KR100376681B1 - 내연기관의 피스톤 냉각 시스템 - Google Patents

Abstract

내연기관의 초기 시동후 워밍 업 이전까지의 시동중에 피스톤에 대한 냉각을 작동을 정지시켜 연비 향상은 물론 배기가스를 배출을 저감시킬 목적으로;

오일펌프에서 크랭크 케이스 내에 고이는 엔진 오일을 펌핑하여 압송시키면, 이 압송되는 오일은 필터에 의해 여과되어 메인 오일 갤러리를 통해 내연기관의 각 마찰부로 공급됨과 동시에 오일젯트로 공급되어 오일을 피스톤 하부에 분사하도록 이루어지는 내연기관의 피스톤 냉각 시스템에 있어서,

오일젯트용 유로상에 냉각수 온도 센서와 RPM 센서에서 입력되는 정보에 따른 전자제어유닛에 의해 제어되면서 개폐 동작이 이루어지는 개폐 기구를 배치하여 이루어지는 내연기관의 피스톤 냉각 시스템을 제공한다.

Description

내연기관의 피스톤 냉각 시스템{PISTON COOLING SYSTEM FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE}

본 발명은 내연기관의 피스톤 냉각 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 저온시 피스톤 냉각을 정지시켜 연비 향상과 배기가스를 저감시킬 수 있도록 한 내연기관의 피스톤 냉각 시스템에 관한 것이다.

예컨대, 자동차의 동력원으로 사용되는 내연기관은 연료와 공기를 연소실로 유입시켜 이를 압축 폭발시킴으로써, 피스톤을 상하 왕복 운동시키고, 이의 상,하 왕복 운동을 크랭크 기구로서 회전운동으로 변환시켜 회전 동력을 얻게 된다

이러한 내연기관의 작동중에 많은 부품들끼리 서로 마찰을 일으키고, 이의 마찰부중에는 상당히 큰 하중이 걸리면서 고속으로 회전하는 경우가 많다.

이와 같은 마찰부분에 사용되는 힘은 실린더의 팽창 행정에서 얻는 힘에 대하여 모두가 저항으로 손실되는 힘이 되며, 또한 부품끼리의 마찰은 당연히 그 부품을 마모시켜 수명을 짧게 하고 내연기관의 성능을 총합적으로 저하시키는 원인이 된다.

또한, 피스톤은 상측 연소실에서 혼합기의 연소가 이루어짐으로써, 헤드부분이 고열을 받게 되는 바, 피스톤의 하측으로부터 오일을 분사하여 피스톤을 냉각시키게 된다.

그리고 상기와 같이 피스톤의 헤드부분을 냉각시킴에 있어서, 종래에는 실린더 블록의 하측에 배치되어 있는 다수의 오일젯트에 의하여 오일 갤러리를 순환하는 오일이 피스톤의 하측부분으로 분사되면서 냉각이 이루어지게 된다.

그러나 상기와 같이 피스톤을 냉각시킴에 있어서, 종래에는 단순히 오일을 분사시킬 수 있도록만 구성되어 있는 바, 내연기관이 시동되어 오일압이 발생되면 무조건 분사됨으로써, 저온시 과냉각이 이루어질 수 밖에 없게 된다.

이에 따라 연비가 나빠지는 것은 물론이고, 워밍 업이 이루어지기까지 시간이 지연되어 인체에 해로운 배기가스 발생이 커진다는 문제점을 내포하고 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 저온시 피스톤 냉각을 정지시켜 연비 향상과 배기가스를 저감시킬 수 있도록 한 내연기관의 피스톤 냉각 시스템을 제공하려는 것이다.

도 1은 본 발명에 의한 피스톤 냉각 시스템의 계통도.

도 2는 본 발명에 적용되는 컨트롤 밸브의 정상 온도에서의 단면도.

도 3은 본 발명에 적용되는 컨트롤 밸브의 저온시의 단면도이다.

이를 실현하기 위하여 본 발명은, 오일펌프에서 크랭크 케이스 내에 고이는엔진 오일을 펌핑하여 압송시키면, 이 압송되는 오일은 필터에 의해 여과되어 메인 오일 갤러리를 통해 내연기관의 각 마찰부로 공급됨과 동시에 오일젯트로 공급되어 오일을 피스톤 하부에 분사하도록 이루어지는 내연기관의 피스톤 냉각 시스템에 있어서,

오일젯트용 유로상에 냉각수 온도 센서와 RPM 센서에서 입력되는 정보에 따른 전자제어유닛에 의해 제어되면서 개폐 동작이 이루어지는 개폐 기구를 배치하여 이루어지는 내연기관의 피스톤 냉각 시스템을 제공한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 의한 피스톤 냉각 시스템의 계통도로서, 오일펌프(2)는 크랭크 케이스(4)내에 고이는 엔진 오일을 펌핑하여 압송시키면, 이 압송되는 오일은 필터(6)에 의해 여과되어 메인 오일 갤러리(8)를 통해 내연기관의 각 마찰부로 공급됨과 동시에 오일젯트(10)로 공급된다.

그러면 오일젯트(10)에서는 압송되는 오일을 피스톤(12) 하부에 분사함으로써, 피스톤(12)이 냉각되는 것이다.

이러한 피스톤 냉각 시스템에 있어서, 본 발명은 오일젯트용 유로(14)의 입구부분에 전기적으로 작동하는 개폐 기구(16)를 배치하고, 이 개폐 기구(16)는 냉각수 온도 센서(18)와 RPM 센서(20)에서 입력되는 정보에 따른 전자제어유닛(ECU)에 의해 제어된다.

상기에서 개폐기구(16)는 도 2에서와 같이, 솔레노이드 부분(22)과 상기 솔레노이드 부분(22)의 작동에 따라 동작되는 밸브 부분(24)으로 이루어진다.

상기에서 솔레노이드 부분(22)은 공지와 같이 전기가 인가되면 그의 작동봉(27)이 전진, 또는 후진하는 것으로 공지와 동일하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

그리고 밸브 부분(24)은 하우징(30), 제1,2 스프링(32)(34), 밸브체(36), 그리고 상기 작동봉(27)으로 이루어진다.

상기에서 하우징은 상호 직각으로 연통되어 있는 메인 오일 갤러리(8)와 오일젯트 유로(28) 사이에 배치되는데, 일측이 개구되는 형태로 이루어져 이 개구부를 통해 작동봉(27)이 삽입되며, 그 반대측은 상기 오일 캘러리(8)와 오일젯트 유로(28)와 연통되는 제1,2 통공(40)(42)이 형성된다.

그리고 상기 작동봉(27)은 상기 하우징(30)에 삽입되는 부분은 원통형으로 이루어져 개구 단부는 내측으로 돌출되는 둘레턱(44)이 형성되고, 상기 작동봉(27)과 하우징(30)에 배치되는 밸브체(36)는 대경부와 소경부를 보유하는 봉상의 부재로 이루어지되, 그 경계부에는 둘레턱(46)이 형성된다.

상기에서 밸브체(36)가 대,소경부를 보유하는 형태라고 설명하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 중간부에 외경이 큰 둘레턱(46)만 보유하더라도 상관없다.

상기와 같이 이루어지는 밸브체(36)는 소경부를 포함하는 둘레턱(46)이 상기 작동봉(27)의 개구부에 삽입된 상태에서 상기 하우징(30)과 작동봉(27)의 둘레턱(44) 사이와, 상기 밸브체(36)의 둘레턱(46)과 작동봉(27)의 개구부 내측 사이에는 각각 제1, 2 스프링(32)(34)가 탄지된다.

이에 따라 밸브체(36)는 상기 제2 스프링(34)의 탄발력에 의하여 그의 대경부 단부가 상기 제1 통공(40)을 하우징(30) 내측에서 폐쇄하게 된다.

따라서 상기 제2 스프링(34)의 탄발력은 정규 오일압 보다 작은 탄발력을 보유하여, 메인 오일 갤러리(8)을 통해 정상적인 오일압이 공급되면, 이의 오일압에 의하여 밸브체(36)가 후측으로 밀리면서 오일을 유통시킬 수 있도록 해야한다.

그리고 상기 밸브체(36)의 소경부 단부와 작동봉(27) 개구부 내측부와의 거리(L)는 작동봉(27)이 전진하였을 때, 서로 접촉되면서 밸브체(36)의 후진을 제한할 수 있는 거리를 확보해야 한다.

이와 같이 이루어지는 본 발명에 의하면, 엔진이 시동되어 냉각수 온도가 정상적인 온도(대략 87도)까지 도달하지 못하고, 엔진 RPM이 아이들 상태 이하일 때에는 전자제어유닛(ECU)은 솔레노이드 부분(22)을 제어하여 도3에서와 같이 작동봉(27)을 전진시키게 된다.

그러면 제1,2 스프링(32)(34)이 압축됨과 동시에 작동봉(27)과 밸브체(36)가 접촉되면서, 밸브체(36)의 선단면이 제1 통공(40)을 폐쇄하여 메인 오일 갤러리(8)로부터 오일젯트 유로(28)로 오일이 공급되는 것이 차단된다.

이에 따라 피스톤(12)에는 냉각을 위한 오일 분사가 차단됨으로써, 초기 시동시의 피스톤(12)의 과냉각을 방지할 수 있게 되는 것이다.

이러한 상태에서 엔진의 냉각수가 정상 온도로 올라가면, 전자제어유닛(ECU)에서는 솔레노이드 부분(22)에 인가되었던 전원을 차단 제어하여 전진 상태인 작동봉(27)을 후퇴시키게 된다.

그러면 밸브체(36)는 제2 스프링(34)에 의해서만 탄지되어 있는 바, 오일압이 밸브체(36)을 후측으로 밀고 하우징(30) 내부로 유입되고, 이에 유입된 오일은 다시 제2 통공(42)과 오일젯트용 유로(28)를 통해 오일젯트(10)로 공급되어 피스톤(12)으로 분사되면서 냉각을 실시하게 되는 것이다.

도면중 미설명 부호 48과 50은 오일의 누유를 방지하기 위한 O - 링 및 리테이너를 지칭한다.

이상에서와 같이 본 발명에 의하면, 내연기관의 초기 시동후 워밍 업 이전까지의 시동중에 피스톤에 대한 냉각을 작동을 정지시켜 연비 향상은 물론 배기가스를 배출을 저감시킬 수 있는 발명인 것이다.

Claims (4)

1. 오일펌프로부터 압송되는 오일이 메인 오일 갤러리와 오일 젯트용 유로로 공급되고, 상기 오일젯트용 유로로 공급되는 오일이 오일젯트에 의해 피스톤 하부에 분사되면서 냉각작용이 이루어지도록 하는 내연기관의 피스톤 냉각 시스템에 있어서,

   오일젯트용 유로상에 냉각수 온도 센서와 RPM 센서에서 입력되는 정보에 따른 전자제어유닛에 의해 제어되면서 개폐 동작이 이루어지는 개폐기구를 배치하되,

   상기 개폐기구는, 상기 전자제어유닛에 의하여 제어되는 솔레노이드 부분과; 일측이 개구되는 형태로 이루어지고, 개구부 반대측에 메인 오일 캘러리와 오일젯트용 유로와 연통되는 제1,2 통공이 형성되어 상호 직각으로 연통되어 있는 상기 메인 오일 갤러리와 오일젯트 유로 사이에 배치되는 하우징과; 상기 하우징에 삽입되는 부분이 원통형으로 이루어지고 개구 단부에 내측으로 돌출되는 둘레턱이 형성되어 상기 솔레노이드 부분에 의하여 진퇴 작동하는 작동봉과; 중간부 일측으로 둘레턱이 형성되는 봉상의 부재로 이루어져 그 선단부가 상기 하우징의 제1 통공을 폐쇄할 수 있도록 상기 작동봉과 하우징 사이에 배치되는 밸브체와; 상기 하우징과 작동봉의 둘레턱 사이와, 상기 밸브체의 둘레턱과 작동봉의 개구부 내측 사이에 각각 배치되는 제1, 2 스프링을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 내연기관의 피스톤 냉각 시스템.
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3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서, 밸브체는 중간부의 둘레턱을 두고 전측부는 대직경부로 후측부는 소직경부로 이루어짐을 특징으로 하는 내연기관의 피스톤 냉각 시스템.