 큰 용량의 오일 펌프를 구동하지 않아도 되므로 엔진의 동력성능이 향상되며, 엔진의 각 부위를 윤활하기 위한 충분한 오일압의 안정된 확보로 엔진 윤활작용의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

엔진의 피스톤 냉각장치

본 고안은 자동차의 엔진에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 엔진의 실린더에서 왕복운동하며 연소실의 폭발력을 커넥팅 로드를 통해 크랭크 샤프트로 전달하는 피스톤을 냉각시키는 장치에 관한 것이다.

일반적으로 엔진은 실린더와 실린더 헤드 및 상기 실린더 내에서 왕복 운동하는 피스톤의 사이에 형성되는 연소실에서 연료를 연소시켜 발생된 폭발력을 상기 피스톤에 연결된 커넥팅 로드를 통해 크랭크 샤프트를 회전시킴으로써 열에너지를 기계적인 회전력으로 변환하는 장치이다.

여기서, 상기 피스톤은 연소실의 혼합기가 폭발하면서 발생되는 열을 직접적으로 받으며 아울러 실린더 내에서 왕복 운동하면서 마찰에 의한 열을 받으므로 그 내구성을 확보하고 원활한 동작을 유지하기 위해서는 적절한 피스톤의 냉각이 필수적이다.

상기한 바와 같이 이유로 피스톤을 냉각하는 많은 방법이 있는바, 대표적인 것으로 오일을 피스톤 내로 순환시킴에 의해 냉각하는 방법이 가장 효과적인 방법으로 사용되고 있다.

제1도에는 상기와 같은 방법으로 피스톤을 냉각하는 장치가 도시된 바, 피스톤(50)내의 내부에 오일 유입구(51)와 오일 유출구(52)를 가진 오일 순환로(53)를 설치하고, 상기 오일 유입구(51)로 오일을 분사하여 공급하도록 실린더 블록(54)의 하부에 오일 제트(55)가 설치된 구조이다.

상기한 바와 같이 구성된 피스톤 냉각 장치는 상기 오일 제트(55)에서 엔진 작동시 항시 분사하는 오일이 상기 피스톤(50)에 마련된 오일 유입구(51)를 통해 오일 순환로를 경유하면서 피스톤(50)의 열을 전달받고, 다시 오일 유출구(52)를 통해 크랭크 케이스 하부의 오일팬으로 복귀하면서 피스톤의 냉각작용을 한다.

그러나, 상기한 바와 같이 구성되어 작동하는 피스톤 냉각 장치는 엔진 작동중에는 오일 제트(55)에서 항상 오일이 일정한 압력으로 분사되고 있는 상태이며, 실제 피스톤(50)에 마련된 오일 유입구(51)로 오일이 유입되는 것은 피스톤(50)이 하사점 근처에서 작동할 때 뿐이므로 상기와 같이 오일 제트(55)에서 계속적으로 분사되는 오일은 오일 펌프(P)에 불필요한 부담을 주게되는 원인이 된다.

즉, 계속적으로 유출되는 오일압에 의해서 실제 실린더 헤드부 및 다른 윤활부위에 충분한 오일압이 작용하지 못하는 경우가 발생할 소지가 많아 엔진의 내구성 저하를 초래하게 될 위험이 있어, 오일 펌프는 필요이상의 대용량을 사용해야 되는 문제점이 있는 것이다.

따라서, 본 고안은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 피스톤의 냉각을 위해 분사되는 오일을 조절함으로써, 실제적으로 피스톤에 냉각 효과를 줄 수 있는 경우에만 오일이 오일 제트에서 분사될 수 있도록 하여 오일펌프의 불필요한 부담을 줄이고 동력의 낭비를 억제하며 엔진의 각 윤활부에 보다 신뢰성 있는 윤활작용을 할 수 있도록 하는 엔진의 피스톤 냉각장치를 제공함에 그 목적이 있다.

제1도는 종래 기술에 의한 엔진의 피스톤 냉각장치를 도시한 구조도.

제2도는 본 고안에 따른 엔진의 피스톤 냉각장치를 도시한 구조도.

제3도는 크랭크각 감지수단의 일 예로서 CAS(Crank Angle Sensor)를 도시한 도면.

제4도는 크랭크각 감지수단의 또다른 일 예를 도시한 도면이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 실린더 블록 2 : 피스톤

3 : 오일 유입구 4 : 오일 제트

5 : 오일 통로 6 : 솔레노이드 밸브

7 : CAS 8 : ECU

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 엔진의 피스톤 냉각 장치는 실린더 블록 하부의 오일 제트에서 분사되는 오일로 피스톤을 냉각하도록 된 엔진에 있어서, 상기 오일 제트로 제공되는 오일의 통로에 설치된 솔레노이드 밸브와, 엔진의 크랭크각을 감지하는 크랭크각 감지수단과, 상기 크랭크각 감지수단의 신호를 분석하여 피스톤이 하사점 근처에 있을 때만 오일 제트로 오일이 공급될 수 있도록 상기 솔레노이드 밸브를 제어하는 분사시기 제어수단으로 구성된 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 실시 예를 설명하면 다음과 같다.

제2도는 본 고안에 따른 엔진 피스톤 냉각장치가 도시된 것으로서, 실린더 블록(1)의 하부에는 피스톤(2)의 오일 유입구(3)로 오일을 분사할 오일 제트(4)가 설치되어 있으며, 상기 오일 제트(4)로 오일이 공급되는 통로(5)에는 통과하는 오일을 단속할 수 있는 솔레노이드 밸브(6)가 설치되어 있고, 상기 크랭크각 감지수단의 일 예로서 배전기의 크랭크각을 감지하는 CAS(Crank Angle Sensor)(7)로부터 신호를 받는 ECU(8)가 연결되어 있다.

여기서, 상기 CAS(7)는 제3도와 같이, 배전기의 로터(11)에 설치된 감지판(12)과, 상기 감지판(12)에 형성된 크랭크각 감지용 슬릿(13)과, 상기 슬릿(13)의 회전 상태를 감지하기 위한 발광 소자(14) 및 수광 소자(15)로 이루어져 있다.

또한, 상기 ECU(8)는 상기 CAS(7)로부터의 신호에 따라 각 실린더에서 피스톤(2)의 운동상태를 계산하여 피스톤(2)이 하사점 근처에서 움직이는 시점을 알아내도록 되어 있으며, 상기와 같은 판단 결과에 따라 상기 솔레노이드 밸브(6)를 조작할 수 있도록 솔레노이드 밸브(6)와 연결되어 있다.

물론, 상기 크랭크각 감지수단은 제4도와 같이 크랭크 샤프트의 회전상태를 감지하기 위해 크랭크 샤프트(21)에 설치된 디렌터 디스크(22)와, 상기 디렌터 디스크(22)의 원주면에 형성된 슬롯(23)과, 상기 슬롯(23)을 감지하는 마그네틱 센서(24)로 구성할 수 있으며, 또한, 캠축의 회전상태를 감지하여 크랭크각을 감지할 수도 있다.

상기한 바와 같이 구성된 본 고안의 작동을 살펴보면 다음과 같다.

엔진의 작동에 따라 오일 펌프(P)가 구동되면서 오일은 오일 제트(4)로 향하는 오일 통로(5)에 제공되며, 상기와 같이 제공되는 오일은 상기 솔레노이드 밸브(6)에 의해 오일 제트(4)로 공급 및 차단된다.

이때, ECU(8)는 CAS(7)의 신호를 받아 피스톤(2)이 하사점 근처에 위치하여 피스톤(2)의 오일 유입구(3)로 오일이 용이하게 유입될 수 있는 시간을 계산하여 상기 솔레노이드 밸브(6)를 통해 오일이 오일 제트(4)로 공급되도록 한다.

상기와 같이 오일 제트(4)로 공급된 오일은 피스톤(2)의 오일 유입구(3)로 유입되어 피스톤(2)의 내부 유로를 따라 순환하면서 피스톤(2)으로부터의 열을 흡수하여 다시 오일팬으로 복귀된다.

물론, 피스톤(2)이 계속 운동하면서 상사점 근처로 이동되는 시점에서는 ECU(8)는 상기 솔레노이드 밸브(6)를 구동하여 오일이 오일 제트(4)로 공급되지 못하도록 함으로써 불필요하게 낭비되는 오일압을 억제한다.

따라서, 피스톤(2)은 하사점 근처를 이동하는 동안 제공되는 오일에 의해 필요한 냉각이 이루어지며, 오일 제트(4)에서는 피스톤(2)이 상사점으로 이동하여 분사되는 오일이 피스톤(2)의 냉각에 유용하게 사용되지 못하는 시간동안은 솔레노이드 밸브(6)에 의해 오일의 공급이 차단되어 불필요한 오일압의 손실을 방지하게되어, 과도하게 큰 용량의 오일 펌프를 구동하지 않아도 되므로 엔진의 동력성능이 향상되며, 엔진의 각 부위를 윤활하기 위한 충분한 오일압의 안정된 확보로 엔진 윤활작용의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 실린더 블록 하부의 오일 제트에서 분사되는 오일로 피스톤을 냉각하도록 된 엔진에 있어서, 상기 오일 제트로 제공되는 오일의 통로에 설치된 솔레노이드 밸브와, 엔진의 크랭크각을 감지하는 크랭크각 감지수단과, 상기 크랭크각 감지수단의 신호를 분석하여 피스톤이 하사점 근처에 있을 때만 오일 제트로 오일이 공급될 수 있도록 상기 솔레노이드 밸브를 제어하는 분사시기 제어수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 엔진의 피스톤 냉각장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 크랭크각 감지수단은 배전기의 로터에 설치된 감지판과, 상기 감지판에 형성된 크랭크각 감지용 슬릿과, 상기 슬릿의 회전 상태를 감지하기 위한 발광 소자 및 수광 소자로 이루어진 CAS(Crank Angle Sensor)인 것을 특징으로 하는 엔진의 피스톤 냉각장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 크랭크각 감지수단은 크랭크 샤프트의 회전상태를 감지하기 위해 크랭크 샤프트에 설치된 디렉터 디스크와, 상기 디렉터 디스크의 원주면에 형성된 슬롯과, 상기 슬롯을 감지하는 마그네틱 센서로 구성된 것을 특징으로 하는 엔진의 피스톤 냉각장치.