KR100367180B1 - 열교환기를 이용한 헤드가스켓 가스 리크 확인장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열교환기를 이용한 헤드가스켓 가스리크 확인장치에 관한 것이다.

이같은 본 발명은, 엔진 대상 내구 시험을 할 때 사용하는 열교환기에 일산화탄소(CO)와 이산화탄소(CO2)를 감지하는 센서를 장착하므로서, 엔진 헤드 가스켓에서의 연소가스 누출을 신속 정확하게 파악하여 헤드가스켓의 개발 기간을 단축함은 물론, 엔진 및 헤드 가스켓 개발에 소요되는 비용을 절감하고, 더불어 엔진의 작동불량을 사전에 방지하는 열교환기를 이용한 헤드가스켓 가스 리크 확인장치를 제공한다.

Description

열교환기를 이용한 헤드가스켓 가스 리크 확인장치{Device for confirmation gas leak of head gasket the using heat exchanger}

본 발명은 열교환기를 이용한 헤드가스켓 가스리크 확인장치에 관한 것으로서, 특히 엔진 대상 내구 시험을 할 때 사용하는 열교환기에 일산화탄소(CO)와 이산화탄소(CO2)를 감지하는 센서를 장착하여 엔진 헤드 가스켓에서의 연소가스 누출을 신속 정확하게 파악하여 헤드가스켓의 개발 기간을 단축함은 물론, 엔진 및 헤드 가스켓 개발에 소요되는 비용을 절감하는 열교환기를 이용한 헤드가스켓 가스 리크 확인장치에 관한 것이다.

주지된 바와같이, 엔진 대상 시험시에는 라디에이터를 사용하지 않고 별도의 열교환기를 사용하여 엔진 냉각수 온도를 조절하게 되는데, 이때 엔진에서는 써머스타트를 제거하여 시험하게 된다.

이러한 열교환기는 도 1에 도시된 바와같이, 엔진에서 나온 냉각수 온도에 따라 열교환기로 보낼 냉각수의 양을 조절하여 엔진 냉각수의 온도를 제어하는 써머스타트 밸브(thermostatic valve)(1), 써머스타트 밸브(1)에 의해 들어온 냉각수를 냉각시켜 냉수통(cold well)(6)로 보내는 열교환기(head exchanger)(2), 냉각수의 누수에 의해 냉수통(6)의 냉각수 수위가 내려가면서 공(7)이 내려갈 때 개방되면서 냉수통(6)으로 냉각수를 보충하여 일정양의 냉각수를 유지시키는 플로우트 밸브(float valve)(3), 냉각수를 순환시키는 순환펌프(circulating pump)(4), 일반 차량의 라디에이터에 장착되는 캡과 동일하되 냉수통(6)내에 공기가 유입되어 압력이 상승시 개방(약 0.9bar에 작동)되면서 압력을 조정하는 압력식 캡(pressure type cap)(5)으로 이루어지며,

상기 냉수통(6)에서 방출된 공기와 냉각수는 압력식 캡(5)의 개방에 따라 투명호스(8)를 통해 방출(over flow)이 이루어진다.

이때, 상기 열교환기의 압력식 캡(5)으로 부터 공기와 냉각수의 방출은 다음과 같다.

첫째, 열교환기내에서의 공기 발생으로 이는 보충되는 물에 공기가 섞어 들어오거나 또는 열교환기의 누수로 인해 공기가 유입되면서 발생된다.

둘째, 엔진내에서의 공기발생으로 이는 엔진내의 특정부위에서 과다한 열이 발생되어 냉각수가 제대로 식히지 못할 때 냉각수가 끊어서 수증기가 발생한 후 열교환기로 들어올 때 발생된다.

셋째, 헤드 가스켓에서의 연소가스 리크(leak) 발생으로 이는 헤드 가스켓에 문제가 발생되어 연소가스가 리크된 후 냉각수 홀(hole)로 유입되면서 열교환기로 들어와 발생된다.

여기서, 상기 첫번째의 경우는 심각한 일이 아니지만, 두번째와 세번째의 경우에는 엔진이 오버히팅(over heating)되어 피스톤 소 등이 발생되는 커다란 문제점을 갖고 있으며, 현재에는 승용 디젤엔진 개발시에 상기 세번째의 경우가 가장 빈번하게 발생되고 있다.

이에따라, 성능 및 방출(emission) 향상 등에 의해 연소압(Pmax)이 160bar에 이르고, 헤드 가스켓의 개발이 더욱 더 힘들어지는 문제점을 초래하였다.

특히, 향후 저연비 차량의 개발시에는 실린더 블럭 재질이 알루미늄으로 바뀌고, 워터 쟈켓이 오픈 덱으로 진행되어 엔진 개발에 있어 헤드 가스켓의 비중이커지고 있는데,

종래 엔진 대상 시험시에 공기 발생 여부는 공기와 물이 지나가는 것을 육안으로 관찰하는 수준에 그치고 있다.

그러나, 상기와 같은 육안 관찰로는 공기의 발생 원인을 제대로 파악하지 못하므로서 그 원인을 제대로 파악하는데 상당한 시간이 소요되는 단점있으며, 상기와 같이 공기의 발생 원인을 찾지 못할 경우에는 생산된 엔진의 작동불량이 초래되는 문제점을 안고 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서 본 발명의 목적은, 엔진 대상 내구 시험을 할 때 사용하는 열교환기에 일산화탄소(CO)와 이산화탄소(CO2)를 감지하는 센서를 장착하므로서, 엔진 헤드 가스켓에서의 연소가스 누출을 신속 정확하게 파악하여 헤드가스켓의 개발 기간을 단축함은 물론, 엔진 및 헤드 가스켓 개발에 소요되는 비용을 절감하고, 더불어 엔진의 작동불량을 사전에 방지하는 열교환기를 이용한 헤드가스켓 가스 리크 확인장치를 제공하려는 것이다.

도 1은 일반적인 열교환기의 구조를 보인 구성도.

도 2는 본 발명의 일실시예로 열교환기를 이용한 헤드가스켓 가스 리크 확인

장치의 구성도.

도 3은 본 발명의 일실시예로 열교환기를 이용한 헤드가스켓 가스 리크 확인

을 위한 개략적인 흐름도.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 써머스타트 밸브 2 : 열교환기

3 : 플로우트밸브 4 : 순환펌프

5 : 압력식 캡 6 : 냉수통

7 : 공 8 : 투명호스

9 : 보충캡 10: 본체

20: 역류방지밸브 30: 센서부

40: 소형환풍기

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 일실시예로 열교환기를 이용한 헤드가스켓 가스 리크 확인장치의 구성도이다.

도 2에 도시된 바와같이, 열교환기를 통해 엔진 냉각수의 온도를 조절하는 엔진 대상 시험에 있어서,

상기 열교환기에 형성된 압력식 캡(5)의 개방으로 부터 투명호스(8)를 통해 방출된 연소가스와 냉각수를 분리하되, 상기 연소가스내에 포함된 수분을 냉각시키는 본체(10)와;

상기 본체(10)의 하단부에 형성되어 열교환기에서 연소가스와 함께 방출된 후 냉각이 이루어진 냉각수를 방출하고, 본체(10) 안으로의 외부공기 유입을 차단하여 시험실내의 배기가스에 의한 센서 오동작을 방지하는 역류방지밸브(20)와;

상기 본체(10)의 일측단부에 형성되어 공기와 분리된 연소가스내의 일산화탄소와 이산화탄소 성분을 감지하는 센서부(30)와;

본체(10)로 부터 방출이 이루어진 연소가스를 상기 센서부(30)로 인도하고, 외부공기가 본체(10)의 내부로 유입됨을 차단하는 소형환풍기(40)로 구성한다.

여기서, 상기 본체(10)의 내부로 투명호스(8)를 통해 유입된 연소가스는 온도가 높아 본체(10)의 내부에서 찬물이 있는 천정부위로 상승하게 되는데, 이때 상기 본체(10)의 천정부위에 부딪힌 연소가스내의 수분이 연소가스에서 분리된 후 열교환기를 통해 함께 방출된 냉각수와 더불어 본체(10)의 역류방지밸브(20)를 통해 외부로 방출되도록 하였다.

이하, 미설명된 도면부호 9는 물보충을 위한 보충캡이다.

이와같이 구성된 본 발명의 일실시예에 대한 작용을 첨부된 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 1에서와 같이, 써머스타트 밸브(1)는 엔진에서 나온 냉각수 온도에 따라 열교환기로 보낼 냉각수의 양을 조절하여 엔진 냉각수의 온도를 제어한다.

그리고, 열교환기(2)는 상기 써머스타트 밸브(1)에 의해 들어온 냉각수를 냉각시켜 냉수통(6)으로 보내게 되는데,

상기 냉수통(6)에 형성된 플로우트밸브(3)는 냉각수의 누수에 의해 냉수통(6)의 냉각수 수위가 내려가면서 공(7)이 내려갈 때 개방되어 냉수통(6)으로 냉각수를 보충하면서 일정양의 냉각수를 유지시키고, 순환펌프(4)는 상기의 냉각수를 순환시키게 된다.

이때, 상기 냉수통(6)의 상단에 형성된 압력식 캡(5)은 상기 냉수통(6)내에 공기가 유입되어 압력이 상승시 개방(약 0.9bar에 작동)된 후 냉수통(6)내의 압력을 조정하게 되는데,

상기 냉수통(6)에서 방출된 연소가스와 냉각수는 압력식 캡(5)의 개방에 따라 투명호스(8)를 통해 본체(10)로 방출된다(over flow).

그러면, 상기 본체(10)에서는 도 2에서와 같이 상기 열교환기에 형성된 압력식 캡(5)의 개방으로 부터 투명호스(8)를 통해 방출된 연소가스와 냉각수를 분리하는 한편, 상기 연소가스내에 포함된 수분을 냉각시켜 역류방지밸브(20)를 통해 외부로 냉각수를 방출하게 된다.

즉, 상기 본체(10)의 내부로 투명호스(8)를 통해 유입된 연소가스는 온도가 높아 본체(10)의 내부에서 찬물이 있는 천정부위로 상승하게 되는데, 이때 상기 본체(10)의 천정부위에 부딪힌 연소가스내의 수분이 연소가스에서 분리된 후 열교환기를 통해 함께 방출된 냉각수와 더불어 본체(10)의 역류방지밸브(20)를 통해 외부로 방출되는 것이다.

여기서, 상기 역류방지밸브(20)는 본체(10) 내부로의 외부공기 유입을 차단하여 시험실내의 배기가스에 의한 센서 오동작을 방지하는 역할도 수행하도록 하였다.

한편, 상기 냉각수와 분리가 이루어진 본체(10)내의 연소가스는 소형환풍기(40)의 작용으로 부터 센서부(30)로 안내되는 바, 상기 센서부(30)는 소형환풍기(40)의 작용으로 부터 안내된 연소가스내의 일산화탄소와 이산화탄소 성분을 감지하게 된다.

이때, 상기 센서부(30)로 부터 검출된 연소가스내의 일산화탄소 및 이산화탄소 정보는, 헤드 가스켓에 문제가 발생되어 연소가스가 리크된 후 냉각수 홀로 유입되면서 열교환기로 들어오는 헤드 가스켓에서의 연소가스 리크 현상을 보다 손쉽게 확인할 수 있게 된다.

이에따라, 본 발명은 헤드가스켓에서의 연소가스 누출여부를 엔진 대상 시험을 통해 보다 손쉽게 확인할수 있을뿐만 아니라 헤드가스켓에 대한 개발기간을 단축할수 있는 특징이 제공하게 되는 것이다.

여기서, 상기 소형환퐁기(40)는 외부공기가 본체(10)의 내부로 유입됨을 차단하는 기능을 하므로 큰 용량을 사용하지 않아도 된다.

더불어, 상기 본체(10)는 무게는 가벼우면서 물에 강한 재질로 제작함이 바람직하다.

한편, 도 3은 본 발명의 일실시예로 열교환기를 이용한 헤드가스켓 가스 리크 확인을 위한 개략적인 흐름도를 보인 도면으로, 이는 상기 설명된 열교환기를 이용한 헤드가스켓 가스 리크 확인장치에 구현되는 작동 흐름도이다.

이상에서 설명한 바와같이 본 발명은 엔진 대상 내구 시험을 할 때 사용하는 열교환기에 일산화탄소(CO)와 이산화탄소(CO2)를 감지하는 센서를 장착하므로서, 엔진 헤드 가스켓에서의 연소가스 누출을 신속 정확하게 파악하여 헤드가스켓의 개발 기간을 단축함은 물론, 엔진 및 헤드 가스켓 개발에 소요되는 비용을 절감하고, 더불어 엔진의 작동불량을 사전에 방지하는 효과를 제공한다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.

Claims (1)

1. 열교환기를 통해 엔진 냉각수의 온도를 조절하는 엔진 대상 시험에 있어서,

   상기 열교환기에 형성된 압력식 캡의 개방으로 부터 투명호스를 통해 방출된 연소가스와 냉각수를 분리하되 상기 연소가스내에 포함된 수분을 냉각하는 본체와;

   상기 본체의 하단부에 형성되어 열교환기에서 연소가스와 함께 방출된 후 냉각이 이루어진 냉각수를 방출하고, 본체 안으로의 외부공기 유입을 차단하여 시험실내의 배기가스에 의한 센서 오동작을 방지하는 역류방지밸브와;

   상기 본체의 일측단부에 형성되어 공기와 분리된 연소가스내의 일산화탄소와 이산화탄소 성분을 감지하는 센서부와;

   본체로 부터 방출이 이루어진 연소가스를 상기 센서부로 인도하고, 외부공기가 본체의 내부로 유입됨을 차단하는 소형환풍기; 로 구성함을 특징으로 하는 열교환기를 이용한 헤드가스켓 가스 리크 확인장치.