KR100346480B1 - 엔진의 웜업 시간 단축을 위한 수냉식 엔진 냉각 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 엔진의 냉간 구동시 냉각수가 실린더 헤드만을 경유하여 바이패스되므로써 엔진의 웜업 시간을 크게 단축시킨 수냉식 엔진 냉각 시스템을 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 엔진의 웜업 시간 단축을 위한 수냉식 엔진 냉각 시스템은 실린더헤드의 워터재킷에 냉각수를 급송하기 위하여 실린더헤드에 장착되어 캠축이나 크랭크 축으로부터 구동 벨트등을 통해 회전력을 전달받아 구동되는 워터펌프와;

일단은 실린더블록의 워터재킷에 접속되고 타단은 상기 워터펌프의 흡입구측에 접속되는 냉각수 순환 호스와;

그 냉각수 순환 호스의 도중에 설치되는 라디에이터와;

상기 워터펌프의 흡입구측에 일단이 접속되고 타단은 워터펌프가 설치된 위치에 대향하는 실린더헤드의 타측에 접속되는 바이패스 관로와;

엔진의 냉간시동시 실린더블록의 워터재킷으로부터 펌프측을 연결하는 상기 냉각수 순환 호스를 통한 냉각수의 순환을 차단하도록 작동하는 서모스탯으로 구성되어 있다.

Description

엔진의 웜업 시간 단축을 위한 수냉식 엔진 냉각 시스템{Cooling apparatus for water-cooled engine to shorten warm-up time}

본 발명은 엔진의 웜업(Warm-up) 시간 단축을 위한 수냉식 엔진 냉각 시스템에 관한 것이다.

실린더내의 연소가스의 온도는 2000℃ 이상의 고온으로 이 열의 상당량이 실린더, 실린더 헤드 및 피스톤등에 흡수된다.

그러나 이들 엔진의 주요 부분들의 온도가 과도하게 상승하면 실린더에 변형을 일으키거나 실린더 벽의 유막을 파괴시켜 윤활 불량을 일으키며, 심할때는 엔진 손상을 일으키게 된다. 또한 연소 상태도 나빠지는 결과 노킹이나 조기점화를 일으켜 출력 저하의 원인이 된다.

그러나 반대로 엔진이 너무 냉각되면 연소에 의해 생긴 열중에서 냉각으로 상실되는 열의 양이 많아져 엔진의 열효율을 저하시켜 연료소비를 증대시키게 되 며, 또 실린더내에 가솔린의 무화가 불충분한 혼합기가 공급되므로써 가솔린에 의해 엔진 오일을 묽게 만드는 원인이 되며, 실린더의 마모 촉진을 가져오게 된다.

이때문에 엔진을 냉각하여 과열을 방지하고, 적온을 유지하는 냉각장치가 엔진에 구비되어 있다.

다실린더 엔진의 경우 통상 수냉식 냉각 시스템을 채택하고 있으며, 수냉식 냉각 시스템은 도 3에 도시하는 것과 같이 실리더(21)와 실린더헤드(22)를 둘러싸는 워터재킷(23), 물을 실린더내로 압송 순환시키는 워터펌프(24), 온도가 높은 냉각수의 열을 외기에 전달하여 냉각하는 라디에이터(25), 라디에이터(25)의 통풍을 돕는 냉각팬(26), 시동직후에 냉각수를 빨리 적정온도로 올리기 위한 서모스탯(27)으로 구성되어 있다.

그러나 종래 구조의 수냉식 엔진 냉각 시스템에 의하면, 라디에이터(25)를 거쳐나온 냉각수를 실린더블록(21)으로 압송하는 워터펌프(24)가 실린더블록(21)에 설치되어 있고, 엔진의 시동 초기 냉간시동 상태에서, 라디에이터로 순환하는 냉각수를 차단하고 일단은 서모스탯이 설치된 실린더헤드측에 그리고 타단은 실린더블록의 워터펌프 흡입구측에 접속된 바이패스관(28)을 통하여 워터펌프(24)로 냉각수를 순환시키므로써 웜업시간 단축과 관련하여 다음과 같은 문제점이 지적되고 있다.

엔진의 냉간시동시 서모스탯이 닫혀 바이패스 되는 냉각수가 실린더블록(21)을 통하여 실린더헤드(22)로 올라가서 순환하는 과정을 거치게 되기 때문에

첫째, 실린더블록을 냉각시키게 되는 만큼 실린더헤드의 냉각수온 상승이 저해된다.

이는 엔진의 초기 스타트시에는 사실상 실린더블록의 냉각은 불필요함에도 불구하고 냉각수가 실린더블록을 냉각시키기 위해 순환하게 되어 그만큼 웜업시간이 길어지게 되는 요인이 되고 있다.

둘째, 실린더블록을 통하여 냉각수가 흐르므로 냉각수에 걸리는 저항으로 인해 워터펌프의 구동 손실이 증대하여 연비가 악화되는 문제점이 있다.

셋째, 실린더헤드의 웜업 시간이 길어져 배기가스가 악화되는 문제점이 있 다.

넷째, 서모스탯이 닫혀 바이패스되는 냉각수가 통상 히터(29)를 경유토록 하고 있어 겨울철 히터(29)의 작동이 지연되기 때문에 운전자가 상당시간 차가운 실내 온도에 노출되어 쾌적한 운전이 어렵다.

이에 본 발명은 상기한 제반 문제점을 감안하여 제안한 것으로서 그의 목적으로 하는 것은 엔진의 냉간 구동시 냉각수가 실린더 헤드만을 경유하여 바이패스되므로써 엔진의 웜업 시간을 크게 단축시킨 수냉식 엔진 냉각 시스템을 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 수냉식 엔진 냉각 시스템은 실린더헤드의 워터재킷에 냉각수를 급송하기 위하여 실린더헤드에 장착되어 캠축이나 크랭크 축으로부터 구동 벨트등을 통해 회전력을 전달받아 구동되는 워터펌프와;

일단은 실린더블록의 워터재킷에 접속되고 타단은 상기 워터펌프의 흡입구측에 접속되는 냉각수 순환 호스와;

그 냉각수 순환호스의 도중에 설치되는 라디에이터와;

상기 워터펌프의 흡입구측에 일단이 접속되고 타단은 워터펌프가 설치된 위치에 대향하는 실린더헤드의 타측에 접속되는 바이패스 관로와;

엔진의 냉간시동시 실린더블록의 워터재킷으로부터 펌프측을 연결하는 상기 냉각수 순환 호스를 통한 냉각수의 순환을 차단하도록 작동하는 서모스탯으로 구성되어 있다.

도 1은 본 발명에 의한 수냉식 엔진 냉각 시스템을 도시한 도면

도 2는 본 발명의 워터펌프의 동력전달 계통을 나타내는 도면

도 3은 종래의 수냉식 엔진 냉각 시스템을 나타내는 도면

※도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 실린더헤드 2 : 실린더블록

3 : 워터펌프 4 : 냉각수 순환 호스

5 : 라디에이터 6 : 바이패스관로

7 : 히터코어 8 ,11 : 캠축

14 : 서모스탯

이하 본 발명의 구성과 작용을 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 수냉식 엔진 냉각 시스템을 도시한 것이며, 도 2는 본 발명 워터펌프의 구동기구를 나타내는 도면으로 도면중 부호 1은 실린더헤드이고, 부2는 실린더블록이다.

실린더헤드(1)의 워터재킷(도시생략)으로 냉각수를 급송하기 위하여 실린더헤드(1)에 워터펌프(3)가 장착되어 있으며, 워터펌프(3)의 흡입구에는 냉각수 순환호스(4)의 일단이 접속되고, 냉각수순환호스(4)의 타단은 실린더블록(2)의 워터재킷으로부터 외부로 냉각수를 방출하는 워터재킷 부분에 접속되어 있다.

그리고 냉각수 순환호스(4)의 도중에는 실린더헤드(1)와 실린더블록(2)을 순환하면서 냉각시킨 후 열을 얻은 고온의 냉각수를 방열냉각하기 위한 라디에이터(5)가 접속되어 있다.

냉각수 순환 호스(4)와 워터펌프(3)의 접속지점인 흡입구측에는 바이패스관로(6)가 분기 접속되며, 바이패스관로(6)의 타단은, 실린더헤드(1)의 타측부분, 즉 워터펌프(3)가 장착된 위치와 반대측 위치에 접속된다.

그리고 바이패스관로(6)의 도중에는 열교환에 의해 실내를 난방하기 위한 히터코어(7)가 접속되어 있다.

도 2에서 볼 수 있는 바와같이 워터펌프(3)의 임펠러축(9)에는 피동풀리(10)가 장착되고, 그 풀리(10)는 흡배기 밸브를 구동하는 캠축(11)의 구동풀리(12)측과 벨트(13) 구동기구로 연결되어 작동하도록 하거나 아니면 종래와 마찬가지로 크랭크축에 풀리를 달아 벨트로 연결하도록 되어 있다.

한편, 실린더블록(2)과 냉각수 순환호스(4)의 접속 지점에는 냉각수온에 따라 냉각수 순환호스(4)를 개폐하는 서모스탯(14)이 장착되어 있으며, 이 서모스탯(14)은 바이패스 관로(6)와 냉각수 순환 호스(4)와의 분기 접속지점에 설치할 수 있다.

이와같은 본 발명에 의한 작용을 설명하면 다음과 같다.

엔진을 시동하면 캠축(11)의 구동에 연동하여 워터펌프(3)가 작동하여 냉각수를 실린더헤드(1)내로 급송하게 된다.

그런데 엔진이 아직 예열되지 아니한 상태의 냉각 시동 상태라면 그 냉각수온을 감지하여 서모스탯(14)이 냉각수 순환 호스(4)를 통한 냉각수의 순환을 차단하고, 실린더헤드(1)의 워터재킷과 펌프(3)측과를 연결하고 있는 바이패스관로(6)만을 통하여 냉각수의 순환이 일어나게 된다.

즉, 워터펌프(3)에 의해 급송되는 냉각수는 실린더블록(2)측으로는 순환되지 아니하게 되며, 실린더헤드(1)만을 순환하면서 냉각한 후 바이패스관로(6)를 통하여 다시 워터펌프(3)에 유입되어지게 되므로써 냉각수의 순환경로가 크게 짧아지고 냉각수의 순환량도 작아 냉각수가 정상 온도에 다다르는 시간이 빨라져 엔진의 웜업 시간이 단축되는 것이다.

이상과 같은 본 발명에 의하면 종래와는 달리 워터펌프를 실린더헤드에 장착하고, 바이패스관로를 실린더헤드와만 연통하도록 워터펌프의 흡입구와 실린더헤드에 접속하고, 냉각수가 라디에이터측을 순환하도록 실린더블록과 워터펌프 흡입구를 접속하는 냉각수 순환호스를 개폐하는 서모스탯을 실린더블록이나 바이패스 관로와의 분기 접속 지점에 설치하는 것에 의해서 엔진의 냉간시동시 냉각수가 바이패스관로에 의해 실린더헤드만을 순환하게 되므로써 엔진 워업시간이 단축되고, 워터펌프의 구동손실감소로 연비가 향상되며, 완전연소를 촉진하여 배기가스의 배출양이 감소되고 히터의 직동 시간 단축으로 차실내의 난방이 신속히 이루어져 쾌적한 운행에 도움이 되는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 실린더헤드의 워터재킷에 냉각수를 급송하기 위하여 실린더헤드에 장착되어 캠축이나 크랭크 축으로부터 구동 벨트등을 통해 회전력을 전달받아 구동되는 워터펌프와;

   일단은 실린더블록의 워터재킷에 접속되고 타단은 상기 워터펌프의 흡입구측에 접속되는 냉각수 순환 호스와;

   그 냉각수 순환 호스의 도중에 설치되는 라디에이터와;

   상기 워터펌프의 흡입구측에 일단이 접속되고 타단은 워터펌프가 설치된 위치에 대향하는 실린더헤드의 타측에 접속되는 바이패스 관로와;

   엔진의 냉간시동시 실린더블록의 워터재킷으로부터 펌프측을 연결하는 상기 냉각수 순환 호스를 통한 냉각수의 순환을 차단하도록 작동하는 서모스탯으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 엔진의 웜업시간 단축을 위한 수냉식 엔진 냉각 시스템.