KR100475920B1 - 엔진 분리냉각 시스템의 세컨드 써모스탯 감응성 향상구조 - Google Patents

엔진 분리냉각 시스템의 세컨드 써모스탯 감응성 향상구조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 엔진 분리냉각 시스템의 세컨드 써모스탯 감응성 향상구조에 관한 것으로, 누출공(22a)의 반대쪽에 하부프레임(23)들을 반원통 형상으로 연결하는 차단판(28)이 형성되고, 실린더블록(11)측 냉각수 통로로부터 팰릿(25)의 내부까지 연장되는 전열부재(29)를 구비한 세컨드 써모스탯(20)이 상기 차단판(28)은 실린더헤드(12) 냉각수와의 합수지점에 가까운 상부에 위치되고, 상기 누출공(22a)은 상기 합수지점에서 먼 하부에 위치되도록 실린더블록(11)의 냉각수 출구에 장착되는 구조로 이루어진다.
따라서, 실린더헤드(12)측 냉각수의 영향이 차단된 상태에서 보다 민감하게 실린더블록(11)측 냉각수의 온도에 감응할 수 있게 됨으로써 정확한 개변온도에서 작동되어 실린더블록(11)의 오버히트(over heat)를 방지할 수 있게 되고, 또한, 감응성 향상에 따라 누출공(22a)의 크기를 작게 형성할 수 있게 되므로 분리냉각 성능을 향상시킬 수 있게 된다.

Description

엔진 분리냉각 시스템의 세컨드 써모스탯 감응성 향상구조{a sensitivity increasing structure of second thermostat in a separate cooling system of engine}
본 발명은 분리냉각 구조가 적용된 엔진 냉각 시스템의 세컨드 써모스탯에 관한 것으로, 특히 실린더헤드측 냉각수의 누출량을 감소시킬 경우에 감응성이 저하되는 현상을 방지할 수 있도록 된 엔진 분리냉각 시스템의 세컨드 써모스탯 감응성 향상구조에 관한 것이다.
일반적으로 엔진의 냉각수는 워터펌프에서 압출되어 실린더블록과 실린더헤드를 순차적으로 거치면서 엔진의 열을 흡수하고, 실린더헤드의 출구를 통해 배출되어 라디에이터를 거치면서 열을 방출한 뒤, 다시 워터펌프를 통해 실린더블록으로 유입되는 순환과정을 거치면서 냉각작용을 하도록 되어 있으며, 이 경로 상에 난방과 흡기예열을 위해 히터 및 스로틀바디측으로의 순환경로가 부가된다.
한편, 엔진 냉각 시스템에서 냉각용량은 엔진의 최대 열부하에 맞춰져 설정되어 있다. 그런데, 상기와 같은 통상적인 냉각시스템 즉, 냉각수가 실린더블록과 실린더헤드를 순차적으로 거치도록 된 단일경로 냉각시스템에서는 고속/고부하시에 비해 상대적으로 열부하가 적게 발생하는 저속/저부하시에는 실린더보어의 금속면이 과냉될 수 밖에 없게 되는데, 이로 인해 보어면에서의 마찰손실이 증가하고 냉각수로의 전열량이 과도하여 연비가 저하됨은 물론, 연소상태가 불량해짐으로써 배기가스중에 미연소된 유해 배출가스의 함량이 증가하게 되는 문제점이 있었다.
따라서, 최근에는 도 1에 도시된 바와 같이, 실린더블록(11)과 실린더헤드(12)의 냉각수 경로를 분리 형성하고, 실리더블록(11)의 출구측에 메인 써모스탯(13)과 구별되는 세컨드 써모스탯(20)을 설치하여, 실린더블록(11)내의 냉각수가 일정 온도 이상으로 상승되지 않으면 실린더블록(11) 내에 정체시켜 이후의 순환경로로 흐르지 못하도록 함으로써 저속/저부하 운전시 보어면의 과냉을 방지할 수 있도록 된 분리냉각 시스템을 적용하고 있다.
상기 세컨드 써모스탯(20)은 도 2에 도시된 바와 같이, 상부프레임(21)과 베이스플레이트(22)와 하부프레임(23)으로 이루어진 프레임의 내부에 상단이 고정된 피스톤(24)과 내부에 왁스가 충진된 팰릿(25)이 설치되어, 일정 온도 이상에서는 상기 팰릿(25)내의 왁스가 팽창하는 힘에 의해 밸브(26)가 열려지도록 된 구조로 되어 있으며, 관로상에 장착되어 밸브(26)와 함께 냉각수 경로를 차단하는 상기 베이스플레이트(22)에 누출공(22a)이 형성되어, 이 누출공(22a)을 통해 누출되는 실린더블록(11)측의 냉각수 온도에 따라 상기 팰릿(25)내 왁스가 반응하여 팽창 또는 수축함으로써 밸브(26)가 개폐되도록 되어 있다.
이와 같이, 상기 누출공(22a)은 세컨드 써모스탯(20)의 작동에 있어 반드시 필요한 것이나, 분리냉각의 효과 측면에서는 이를 통한 냉각수의 누출량이 적을수록 좋으며, 누출량이 실린더블록(11) 전체 냉각수 유량의 5%를 초과하게 되면 분리냉각의 효과가 전혀 없는 것으로 알려져 있다.
따라서, 상기 누출량을 감소시켜 분리냉각 성능을 극대화시키기 위해서는 가능한 한 누출공(22a)의 크기를 작게 하는 것이 유리하나, 이 경우 세컨드 써모스탯(20)의 감응성에 문제가 발생하게 된다.
즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 누출공(22a)을 통해 실린더블록(11)측의 냉각수가 누출되어 팰릿(25)에 접촉될 때, 이 실린더블록(11)의 누출 냉각수보다도 상대적으로 온도가 낮은(84~88℃) 실린더헤드(12)측 냉각수가 더욱 지배적인 영향--도시된 바와 같이, 종래에는 장착상태에서 누출공(22a)이 관로상의 상부에 위치해 있고, 세컨드 써모스탯(20)은 실린더블록(11)과 실린더헤드(12)의 냉각수 합수지점에 근접하여 설치되어 다량의 실린더헤드(12)측 냉각수에 접촉됨으로써 누출공(22a)을 통한 실린더블록(11)측 냉각수의 누출량이 지나치게 적을 경우 실린더헤드(12)측 냉각수의 영향을 더욱 크게 받게 된다.--을 미침으로써 실린더블록(11)내 냉각수 온도가 개변온도 이상이 되었음에도 불구하고 개변되지 않게 되어, 실린더블록(11)이 오버히팅(over heating)되는 문제점이 발생한다.
따라서, 이와 같은 감응성 저하 문제 때문에 상기 누출공(22a)의 크기를 감소시켜 분리냉각효과를 증대시키는 것에는 한계가 있었다.
또한, 운전자가 보다 실질적인 냉각수온을 확인할 수 있도록 상기 실린더블록(11)의 출구(세컨드 써모스탯을 기준으로 하여 이에 근접한 실린더블록측 부분)로부터 냉각수온을 검출하여 표시하는 냉각수온 지시계를 설치할 예정인데, 상기와 같이 감응성 문제로 인해 세컨 써모스탯(20)이 미작동되면 냉각수온 게이지가 급상승하게 됨으로써 운전자가 불안감을 느끼게 되며, 때문에 소비자 불만이 유발될 수 밖에 없는 문제점도 있었다.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로, 분리냉각 성능의 증대를 위해 누출공의 크기를 감소시킬 경우에도 누출공을 통해 누출되는 실린더블록의 냉각수 온도를 효율적으로 감지할 수 있게 됨으로써 세컨드 써모스탯이 원활히 작동될 수 있도록 된 엔진 분리냉각 시스템의 세컨드 써모스탯 감응성 향상구조를 제공함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 누출공이 형성된 위치의 반대쪽에 반원통형의 차단판이 형성되고, 실린더블록측 냉각수 통로로부터 피스톤을 관통하여 팰릿의 내부까지 연장되는 전열부재가 설치된 세컨드 써모스탯이 상기 누출공은 관로상에서 하측에 위치되고 상기 차단판은 상측에 위치되도록 실린더블록 냉각수 출구에 설치되는 구조로 이루어진다.
즉, 실린더헤드측 냉각수의 영향이 최소화된 상태에서 상기 팰릿내 왁스가 실린더블록측 냉각수 온도에 보다 민감하게 반응할 수 있도록 된 것이다.
이하, 본 발명을 첨부된 예시도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 세컨드 써모스탯의 부분절개 정면도와 그 요부 평면도 및 저면도로서, 상부프레임(21)과 누출공(22a)이 형성된 베이스플레이트(22)와 하부프레임(23)으로 이루어진 프레임의 내부에 피스톤(24)과 팰릿(25)이 설치되고, 이 팰릿(25) 내부 왁스의 팽창 및 수축과 리턴스프링(27)의 작용에 의해 밸브(26)가 개폐되도록 된 구조는 종래와 동일하다.
상기와 같은 구조에 있어서, 본 발명은 누출공(22a)이 형성된 위치의 반대쪽 에 양측 하부프레임(23)들을 반원통 형상으로 연결하는 차단판(28)이 형성되고, 실린더블록(11)측 냉각수 통로로부터 피스톤(24)을 관통하여 팰릿(25)의 내부까지 연장되는 전열부재(29)가 설치되는 구조로 세컨드 써모스탯(20)이 제작되고, 실린더블록(11)의 냉각수 출구에 장착될 때 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 차단판(28)은 실린더헤드(12) 냉각수와의 합수지점에 가까운 상부에 위치되고, 상기 누출공(22a)은 상기 합수지점에서 먼 하부에 위치되도록 설치된다.
여기서, 상기 차단판(28)은 열전도도가 낮은 플라스틱이나 세라믹으로 제작되고, 상기 전열부재(29)는 가격이 저렴하면서도 열전도도가 우수한 구리를 사용하여 제작하는 것이 바람직하다.
따라서, 세컨드 써모스탯(20)이 전술한 바와 같이 도 5의 상태로 설치되었을 때, 상기 누출공(22a)으로 누출된 실린더블록(11)측 냉각수는 실린더헤드(12)측 냉각수와의 합수지점으로부터 멀리 떨어져 있어 실린더헤드(12)측 냉각수와 혼합되기 전에 팰릿(25)에 접촉될 수 있고, 또한 상기 차단판(28)에 의해 실린더헤드(12)측 냉각수가 팰릿(25) 상반면에 접촉하는 것이 차단됨으로써 팰릿(25)내 왁스가 팽창함에 있어 실린더헤드(12)측 냉각수의 영향을 보다 작게 받게 된다.
또한, 상기 왁스는 상기 전열부재(29)를 통해 실린더블록(11)측 냉각수의 열을 직접 전달받음으로써 보다 민감하게 반응할 수 있게 된다.
즉, 실린더헤드(12)측 냉각수의 영향을 차단하고, 실린더블록(11)측 냉각수의 온도에 더욱 민감하게 반응하도록 함으로써 세컨드 써모스탯(20)이 실린더블록(11)측 냉각수 온도에 따라 정확하게 개폐될 수 있도록 된 것이다.
따라서, 실린더블록(11)의 냉각수 온도가 개변온도에 이르렀을 때 세컨드 써모스탯(20)이 정확히 열려짐으로써 냉각수의 과도 정체로 인해 실린더블록(11)이 오버히팅되는 현상을 방지할 수 있게 된다.
또한, 이와 같이 실린더블록(11)측 냉각수 온도에 대한 감응성이 향상되었으므로 상기 누출공(22a)의 크기를 감소시켜 실린더블록(11) 냉각수의 누출량을 감소시킴으로써 실린더블록(11) 냉각수를 최대한 정체시켜 둘 수 있게 되어, 웜엄 및 저중속구간에서 분리냉각의 효과(연비향상, 유해배출가스 저감)를 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 상기와 같이 실린더블록(11)의 오버히팅이 방지됨으로써 전술한 바와 같이 새로운 냉각수온 지시계를 설치했을 경우, 게이지의 급격한 상승으로 인해 운전자에게 불안감을 주는 문제가 발생하지 않게 된다.
한편, 상기 전열부재(29)는 전열면적을 보다 확장시키기 위해서 실린더블록(11)측의 상부는 십자형으로 형성되고, 팰릿(25) 내측의 하부는 시옷자(??)형태로 분지형성된다.
또한, 실린더블록(11)측 냉각수의 열을 팰릿(25)의 왁스로 전달함에 있어, 세컨드 써모스탯(20)의 몸체 자체를 통해 손실되는 열의 양을 줄이고자 도 6에 도시된 바와 같이, 외주면에 세라믹 또는 플라스틱 재질의 단열재(30)가 구비될 수 있다.
또한, 실린더블록(11)측 냉각수를 단순히 상기 누출공(22a)을 통해 누출시키지 않고, 동 도면에 도시된 바와 같이, 누출공(22a)에 팰릿(25)쪽으로 굽혀진 유도관(31)을 설치하여 실린더블록(11)측 냉각수를 팰릿(25) 표면으로 직접 유도함으로써 감응성을 보다 향상시킬 수 있다.
한편, 본 발명을 실시함에 있어, 상기 전열부재(29)는 피스톤(24)을 관통하는 별도의 부재가 아니고, 피스톤(24) 자체를 변형하여 실시할 수 있다. 즉, 요는 실린더블록(11)측 냉각수의 열을 직접 팰릿(25)내의 왁스로 전달할 수 있는 매개부재를 이용하는 것으로서, 당업자에 의한 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 세컨드 써모스탯의 감응성이 향상되어 개변온도에서 정확히 열려짐으로써 실린더블록의 오버히팅을 방지할 수 있고, 실린더헤드측 냉각수의 영향을 덜 받게 되어 실린더블록측 냉각수의 누출공을 작게 형성할 수 있게 됨으로써 분리냉각 성능의 향상을 도모할 수 있게 된다.
도 1은 엔진의 분리냉각 시스템의 개념도,
도 2는 엔진 분리냉각 시스템에 사용되는 세컨드 써모스탯의 사시도,
도 3은 종래 세컨드 써모스탯의 개략적인 설치상태도,
도 4는 본 발명에 따른 세컨드 써모스탯의 부분절개 정면도 및 이의 요부 평면도와 요부 저면도,
도 5는 본 발명 세컨드 써모스탯의 개략적인 설치상태도,
도 6은 본 발명의 추가 실시예가 도시된 세컨드 써모스탯의 개략 단면도이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
11 : 실린더블록, 12 : 실린더헤드,
13 : 메인 써모스탯, 20 : 세컨드 써모스탯,
21 : 상부프레임, 22 : 베이스플레이트,
22a : 누출공, 23 : 하부프레임,
24 : 피스톤, 25 : 팰릿,
26 : 밸브, 27 : 리턴스프링,
28 : 차단판, 29 : 전열부재,
30 : 단열재, 31 : 유도관.

Claims (3)

  1. 누출공(22a)의 반대쪽에 하부프레임(23)들을 반원통 형상으로 연결하는 차단판(28)이 형성되고, 실린더블록(11)측 냉각수 통로로부터 팰릿(25)의 내부까지 연장되는 전열부재(29)를 구비한 세컨드 써모스탯(20)이 상기 차단판(28)은 실린더헤드(12) 냉각수와의 합수지점에 가까운 상부에 위치되고, 상기 누출공(22a)은 상기 합수지점에서 먼 하부에 위치되도록 실린더블록(11)의 냉각수 출구에 장착되는 구조로 이루어진 엔진 분리냉각 시스템의 세컨드 써모스탯 감응성 향상구조.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 전열부재(29)의 실린더블록(11)측 부분은 십자형으로 형성되고, 팰릿(25)내 부분은 시옷자형으로 형성되며, 외주면에는 단열재(30)가 부착된 것을 특징으로 하는 엔진 분리냉각 시스템의 세컨드 써모스탯 감응성 향상구조.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 누출공(22a)에 실린더블록(11)측 냉각수를 팰릿(25)의 표면으로 직접 유도하는 유도관(31)이 설치된 것을 특징으로 하는 엔진 분리냉각 시스템의 세컨드 써모스탯 감응성 향상구조.
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