KR100303512B1 - 자동차용냉각수흐름제어장치 - Google Patents

자동차용냉각수흐름제어장치 Download PDF

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KR100303512B1 KR1019970077291A KR19970077291A KR100303512B1 KR 100303512 B1 KR100303512 B1 KR 100303512B1 KR 1019970077291 A KR1019970077291 A KR 1019970077291A KR 19970077291 A KR19970077291 A KR 19970077291A KR 100303512 B1 KR100303512 B1 KR 100303512B1
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Abstract

본 발명은 유압을 이용하여 워터 펌프의 작동을 단속하는 방법으로 엔진 시동초기에 냉각수의 공급을 중단함으로써, 엔진의 적정온도를 유지하여 실리더 라이너의 부식을 방지하고 유해가스의 배출도 최대한 억제할 수 있도록 자동차용 냉각수 흐름 제어장치에 관한 것으로서, 냉각수의 온도를 감지하여 엔진의 시동 초기에 냉각수의 온도가 저온일 때에는 워터 펌프의 작동을 일시 중지시켜 실린더 라이너의 온도를 상승시킴으로써, 내부의 구성 부품을 보호하고 유해가스의 배출을 최대한 억제할 수 있는 자동차용 냉각수 흐름 제어장치를 제공하고자 한 것이다.

Description

자동차용 냉각수 흐름 제어장치
본 발명은 자동차용 냉각수 흐름 제어장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유압을 이용하여 워터 펌프의 작동을 단속하는 방법으로 엔진 시동초기에 냉각수의 공급을 중단함으로써, 엔진의 적정온도를 유지하여 실린더 라이너의 부식을 방지하고 유해가스의 배출도 최대한 억제할 수 있도록 한 자동차용 냉각수 흐름 제어장치에 관한 것이다.
일반적으로 자동차용 엔진에서 혼합기의 연소시에 발생되는 연소열은 상당히 고온이며, 이 열의 상당량은 실린더 블럭이나 실린더 헤드 및 피스톤 등에 전달된다.
따라서, 차량에서는 엔진의 과열을 방지함과 동시에 피스톤이나 피스톤 링과 같은 각각의 부품들이 일정온도 이상으로 상승되는 것을 막아 내구성을 증대시키고 그 기능을 최적화하기 위해 냉각장치를 사용한다.
차량에서는 도 1에 도시한 바와 같은 수냉식 냉각장치를 사용하고 있다.
엔진을 구성하는 실린더 블럭(2)의 내부에는 피스톤이 상하로 왕복 이동하는 다수의 실린더 라이너(10)가 형성되어 있으며, 실린더 블럭(2)의 상부에는 실린더 헤드(4)가 조립되어 있다.
실린더 블럭(2)의 하부에는 엔진 오일이 저장되어 있는 오일팬(6)이 부착되어 있다.
수냉식 냉작장치의 전체적인 구성을 보면, 엔진에서 배출되는 고온의 냉각수를 냉각시키는 라디에이터(12)와, 냉각수의 온도에 따라 개폐되어 냉각수를 라디에이터(12)로 보내거나 다시 엔진 내부로 순환시키는 서모스탯(18)과, 냉각수를 압송하여 엔진의 실린더 블럭(2)에 형성된 워터 재킷(8a)과 실린더 헤드(4)에 형성된 위터 재킷(8b)으로 공급하는 워터 펌프(20)로 이루어져 있다.
따라서, 실린더 헤드(4)에서 배출되는 냉각수는 상부 호스(14)를 통해 라디에이터(12)로 보내지며, 라디에이터(12)에서 냉각된 냉각수는 하부 호스(16)를 통해 실린더 블럭(2)으로 공급된다.
이러한 구성을 지닌 종래의 자동차용 냉각장치에서는 냉각수의 온도가 70∼80℃ 정도일 때에 실린더 블럭 내의 라이너, 즉 피스톤과 마찰 접촉하는 부분의 마멸이 최저가 되나, 이보다 낮은 경우에는 연소실 벽면의 온도가 낮아져 연소시 연소가스의 농도가 옅어지게 되므로서, HC, CO, NOX와 같은 유해물질의 배출이 증대된다.
또한, 연료 속의 황분과 수증기 등에 의해 실린더 벽면이나 피스톤 링이 부식되고, 금속 간의 직접적인 접촉에 의해 소음이 발생되는 문제가 있다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 본 발명은 냉각수의 온도를 감지하여 엔진의 시동 초기에 냉각수의 온도가 저온일 때에는 워터 펌프의 작동을 일시 중지시켜 실린더 라이너의 온도를 상승시킴으로써, 내부의 구성 부품을 보호하고 유해가스의 배출을 최대한 억제할 수 있는 자동차용 냉각수 흐름 제어장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 본 발명의 목적은 워터 펌프(20)의 풀리(21) 및 제1샤프트(22)에 연결되어 있으며 내부에는 오일공급통로(24)를 통해 유입되는 오일을 수용할 수 있는 제1유압실(32)이 갖추어져 있는 제1실린더(33)와, 일단은 실(34)을 개재하여 상기 제1실린더(33)와 대향으로 배치되고 타단에는 제2샤프트(25)의 임펠러(23)가 결합되며 내부에는 스프링(35)을 포함하는 제2유압실(31)이 갖추어져 있는 제2실린더(36)와, 상기 제1실린더(33)와 제2실린더(36)에 내장되어 있으며 상기 스프링(35)에 가압되어 제1실린더(33)와 제2실린더(36)를 일체적으로 결합시켜 함께 회전 가능하게 하는 플런저(37)로 구성되는 액추에이터(30)와; 냉각수의 온도를 감지하여 설정치 이하로 떨어질 경우 엔진 윤활계통을 순환하는 오일의 일부를 상기 오일공급통로(24)를 이용하여 상기 제1실린더(33)의 제1유압실(32)로 공급함으로써 제1실린더(33)와 제2실린더(36) 간의 전동을 끊어주도록 제어하는 전자제어장치로 이루어진 것을 특징으로 한다.
특히, 상기 플런저(37)는 제1실린더(33)와 제2실린더(36)에 각각 형성되어 있는 제1경사면(38a)과 제2경사면(38b)에 밀착되어 일체적으로 결합되도록 하는 플런저 경사면(39)이 형성되어 있는 있는 것을 특징으로 한다.
도 1은 일반적인 자동차용 수냉식 냉각장치를 보여주는 개략도
도 2는 본 발명에 따른 냉각수 흐름 제어장치의 적용부위를 보여주는 개략도
도 3은 본 발명에 따른 냉각수 흐름 제어장치의 액추에이터 수단을 보여주는 단면도
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
20 : 워터 펌프 21 : 풀리
22 : 제1샤프트 23 : 임펠러
24 : 오일공급통로 25 : 제2샤프트
26 : 케이스 27 : 유입구
28 : 배출구 30 : 액추에이터
31 : 제2유압실 32 : 제1유압실
33 : 제1실린더 34 : 실
35 : 스프링 36 : 제2실린더
37 : 플런저 38a : 제1경사면
38b : 제2경사면 39 : 플런저 경사면
이하, 첨부한 도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동차용 냉각수 흐름 제어장치에 대하여 상세히 설명한다.
여기서, 종래의 구조와 동일한 부품은 동일한 부호로 표시한다.
도 2는 본 발명에 따른 냉각수 흐름 제어장치의 적용부위를 보여주는 개략도이고, 도 3은 본 발명에 따른 냉각수 흐름 제어장치의 액추에이터 수단을 보여주는 단면도이다.
먼저, 도 1에서 설명한 바와 같이, 자동차용 수냉식 냉각장치의 전체적인 구성을 보면, 엔진에서 배출되는 고온의 냉각수를 냉각시키는 라디에이터(12)와, 냉각수의 온도에 따라 개폐되어 냉각수를 라디에이터(12)측으로 보내거나 다시 엔진측으로 순환시키는 서모스탯(18)과, 냉각수를 압송하여 엔진의 실린더 블럭(2)에 형성된 워터 재킷(8a)과 실린더 헤드(4)에 형성된 워터 재킷(8b)으로 공급하는 워터 펌프(20)로 이루어져 있다.
이러한 구성을 지닌 수냉식 냉각장치에 있어서, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 냉각수의 온도에 따라 워터 펌프(20)의 작동을 일시적으로 중단시켜 실린더 라이너의 온도를 상승시키기 위한 방안으로, 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 워터 펌프(20) 내에는 이 워터 펌프(20)의 작동을 일시적으로 중단시키는 유압식의 액추에이터(30)를 설치하였다.
상기 액추에이터(30)는 워터 펌프(20)의 풀리(21)를 통해 동력을 전달받는 제1샤프트(22)와 결합되어 있는 제1실린더(33)와, 상기 제1실린더(33)와 대향으로 배치되어 있으며 제2샤프트(25)를 통해 풀리(21)에서 전달되는 동력을 임펠러(23)로 공급하여 냉각수를 순환시키는 제2실린더(36)로 이루어져 있다.
액추에이터(30)에 의해서 임펠러(23)가 회전하기 시작하면, 유입구(27)를 통해 케이스(26) 내로 유입된 냉각수가 배출구(28)를 통해 실린더 블럭측으로 공급된다.
또한, 상기 액추에이터(30)는 종전의 엔진 윤활계통을 순환하는 오일의 일부를 공급받아 작동될 수 있도록 되어 있는데, 엔진 윤활계통의 오일 라인에서 별도의 라인을 연장하여 케이스(26)에 있는 오일공급통로(24)에 연결하는 동시에 오일의 흐름을 절환시킬 수 있는 솔레노이드 밸브 수단을 구비하고, 수온 센서에 의해 감지된 냉각수의 온도가 전자제어장치로 입력되면, 전자제어장치는 상기 솔레노이드 밸브 수단을 개폐 제어하는 방법으로 액추에이터(30)로 공급되는 오일을 제어할 수 있게 된다.
즉, 냉각수의 온도가 규정값 이하일 경우, 전자제어장치의 의해 제어되는 솔레노이드 밸브 수단의 절환작동에 의해 오일의 흐름이 오일공급통로(24)측으로 진행될 수 있게 된다.
상기 액추에이터(30)는 워터 펌프(20)의 풀리(21) 및 제1샤프트(22)에 연결되어 있으며 내부에는 오일공급통로(24)를 통해 유입되는 오일을 수용할 수 있는 제1유압실(32)이 갖추어져 있는 제1실린더(33)와, 일단은 실(34)을 개재하여 상기 제1실린더(33)와 대향으로 배치되고 타단에는 제2샤프트(25)의 임펠러(23)가 결합되며 내부에는 스프링(35)을 포함하는 제2유압실(31)이 갖추어져 있는 제2실린더(36)와, 상기 제1실린더(33)와 제2실린더(36)에 내장되어 있으며 상기 스프링(35)에 가압되어 제1실린더(33)와 제2실린더(36)를 일체적으로 결합시켜 함께 회전 가능하게 하는 플런저(37)로 이루어져 있다.
여기서, 상기 플런저(37)는 제1실린더(33)와 제2실린더(36)에 각각 형성되어있는 제1경사면(38a)과 제2경사면(38b)에 밀착되어 일체적으로 결합되도록 하는 플런저 경사면(39)이 형성되어 있다.
플런저(37)의 플런저 경사면(39)이 스프링(35)에 의해 탄성 가압되어 제1실린더(33)의 제1경사면(38a)과 제2실린더(36)의 제2경사면(38b)에 압착되면, 제1실린더(33)와 제2실린더(36)가 일체적으로 결합됨으로써, 제1샤프트(22)와 제2샤프트(25)가 작동적으로 연결된다.
그러므로, 풀리(21)를 통해 전달되는 엔진의 회전력은 상기 제1샤프트(22)와 제2샤프트(25)를 통해서 임펠러(23)로 공급되어 냉각수를 순환시킬 수 있게 된다.
따라서, 이와 같이 구성된 본 발명에 따른 냉각수 흐름 제어장치의 작동과정을 살펴보면 다음과 같다.
실린더 블럭(2)의 워터 재킷(8a)으로부터 배출되는 냉각수의 온도가 낮은 경우, 전자제어장치는 냉각수 센서로 부터 전달되는 신호에 따라 솔레노이드 밸브 수단을 작동시켜 윤활계통의 오일 라인으로 흐르는 오일의 일부를 오일공급통로(24)를 통해 액추에이터(30)의 제1유압실(32)로 공급한다.
제1실린더(33)의 제1유압실(32)로 유입된 오일은 스프링(35)의 힘을 극복하고 플런저(37)를 가압하게 되고, 이에 따라 제1실린더(33)와 제2실린더(36)의 결합상태가 해제된다.
그러므로, 풀리(21)의 회전력이 임펠리(23)로 전달되지 않기 때문에 실린더 블럭(2)에는 냉각수가 공급되지 않게 되어 엔진 내부의 냉각수 온도를 상승시킨다.
이러한 상태에서 엔진 내부의 냉각수 온도가 상승되면, 전자제어장치는 냉각수의 온도를 바탕으로 규정값 이상인 경우에는 솔레노이드 밸브 수단으로 보내던 출력신호를 차단하여 오일공급통로(24)로 보내지던 오일을 차단하게 되고, 이렇게 더 이상의 오일 공급이 없게 되므로, 플런저(37)는 가상선으로 도시한 바와 같이 스프링(35)애 의해서 탄성 가압되어 제1유압실(32)쪽으로 가압된다.
플런저(37)의 가압에 따라 플런저 경사면(39)은 제1실린더(33)의 제1경사면(38a)과 제2실린더(36)의 제2경사면(38b)에 밀착되어 제1실린더(33)와 제2실린더(36)를 일체적으로 결합시킨다.
상기 제1실린더(33)와 제2실린더(36)의 결합으로 제1샤프트(22)와 제2샤프트(25)가 작동적으로 연결되면서 풀리(21)를 통해 전달되는 엔진의 회전력이 임펠러(23)로 전달되므로서, 임펠러(23)의 회전과 함께 냉각수가 실린더 블럭측으로 공급될 수 있게 된다.
이상으로 설명한 본 발명에 의하면, 초기의 냉시동시에는 유압을 이용한 액추에이터의 작동으로 워터 펌프의 작동을 일시적으로 중단함으로써, 엔진 내부의 냉각수 온도를 상승시켜 유해가스의 배출을 최대한 억제할 수 있으며, 피스톤 링과 같은 기능 부품의 부식을 막아 수명을 연장시킬 수 있는 이점이 있다.

Claims (2)

  1. 워터 펌프(20)의 풀리(21) 및 제1샤프트(22)에 연결되어 있으며 내부에는 오일공급통로(24)를 통해 유입되는 오일을 수용할 수 있는 제1유압실(32)이 갖추어져 있는 제1실린더(33)와, 일단은 실(34)을 개재하여 상기 제1실린더(33)와 대향으로 배치되고 타단에는 제2샤프트(25)의 임펠러(23)가 결합되며 내부에는 스프링(35)을 포함하는 제2유압실(31)이 갖추어져 있는 제2실린더(36)와, 상기 제1실린더(33)와 제2실린더(36)에 내장되어 있으며 상기 스프링(35)에 가압되어 제1실린더(33)와 제2실린더(36)를 일체적으로 결합시켜 함께 회전 가능하게 하는 플런저(37)로 구성되는 액추에이터(30)와;
    냉각수의 온도를 감지하여 설정치 이하로 떨어질 경우 엔진 윤활계통을 순환하는 오일의 일부를 상기 오일공급통로(24)를 이용하여 상기 제1실린더(33)의 제1유압실(32)로 공급함으로써 제1실린더(33)와 제2실린더(36) 간의 전동을 끊어주도록 제어하는 전자제어장치로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차용 냉각수 흐름 제어장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 플런저(37)는 제1실린더(33)와 제2실린더(36)에 각가 형성되어 있는 제1경사면(38a)과 제2경사면(38b)에 밀칙되어 일체적으로 결합되도록 하는 플런저 경사면(39)이 형성되어 있는 있는 것을 특징으로 하는 자동차용 냉각수 흐름 제어장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101575306B1 (ko) * 2010-09-29 2015-12-07 현대자동차 주식회사 차량용 워터 펌프

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