KR100405345B1 - 디젤차량의 크랭크 저널 윤활장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 디젤차량의 크랭크 저널 윤활장치에 관해 제시한다. 본 발명은 윤활유가 공급되는 오일통로에 입구와 출구가 각각 연통되도록 연결되어 일정량의 윤활유를 저장하는 윤활유 저장탱크와, 이 윤활유 저장탱크의 외면에 설치되어 외기와의 열교환에 의해 윤활유를 냉각시키는 다수의 방열핀과, 윤활유 저장탱크에 설치되며, 엔진의 초기 시동시 동작되어 그에 저장된 윤활유를 일정온도로 가열시키는 히터와, 엔진의 초기 시동시 또는 과열시에 윤활유 저장탱크의 출구를 선택적으로 개폐하는 오일밸브와, 히터에 의해 가열된 윤활유 저장탱크내의 윤활유를 크랭크 저널에 공급시키는 윤활유 공급수단 및 위 요소들의 동작을 제어하는 제어부를 포함하여 구성된다. 히터는 엔진 예열라인에 접속되어 시동키의 엑세스 위치에서 동작된다. 본 발명은 동절기 시동시에 낮은 온도에 의해 증가된 윤활유의 점도를 초기상태로 신속히 회복시켜 크랭크 저널로 공급함으로써 초기 시동성을 향상시킬 수 있음과 동시에 크랭크 저널과 메인 베어링의 마모를 최소화시킬 수 있으며, 엔진 과열시에는 반대로 윤활유를 적절히 냉각시켜 공급함으로써 엔진냉각에도 기여하게 된다.

Description

디젤차량의 크랭크 저널 윤활장치{Lubricating system for crank journal of a deisel vehicle}

본 발명은 디젤차량의 윤활장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 동절기 시동시에 증가된 윤활유의 점도를 회복시켜 원활한 시동을 유도함과 동시에 시동초기 크랭크 저널의 마모를 최소화시키는 한편, 윤활유의 과열을 억제시킬 수 있도록 된 디젤차량의 크랭크 저널 윤활장치에 관한 것이다.

일반적으로, 차량은 실제적인 자동차의 구동을 위해 엔진을 탑재하고 있으며, 이 차량들은 엔진에서 사용하는 연료에 따라 가솔린차량, 디젤차량, 엘피지차량 등으로 구분된다. 이와 같은 차량들은 시동시 시동모터가 배터리로부터 전원을 공급받아 구동되어 크랭크축의 일단에 고정된 플라이휠을 회전시키고, 이에 따라 크랭크축이 회전되어 그에 연결된 커넥팅로드가 왕복운동 됨으로써 엔진을 기동시키게 된다.

한편, 차량은 많은 기계부품들이 서로 전동 가능하게 연결되어 동작되는 바, 각 부품들간의 연결부위에는 원활한 동작과 마모 방지를 위해 윤활유가 공급된다. 특히, 엔진의 실린더와 피스톤 및 크랭크 저널에는 고열이 발생될 뿐만 아니라 연료의 폭발작용에 따른 큰 충격이 작용하므로 엔진의 구동과 동시에 지속적인 윤활이 이루져야 한다.

도 1에는 예를 들어 디젤차량의 크랭크 저널 윤활장치를 개략적으로 도시하였다. 차량의 시동을 걸면 오일펌프(6)가 구동되어 오일 스트레이너(oil strainer)를 통해 오일팬(oil pan)의 윤활유를 흡입한 뒤 실린더블록의 메인 오일갤러리(8)로 압송한다. 메인 오일갤러리(8)로 압송된 윤활유는 크랭크축(1)의 각 메인저널(2)에 형성된 오일통로(4)를 거쳐 핀저널(3)로 공급되고, 다시 오일팬으로 떨어져 전술한 바와 같이 순환된다.

그런데, 동절기에는 낮은 기온 때문에 윤활유의 점도가 커져 초기 시동시 원활한 윤활이 이루어지지 않을 뿐만 아니라, 시동전에는 크랭크 저널(2)과 메인 베어링(5) 사이의 윤활유가 오일팬으로 흘러 내려 양자간에 오일 격막이 거의 없기 때문에 시동모터에 의한 초기 시동시 크랭크축(1)의 회전이 원활히 이루어지지 않는다. 이로 인해 특히 동절기에는 시동이 원활하지 못하고, 크랭크 저널(2) 및 메인 베어링(5)에 심한 마모가 발생되는 문제가 있었다.

한편, 디젤차량에는 그 엔진의 구조적 특성상 동절기와 같이 기온이 낮을 경우 시동성이 떨어지기 때문에 엔진(E)에 예열플러그(P)를 설치하여, 초기 시동시 시동키를 엑세스(ACC)에 일정시간동안 위치시킴으로써 엔진(E)을 시동전에 미리 적절히 예열한 뒤 시동하도록 되어 있으나, 이는 동절기 엔진(E)의 시동성을 어느 정도 향상시킬 수 있지만 윤활유 자체를 고유의 점성으로 회복시키기는 어려워 여전히 초기 시동이 원활하게 이루어지지 못할 뿐 아니라 크랭크 저널(2)과 메인 베어링(5)의 마모를 극복할 수 없었다.

또한, 엔진(E)이 기동되면 그 온도가 크게 상승하는 바, 냉각수에 의해 엔진을 적절히 냉각시킴과 더불어 별도의 오일쿨러를 장착하여 엔진오일(윤활유)의 과열을 억제하고 있다.

나머지 부호 T는 엔진의 예열온도를 제어하기 위한 온도조절기이고, L은 엔진예열상태를 표시하는 예열램프이다.

본 발명은 상술한 종래의 문제점들을 감안하여 창안된 것으로서, 동절기 시동시에 증가된 윤활유의 점도를 초기상태로 신속히 회복시켜 크랭크 저널로 공급함으로써 초기 시동성을 향상시킬 수 있음과 동시에 크랭크 저널과 메인 베어링의 마모를 최소화시킬 수 있는 디젤차량의 크랭크 저널 윤활장치를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 엔진의 과열시 윤활유를 적절히 냉각하여 공급함으로써 엔진의 냉각성능을 향상시킬 수 있는 디젤차량의 크랭크 저널 윤활장치를 제공하는 것이다.

도 1은 일반적인 디젤차량의 크랭크 저널 윤활장치를 개략적으로 나타낸 구성도,

도 2는 본 발명에 의한 디젤차량의 크랭크 저널 윤활장치를 개략적으로 나타낸 구성도,

도 3은 본 발명의 윤활유 예열동작을 설명하기 위한 블록도,

도 4는 본 발명의 윤활유 냉각동작을 설명하기 위한 블록도이다.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

1: 크랭크축 2: (크랭크축의) 메인저널

5: 메인 베어링 6: 오일펌프

8: 메인 오일갤러리 11: 윤활유 저장탱크

12: 피스톤 13: 스프링

16: 오일밸브 17: 히터

19: 에어밸브 20: 공기탱크

21: (윤활유 저장탱크의) 방열핀

이와 같은 목적들을 달성하기 위해 본 발명에 의한 디젤차량의 크랭크 저널 윤활장치는, 윤활유가 공급되는 오일통로에 입구와 출구가 각각 연통되도록 연결되어 일정량의 윤활유를 저장하는 윤활유 저장탱크; 이 윤활유 저장탱크의 외면에 설치되어 외기와의 열교환에 의해 윤활유를 냉각시키는 다수의 방열핀; 윤활유 저장탱크에 설치되며, 엔진의 초기 시동시 동작되어 그에 저장된 윤활유를 일정온도로 가열시키는 히터; 엔진의 초기 시동시 또는 과열시에 윤활유 저장탱크의 출구를 선택적으로 개폐하는 오일밸브; 히터에 의해 가열된 윤활유 저장탱크내의 윤활유를 크랭크 저널에 공급시키는 윤활유 공급수단; 및 위 요소들의 동작을 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이러한 본 발명의 한 바람직한 특징에 의하면, 윤활유 공급수단은, 윤활유 저장탱크내에 설치되는 피스톤과, 피스톤을 그 출구의 반대쪽으로 탄성바이어스 시키는 스프링과, 압축공기를 저장하여 윤활유 저장탱크의 출구 반대쪽에 연통되도록 연결되는 공기탱크 및 공기탱크의 출구쪽에 설치되어 공기탱크를 개폐하는 에어밸브로 구성된다.

본 발명의 다른 바람직한 특징에 의하면, 히터는 엔진 예열라인에 접속되어 시동키의 엑세스 위치에서 동작되고, 오일밸브는 엔진 예열플러그의 오프시와 엔진 냉각수온이 소정온도 이상일 때 각각 개방된다.

이에 따라 본 발명은, 동절기 시동시에 증가된 윤활유의 점도를 초기상태로 신속히 회복시켜 크랭크 저널로 공급함으로써 초기 시동성을 향상시킬 수 있음과 동시에 크랭크 저널과 메인 베어링의 마모를 최소화시킬 수 있으며, 엔진 과열시에는 반대로 윤활유를 적절히 냉각시켜 공급하게 되므로 디젤차량의 초기 시동성 향상과 엔진의 내구성 증대 및 엔진 냉각성 향상 등에 효과를 발휘하게 된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 디젤차량의 크랭크 저널 윤활장치에 대한 바람직한 한 실시예를 상세히 설명한다.

도 2에서, 본 발명에 의한 디젤차량의 크랭크 저널 윤활장치는, 기본적으로 크랭크축(1)의 하부에 설치된 오일팬(도시하지 않음)으로부터 윤활유를 흡입하여 엔진(E) 실린더블록의 오일갤러리(8)로 송출하는 오일펌프(6)와, 오일갤러리(8)에 설치되어 오일펌프(6)로부터 송출되는 윤활유를 여과하는 오일필터(7)로 구성된다. 그리고, 본 발명의 특징에 따라 오일펌프(6)에 의해 송출된 윤활유의 일부를 한시적으로 저장하는 윤활유 저장탱크(11)와, 초기 시동시 윤활유 저장탱크(11)내에 저장된 윤활유를 적정온도로 가열하는 히터(17)와, 이 히터(17)에 의해 가열된 윤활유를 크랭크 저널(2)로 공급시키는 윤활유 공급수단을 구비한다.

윤활유 저장탱크(11)는 그 둘레 상부에 오일입구를 구비하여 관로(14)를 통해 오일갤러리(8)와 연통되는 한편, 그 하단에 오일출구를 구비하여 관로(15)를 통해 오일갤러리(8)와 연통됨으로써 폐회로를 구성한다. 윤활유 저장탱크(11)의 오일출구를 오일갤러리(8)와 연결시키는 관로(15)에는 그를 선택적으로 개폐시키기 위한 오일밸브(16)가 구비되며, 이 오일밸브(16)는 제어부(도시하지 않음)에 연결되어 제어부로부터의 신호에 따라 동작된다. 이러한 오일밸브(16)은 바람직하기로 첵밸브로 구성된다.

그리고, 윤활유 저장탱크(11)의 외면에는 그를 경유하는 윤활유를 외기와 열교환시킴으로써 적절히 냉각시켜 주기 위한 다수의 방열핀(21)들이 적정간격으로 배열 설치된다. 이 같은 방열핀(21)은 윤활유의 원활한 열교환을 위해 열전도율이 우수한 알루미늄 등의 고열전도성 재료로 구성되는 것이 바람직하다.

히터(17)는 예컨대 열선으로 구성되어 윤활유 저장탱크(11)와 오일밸브(16) 사이의 관로(15)를 감싸도록 설치된다. 이러한 히터(17)는 별도의 조작스위치에 의해 동작될 수도 있으나, 바람직하기로는 동절기 등에 디젤엔진의 시동성 향상을 위해 설치된 엔진 예열플러그(P) 라인에 함께 접속되어 시동키의 엑세스 위치에서 엔진 예열동작 기간동안 함께 작동된다.

윤활유 공급수단은 윤활유 저장탱크(11)의 내부에 설치되는 피스톤(12)과,이 피스톤(12)을 오일출구의 반대쪽으로 탄성바이어스 시키는 스프링(13)과, 압축공기를 충진하여 윤활유 저장탱크(11)의 상단에 관로(18)을 통해 연통되는 공기탱크(20) 및 그 관로(18)를 선택적으로 개폐하기 위한 에어밸브(19)로 구성된다.

나머지 부호 3은 크랭크축(1)의 핀저널, 4는 메인저널(2)의 오일통로, 5는 메인 베어링이고, T는 엔진의 예열온도를 조절하는 온도조절기이며, L은 엔진예열상태를 표시하는 예열램프이다.

다음, 이와 같이 구성된 본 발명에 의한 디젤차량의 크랭크 저널 윤활장치의 작동을 도 3과 도 4을 통해 설명하기로 한다.

먼저 도 3에서, 디젤차량은 동절기 시동시에 시동스위치를 엑세스(ACC)로 위치시켜 엔진을 적절히 예열시킨 뒤에 시동을 걸어주게 되는 바, 단계(100)에서 시동키를 엑세스로 위치시킨다. 그러면 단계(110)에서, 엔진 예열동작이 온(ON)되어 예열플러그(P)에 전원이 인가됨으로써 엔진을 예열하게 됨과 동시에 윤활유 저장탱크(11)에 설치된 히터(17)가 동작된다. 이 때, 예열램프(L)가 점등되어 엔진 예열상태임을 표시하게 되고, 엔진 예열온도와 윤활유 가열온도는 온도조절기(T)에 의해 적절히 콘트롤된다.

그러면, 윤활유 저장탱크(11)의 하부에 설치된 히터(17)가 뜨거워져 그 하단부의 윤활유 온도가 상승하게 되고, 이에 따라 낮은 온도에 의해 점도가 커졌던 윤활유의 점도가 원상태로 신속히 회복된다.

이와 같이 윤활유의 온도가 적절히 상승되면, 도시하지 않은 제어부의 신호에 의해 단계(120)에서 오일밸브(16)가 개방됨과 동시에 단계(130)에서에어밸브(19)가 개방된다. 그러면, 단계(140)에서 공기탱크(20)내의 압축공기가 관로(18)를 통해 윤활유 저장탱크(11)의 상부로 유입되어 피스톤(12)이 스프링(13)을 압축하면서 하강하게 된다. 이에 따라 단계(150)에서, 히터(17)에 의해 적정온도로 승온된 윤활유 저장탱크(11)내의 윤활유가 관로(15)를 통해 오일갤러리(8)로 송출되어 신속하게 크랭크 저널(2)의 습동부로 공급되게 된다.

다음, 단계(160)에서 엔진의 예열이 완료되어 예열플러그(P)의 전원이 차단되면, 그와 동시에 히터(17)에 공급되는 전원도 차단되어 예열이 오프된다. 그러면, 단계(170)에서 에어밸브(19)가 닫혀 단계(180)에서 피스톤(12)이 스프링(13)의 복원탄성에 의해 초기위치로 복귀한 뒤, 단계(190)에서 제어부의 신호에 의해 오일밸브(16)가 닫힌다. 그러면, 단계(200)에서 제어부가 시동가능여부를 체크한 뒤, 단계(210)에서 시동스위치를 스타트로 위치시켜 시동을 걸어줌으로써 완료한다. 시동이 걸리면 오일팬의 윤활유가 오일펌프(6)에 의해 흡입되어 오일갤러리(8)를 통해 크랭크 저널(2)로 순환 공급되는 바, 단계(220)에서 순환되는 윤활유의 일부가 관로(14)를 통해 윤활유 저장탱크(11)에 자동으로 충진된다.

따라서, 동절기 초기 시동시에 일정량의 윤활유가 그 점성이 회복되도록 가열된 뒤 크랭크 저널(2)로 신속하게 공급되므로 시동모터에 의한 초기 시동성이 매우 원활하게 이루어짐은 물론, 크랭크 저널(2)과 메인 베어링(5)의 마모도 최소화시킬 수 있게 된다.

한편, 위와 같이 기동된 후에는 엔진(E)이 매우 높은 고온상태로 되는 바, 도 4에 도시한 바와 같이 단계(300)에서 시동스위치가 온 되고나면 단계(310)에서제어부가 수온센서의 신호에 따라 냉각수 온도가 소정온도, 예를 들어 110℃ 이상인지를 판단한다. 그 결과 냉각수온이 110℃이상이면 단계(320)에서 오일밸브(16)에 개방신호를 송출하여 오일밸브(16)를 개방시킨다. 그러면, 오일펌프(6)에 의해 순환되는 윤활유가 윤활유 저장탱크(11)를 경유하여 크랭크 저널(2)로 공급되는데, 이 때 윤활유 저장탱크(11)를 지나면서 방열핀(21)들을 통해 차가운 외기와 열교환하게 됨으로써 적절히 냉각된 상태로 엔진에 공급되게 된다. 따라서, 냉각수를 보조하여 엔진의 냉각작용에 기여하게 되므로 종래와 같이 별도의 오일쿨러를 굳이 장착하지 않아도 된다.

다음, 단계(330)에서 제어부가 수온센서의 신호에 의해 냉각수온이 110℃이하인가를 판단한다. 그 결과 냉각수온이 110℃ 이하이면, 단계(340)에서 오일밸브(16)에 폐쇄신호를 송출하여 오일밸브(16)를 폐쇄한다. 그러면, 단계(350)에서 윤활유 저장탱크(11)에 윤활유가 충진되고, 윤활유는 메인 오일갤러리(8)로만 순환되게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 디젤차량의 동절기 시동시에 낮은 온도에 의해 증가된 윤활유의 점도를 초기상태로 신속히 회복시켜 크랭크 저널로 공급하게 되므로 초기 시동성을 향상시킬 수 있음과 동시에 크랭크 저널과 메인 베어링의 마모를 최소화시킬 수 있게 된다. 또한, 기동후 엔진이 과열상태로 되면 윤활유를 외기와의 열교환으로 적절히 냉각시켜 공급하게 되므로 엔진냉각에도 기여할 수 있게 된다.

이에 따라 본 발명은, 디젤차량의 초기 시동성과 엔진의 내구성 및 엔진냉각성능을 향상시키는 우수한 효과가 있다.

Claims (4)

1. 오일팬의 윤활유를 흡입하여 실린더블록의 오일통로로 압송하는 오일펌프와, 상기 오일통로에 설치되어 크랭크 저널에 공급되는 윤활유를 여과하는 오일필터를 구비하는 디젤차량의 크랭크 저널 윤활장치에 있어서,

   상기 오일통로에 입구와 출구가 각각 연통되도록 연결되어 일정량의 윤활유를 저장하는 윤활유 저장탱크;

   상기 윤활유 저장탱크의 외면에 장착되어 윤활유를 외기와의 열교환으로 냉각시키는 다수의 방열핀;

   상기 윤활유 저장탱크에 설치되며, 엔진의 초기 시동시에 동작되어 그에 저장된 윤활유를 일정온도로 가열시키는 히터;

   엔진의 초기 시동시 또는 과열시에 상기 윤활유 저장탱크의 출구를 선택적으로 개폐하는 오일밸브;

   상기 히터에 의해 가열된 윤활유 저장탱크내의 윤활유를 상기 크랭크 저널에 공급시키도록 상기 윤활유 저장탱크내에 설치되는 피스톤과, 상기 피스톤을 그 출구의 반대쪽으로 탄성바이어스 시키는 스프링과, 압축공기를 저장하여 상기 윤활유 저장탱크의 출구 반대쪽에 연통되도록 연결되는 공기탱크 및 상기 공기탱크의 출구쪽에 설치되어 공기탱크를 개폐하는 에어밸브로 구성되는 윤활유 공급수단; 및

   상기 요소들의 동작을 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 디젤차량의 크랭크 저널 윤활장치.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서, 상기 히터는 엔진 예열라인에 접속되어 시동키의 엑세스 위치에서 동작되는 것을 특징으로 하는 디젤차량의 크랭크 저널 윤활장치.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 오일밸브는 엔진 예열플러그의 오프시와 엔진 냉각수온이 소정온도 이상일 때 각각 개방되는 것을 특징으로 하는 디젤차량의 크랭크 저널 윤활장치.