KR100482868B1 - 엔진의 웜업 시간 단축을 위한 서모스탯 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 엔진시동후 냉각수온이 낮고 엔진운전 속도도 낮을 경우에는 실린더헤드 출구수로를 닫도록 작동되고, 냉각수온은 낮으나 고속운전시에는 실린더헤드 출구수로를 펌프송출압에 의해 열게되는 바이패스밸브를 구비하는 엔진 웜업 시간 단축을 위한 서모스탯을 제공하는데 있다.

이를 위해 본 발명은 라디에이터 출구수로를 개폐하는 밸브와,

왁스를 봉입하고 있는 펠릿, 그 펠릿을 지지하는 스핀들, 상기 스핀들에 대향되는 펠릿의 반대측에 돌출된 축봉, 실린더헤드 출구 수로를 개폐하도록 상기 축봉상에 축방향으로 이동가능하게 설치되는 바이패스밸브, 상기 펠릿에 대해 상기 밸브를 탄발하여 밸브를 닫힘 방향으로 항시 힘을 가하는 제1스프링, 상기 바이패스밸브가 실린더헤드 출구 수로를 폐쇄하도록 힘을 가하는 제2스프링으로 구성되는 서모스탯에 있어서,

상기 축봉에 축방향으로의 이동이 가능하게 접속된 보조축봉과;

상기 보조축봉에 실린더헤드 출구수로를 개폐하도록 설치되는 보조바이패스밸브와;

상기 보조바이패스밸브와 바이패스밸브 사이에 마련되어 상기 보조바이패스밸브를 탄발하는 제3스프링;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

엔진의 웜업 시간 단축을 위한 서모스탯{Thermostat for shortening warm up time}

본 발명은 엔진의 웜업(warm up) 시간 단축을 위한 서모스탯에 관한 것이다.

엔진의 시동후에는 신속하게 냉각수를 적정온도(80℃전후)까지 높이고, 또한 장시간의 내리막길 운행등에서는 엔진 과냉을 방지할 필요가 있으며, 이 때문에 엔진 냉각수 통로의 도중에 도 4에 도시하는 것과 같이 서모스탯(30)을 장착하고 있다.

서모스탯(30)은 냉각수온에 따라 자동으로 작동하는 밸브로서 실린더헤드의 라디에이터의 수로 출구(31)에 설치하여 냉각수의 온도가 낮을 대는 라디에이터를 통해 냉각수가 순환되지 않도록 하여 워터재킷내의 수온을 조기에 상승시키게 되며, 다음에 일정온도(70~80℃) 이상으로 상승하면 밸브(32)는 서서히 열리고 냉각수가 라디에이터 측으로 흘러 방열 냉각 후 하우징(33)을 거쳐 워터펌프로 순환하게 된다.

종래 서모스탯(30)은 라디에이터 출구수로(31)를 개폐하는 밸브(32), 냉각수온에 반응하여 팽창과 수축을 하는 왁스를 밀봉한 펠릿(34)과, 펠릿(34)을 지지하는 스핀들(35), 밸브(32)를 닫힘 방향으로 탄발하는 제1스프링(36), 실린더헤드 워터재킷에 연통하는 실린더헤드 출구수로(40)를 개폐하는 웜업용밸브(37, 바이패스밸브) 및 상기 웜업용 밸브(37)를 탄발하는 제2스프링(38)으로 구성되어 있다.

이에따라 엔진의 냉간시동으로 냉각수 온도가 낮을 때에는 펠릿(34)속의 왁스가 수축하여 제1스프링(36)의 탄발력에 의해 밸브(32)가 상승하여 밸브시트(39)에 당접하여 라디에이터출구수로(31)를 폐쇄하게 되며, 이와 동시에 웜업용 밸브(37)도 상승하여 실린더헤드 출구수로(40)를 개방하게 되므로써, 실린더헤드를 냉각한 냉각수는 라디에이터측으로 흐르지 못하고 실린더헤드출구수로(40)를 통하여 서모스탯하우징(33)내로 유입된후 워터펌프측수로(41)를 통해 워터펌프로 유입되도록 되어 있다.

다음에 엔진이 웜업되어 냉각수온이 상승하였을 때에는 왁스가 팽창되어 스핀들(35)에 받혀 지지되고 있는 펠릿(34)이 하강하게 되며, 이때 제1스프링(36)은 압축되고 밸브(32)는 밸브시트(39)로부터 떨어져 라디에이터출구수로(31)를 개방하게 된다. 이와동시에 웜업용밸브(37)는 실린더헤드수로(40)를 폐쇄하게 되므로 냉각수는 실린더헤드수로(40)를 통해 흐르지 못하고 라디에이터를 경유하여 라디에이터 출구수로(31)로부터 하우징(33)내로 유입된 후 워터펌프측수로(41)로 나가 워터펌프로 유입되게 되는 것이다.

그러나 상기한 종래 구조의 서모스탯에 의하면 엔진의 워업시 실린더헤드 출구수로(40)를 통해 냉각수가 항시 순환하게 되므로 그만큼 엔진 웜엄 시간이 길어지는 문제가 있어 왔다.

이에 본 발명은 상기한 점을 감안하여 제안한 것으로 그의 목적으로 하는 것은 엔진시동후 냉각수온이 낮고 엔진운전 속도도 낮을 경우에는 실린더헤드 출구수로를 닫도록 작동되고, 냉각수온은 낮으나 고속운전시에는 실린더헤드 출구수로를 펌프송출압에 의해 열게되는 바이패스밸브를 구비하는 엔진 웜업 시간 단축을 위한 서모스탯을 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 라디에이터 출구수로를 개폐하는 밸브와, 왁스를 봉입하고 있는 펠릿, 그 펠릿을 지지하는 스핀들, 상기 스핀들에 대향되는 펠릿의 반대측에 돌출된 축봉, 실린더헤드 출구 수로를 개폐하도록 상기 축봉상에 축방향으로 이동가능하게 설치되는 바이패스밸브, 상기 펠릿에 대해 상기 밸브를 탄발하여 밸브를 닫힘 방향으로 항시 힘을 가하는 제1스프링, 상기 바이패스밸브가 실린더헤드 출구 수로를 폐쇄하도록 힘을 가하는 제2스프링으로 구성되는 서모스탯에 있어서,

상기 축봉에 축방향으로의 이동이 가능하게 접속된 보조축봉과;

상기 보조축봉에 실린더헤드 출구수로를 개폐하도록 설치되는 보조바이패스밸브와;

상기 보조바이패스밸브와 바이패스밸브 사이에 마련되어 상기 보조바이패스밸브를 탄발하는 제3스프링;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 구성을 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 엔진웜업 시간 단축을 위한 서모스탯의 엔진 냉간 시동 및 저속 운전시의 작동상태를 나타내는 도면이고, 도 2는 동상 서모스탯의 엔진 냉간 시동 및 고속 운전시의 작동 상태를 나타내는 도면이다. 그리고 도 3은 동상 서모스탯의 엔진웜업 완료시의 작동상태를 나타내는 도면이다.

도면중 부호 1은 하우징(2)내에 설치되는 본 발명의 서모스탯(1)이며, 하우징(2)은 라디에이터출구수로(3)와 실린더헤드 출구수로(4) 워터펌프측 수로(5) 및 히터출구 수로(6)를 구비하고 있다.

밸브시트(7)에 밀착하였다 떨어지는 작동을 하는 밸브(8)가 라디에이터 출구수로(3)를 개폐하도록 구비되고, 그 밸브(8)는 내부에 왁스(9)를 봉입한 펠릿(10)에 고정 장착되어 있다.

이 펠릿(10)은 스핀들(11)에 의해 지지되어 내부의 왁스체(9)의 열팽창 및 수축시 스핀들(11)에 받혀 있는 펠릿(10)이 승하강을 하게 된다.

펠릿(10)의 확장부(12)와 밸브(8) 사이에는 압축스프링인 제1스프링(13)이 밸브(8)를 탄발토록 설치되고, 또 스핀들(11)에 대향되는 펠릿(10)의 반대쪽에는 축봉(14)이 돌출되고, 그 축봉(14)에는 확장부(12)에 대하여 제2스프링(15)에 의해 탄발되는 바이패스밸브(16)가 축봉(14)을 따라 축방향 이동이 가능하게 설치되어 있다.

그리고 상기 축봉(14)에 형성된 구멍(17)에는 보조축봉(18)이 축방향으로 슬라이딩 이동이 가능하게 끼워져 있으며, 그 보조축봉(18)의 하단에는 보조바이패스밸브(19)가 고정 장착되어 있다.

이 보조바이패스밸브(19)와 바이패스밸브(16) 사이에는 제3스프링(20)이 마련되어 있어 보조바이패스밸브(19)를 탄발하도록 힘을 가하고 있다.

도면중 부호 21과 22는 밸브(16)(19)의 이탈을 방지하는 스톱퍼이다.

이와같은 본 발명의 작동에 대하여 설명한다.

엔진의 냉각수온이 낮은 시동초기에는 왁스(9)가 수축하여 제1스프링(13)의 탄발력에 의해 펠릿(10)과 밸브(8)가 상승하여 밸브시트(7)에 밀착하여 라디에이터출구수로(3)를 폐쇄하게 된다. 반면에 함께 상승하는 축봉(14)에 의해 바이패스밸브(16)는 실린더헤드출구수로(4)로부터 상승하여 실린더헤드출구수로(4)를 개방하게 되나, 이때 제 3 스프링(20)의 탄발력에 의해 보조축봉(18)이 신장되면서 보조바이패스밸브(19)는 실린더헤드출구수로(4)를 폐쇄하게 된다.

그런데 이때 만일 냉각수의 송출 압력이 매우 작은 아이들 구동이나 저속 운전 상태라면 그때의 냉각 수압보다 제3스프링(20)의 탄성력이 크기 때문에 실린더헤드출구수로(4)의 폐쇄 상태는 계속되며(도 1 참조), 엔진 내부에 정체되어 있는 냉각수는 엔진열에 의해 신속히 가열되어 엔진은 조기에 웜업(warm up) 상태에 도달하게 된다.

그러나 만일 엔진이 웜업되기 전에 고속운전 상태에 돌입하게 되면, 워터펌프에 의한 냉각수의 송출압이 증가하여 제3스프링(20)을 압축하면서 보조바이패스밸브(19)를 밀어 올려 실린더헤드출구수로(4)를 개방하여 워터펌프의 과부하 부담을 덜어주게 된다.

시간이 경과하여 엔진이 웜업되어 냉각수온이 정상치에 다다르면 그 냉각수온에 의해 왁스(9)가 팽창하게 되며, 스핀들(11)에 의해 지지된 펠릿(10)과 함께 밸브(8)가 하강하여 라디에이터 출구수로(3)를 개방하게 되며, 이때 보조바이패스밸브(19)는 실린더헤드 출구수로(4) 내측까지 진입하여 폐쇄하고, 바이패스밸브(16)는 밸브시트(23)에 당접하여 이중으로 실린더헤드출구수로(4)를 폐쇄하게 되는 것이며, 이에따라 냉각수는 라디에이터를 통해 순환되면서 방열 냉각되므로써 엔진 과열을 방지하게 되는 것이다.

이상과 같은 본 발명은 엔진의 냉간 시동 상태하에서 엔진의 아이들 및 저속 운전시에는 라디에이터 출구수로와 더불어 냉각수가 바이패스되는 실린더헤드출구수로를 함께 폐쇄하며, 냉간 시동 상태하에서 엔진의 고속 운전시에는 그 냉각수의 송출압에 의해 실린더헤드 출구수로를 개방하게 되는 보조바이패스밸브를 추가로 기존의 서모스탯에 마련하므로써 신속히 냉각수를 가열시켜 엔진의 워밍업을 달성하는 것이 가능하여 연료의 과소모 및 배기가스 악화를 방지하게 되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 의한 엔진 웜업 시간 단축을 위한 서모스탯의 엔진 냉간 시동 및 저속 운전시의 작동 상태를 나타내는 도면

도 2는 동상 서모스탯의 엔진 냉간 시동 및 고속 운전시의 작동 상태를 나타내는 도면

도 3은 동상 서모스탯의 엔진 웜업 완료시의 작동 상태를 나타내는 도면

도 4는 종래의 서모스탯

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 서모스탯 2 : 하우징

3 : 라디에이터출구수로 4 : 실린더헤드출구수로

5 : 워터펌프측수로 6 : 히터출구수로

7 : 밸브시트 8 : 밸브

9 : 왁스 10 : 펠릿

11 : 스핀들 12 : 확장부

13 : 제1스프링 14 : 축봉

15 : 제2스프링 16 : 바이패스밸브

17 : 구멍 18 : 보조축봉

19 : 보조바이패스밸브 20 : 제3스프링

21,22 : 스톱퍼 23 : 밸브시트

Claims (1)

1. 라디에이터 출구수로를 개폐하는 밸브와, 왁스를 봉입하고 있는 펠릿과, 그 펠릿을 지지하는 스핀들과, 상기 스핀들에 대향되는 펠릿의 반대측에 돌출된 축봉과, 실린더헤드 출구 수로를 개폐하도록 상기 축봉상에 축방향으로 이동가능하게 설치되는 바이패스밸브와, 상기 펠릿에 대해 상기 밸브를 탄발하여 밸브를 닫힘 방향으로 항시 힘을 가하는 제1스프링과, 상기 바이패스밸브가 실린더헤드 출구 수로를 폐쇄하도록 힘을 가하는 제2스프링을 포함하여 구성되는 서모스탯에 있어서,

   상기한 축봉(14)의 중심에 그 축방향으로 소정 직경의 구멍(17)이 소정구간 형성되고, 이 구멍(17)에 하측단에 보조바이패스밸브(19)가 일체로 형성된 보조축봉(18)의 소정구간이 슬라이딩 이동이 가능하도록 수용되고, 상기한 보조바이패스밸브(19)와 바이패스밸브(16) 사이에는 보조바이패스밸브(19)를 탄력지지하기 위한 제3스프링(20)이 개재된 것을 특징으로 하는 엔진의 웜업 시간 단축을 위한 서모스탯.