KR101144517B1 - 내연기관의 냉각장치 및 워터재킷용 인서트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 실린더블록의 사이어미즈부에 형성된 워터재킷의 하부에 삽입되어 워터재킷의 상부 냉각수 유동을 강화함과 더불어 하부의 냉각수 유동은 재순환을 유도해서 실린더블록의 사이어미즈부의 냉각효율을 향상시키고, 실린더블록의 피스톤 스트로크 방향으로의 온도를 균일화하여 피스톤의 마찰저감에 따른 연비의 향상을 도모할 수 있도록 한 내연기관의 냉각장치 및 워터재킷용 인서트를 제공하기 위해 실린더블록의 각 실린더 보어 사이의 사이어미즈부에 형성된 워터재킷의 하부에 삽입되어 상기 워터재킷의 상부에서 냉각수 유동을 강화시키는 하나 이상의 인서트를 구비하고 있다.

사이어미즈부, 인서트, 실린더블록

Description

내연기관의 냉각장치 및 워터재킷용 인서트{Cooling device and insert for water jacket of internal combustion engine}

본 발명은 내연기관의 냉각장치 및 워터재킷용 인서트에 관한 것으로, 특히 실린더블록의 사이어미즈(siamese) 부분에서 상부의 냉각수유동을 강화하여 내연기관의 냉각효율을 향상시키도록 한 내연기관의 냉각장치 및 워터재킷용 인서트에 관한 것이다.

종래 차량의 다기통 엔진에서 소형 및 경량화와 전장의 축소를 목적으로 실린더와 실린더 사이의 간격(보어 피치)이 좁은 사이어미즈 실린더블록이 채용되고 있는 데, 이 사이어미즈 실린더블록은 여러 개의 실린더 라이너를 합쳐서 알루미늄으로 주조하여 실린더 라이너 사이의 워터재킷(냉각수 통로)을 제거해서 실린더 보어의 피치를 짧게 형성하고 있다.

상기와 같은 사이어미즈 실린더블록에서는 실린더 보어와 보어 사이의 부분(사이어미즈부라 함)의 간격이 좁아서 냉각수 통로를 형성할 수 없기 때문에 열에 취약하게 된다. 특히 연소실로부터 열을 직접 받는 실린더블록의 상단부 주변의 사이어미즈부는 상당히 높은 고온으로 된다.

상기 사이어미즈부가 고온으로 되면 주위와의 온도편차가 발생하여 실린더블록의 상부가 과도하게 열변형되고, 이는 실린더보어의 진원도를 악화시키고, 피스톤 링과 실린더 내벽 사이의 틈새로부터 엔진 오일이 연소실로 흘러들어가서 엔진 오일이 과도하게 소모될 뿐만 아니라 블로바이 가스가 증대하게 되므로, 실린더블록의 상부 및 사이어미즈부의 냉각은 연소가스의 실링성 확보와, 과도한 보어의 변형방지 및 피스톤의 온도저감이라는 측면에서 매우 중요시되고 있다.

종래에도 사이어미즈부의 적절한 냉각을 위해 실린더 보어사이의 부분에 냉각수 통로 역할을 하는 슬릿이나 드릴 홀을 형성시키거나 혹은 실린더헤드 개스킷에 쐐기형 물구멍을 형성시키는 노력이 있었지만, 그 냉각효과가 미흡하였다.

한편 일본국 공개특허 2007-127066호에는 사이어미즈부의 워터재킷에 수로형성부재를 삽입하여 사이어미즈부에서 냉각수유로가 상기 수로형성부재에 의해 내측 및 외측으로 분기되게 하는 방안이 제안되어 있지만, 실린더블록에서 피스톤 스트로크 방향으로의 온도 균일화가 미흡하여 피스톤의 마찰저감효과와 연비향상에 만족스럽지 못하다는 결점이 있었다.

이에 본 발명은 상기한 사정을 감안하여 안출된 것으로, 사이어미즈부에 형성된 워터재킷의 하부에 삽입되어 워터재킷의 상부 냉각수 유동을 강화함과 더불어 하부의 냉각수 유동은 재순환을 유도해서 실린더블록의 사이어미즈부의 냉각효율을 향상시키고, 실린더블록의 피스톤 스트로크 방향으로의 온도를 균일화하여 피스톤 의 마찰저감에 따른 연비의 향상을 도모할 수 있도록 한 내연기관의 냉각장치 및 워터재킷용 인서트를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 실린더블록의 각 실린더 보어 사이의 사이어미즈부에 형성된 워터재킷의 하부에 삽입되어 상기 워터재킷의 상부에서 냉각수 유동을 강화시키는 하나 이상의 인서트를 구비하고 있다.

본 발명에 따른 인서트는 삼각형상을 이루는 2개의 날개부가 중앙의 연결부를 통해 서로 대칭되게 일체로 연결되고, 상기 각 날개부가 실린더블록의 실린더를 감싸는 형태로 형성되는 워터재킷의 하부 형상과 동일하게 원호 형상으로 구부러져 형성된다.

본 발명에 따른 내연기관의 워터재킷용 인서트에 의하면, 사이어미즈부에 형성된 워터재킷의 하부에 워터재킷의 형상과 유사한 삼각형의 인서트가 삽입되어, 워터재킷을 따라 냉각수가 유동할 때에 상기 인서트에 의해 워터재킷의 상부 유동이 강화되면서 유속이 증대됨에 따라 실린더블록의 상부 및 사이어미즈부에서의 냉각효과가 향상됨과 더불어 실린더블록의 중앙 부위 근처와 하부에서는 냉각수가 재순환되어 일정 수준의 냉각효과의 향상을 도모할 수 있고, 실린더블록의 피스톤 스트로크 방향으로는 온도 편차가 감소해서 실린더보어의 진원도를 유지할 수 있을 뿐만 아니라 피스톤의 마찰감소로 엔진오일의 소모저감과 블로바이 가스의 감소 및 연비의 향상을 도모할 수 있으며, 실린더 보어의 변형에 취약한 열처리하지 않은 실린더블록에 적용할 경우에는 더욱 효과적인 이점이 있다.

이하 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명한다.

도 1에는 본 발명에 따른 내연기관의 워터재킷용 인서트(1)의 사시도가 도시되어 있는 바, 즉 대체로 삼각형상을 이루는 2개의 날개부(1a)가 중앙의 연결부(1b)를 통해 서로 일체로 연결된다.

상기 각 날개부(1a)는 실린더를 감싸는 형태로 형성되는 워터재킷의 형상과 동일하게 원호 형상으로 구부러져 형성되고, 상기 연결부(1b)를 중심으로 좌우의 날개부가 서로 대칭되게 형성된다.

상기 각 날개부(1a)와 연결부(1b)는 바람직하기로 플라스틱 소재로 사출 성형된다.

도 2에는 상기와 같이 제작된 본 발명에 따른 인서트(1)가 실린더블록에 삽입되어 설치된 상태가 도시되어 있는 바, 즉 실린더블록(2)에 형성된 각 실린더의 외주를 감싸는 형태로 워터재킷(3)이 소정 깊이로 형성되고, 상기 워터재킷(3)의 하부에 상기 인서트(1)가 삽입되어 설치된다.

상기 인서트(1)는 1쌍씩 쌍을 이루어서 서로 대향되게 설치되고, 각 실린더 사이의 사이어미즈부에 형성된 워터재킷의 하부에 삽입되어 설치된다.

4기통 실린더를 가진 내연기관의 경우에는 1번 실린더와 2번 실린더사이, 2번실린더와 3번 실린더 사이 및, 3번 실린더와 4번 실린더 사이에 각각 인서트(1)가 설치되어, 총 6개의 인서트가 적용된다.

도 3에는 본 발명에 따른 인서트가 워터재킷의 하부에 설치된 상태에서 워터재킷을 따라 유동하는 냉각수의 유동 상태가 종래와 비교해서 도시되어 있는 바, 실린더 라이너(4)와 인접한 사이어미즈부(5)에 워터재킷(3)이 소정 깊이로 형성됨과 더불어 상기 워터재킷(3)의 하부에 본 발명에 따른 인서트(1)가 삽입되어 설치된다. 상기 인서트(1)는 워터재킷의 형성과 동일한 형상으로 형성되어 있으므로, 인서트를 워터재킷의 하부에 단지 삽입하면 그 자중에 의해 안착됨과 더불어 원호형상으로 구부러진 형상적 특성으로 인핸 크랭크 축방향으로도 실린더블록에 고정되게 되어, 별도의 고정장치를 사용할 필요가 없게 된다.

본 발명에 따른 인서트가 삽입되기 이전에는 워터재킷의 상부와 하부에서 각각 냉각수의 유속이 가장 느려지고, 중앙에서 유속이 가장 빨라지게 되는 반면에, 인서트(1)가 삽입된 경우에는 인서트(1)에 의해 냉각수 유동이 방해가 되어 유동 단면적이 줄어들게 됨으로써, 워터재킷의 상부 유속이 강화되어 그만큼 빨라지게 된다.

그리고 2개의 인서트(1) 사이의 워터재킷의 중앙 및 하부 영역에서는 냉각수가 재순환되어 일정수준의 냉각효과를 창출하게 된다.

도 4에는 사이어미즈부와 톱 링이 설치된 지역의 온도를 본 발명에 따른 인서트를 설치한 경우와 설치하지 않은 종래의 경우를 각각 비교한 것인 바, 상기 인서트에 의해 실린더블록의 상부에서 냉각수 유동이 강화됨에 따라 사이어미즈부와 톱 링의 설치부에서 냉각효과가 증대되어 실린더블록의 온도가 저감된 효과가 나타난다.

도 5는 실린더블록의 피스톤 스트로크 방향의 온도를 인서트를 설치한 경우와 설치하지 않은 경우를 각각 비교하여 나타내는 것으로, 실린더블록의 워터재킷에 인서트를 장착할 경우에 실린더블록의 상부에서 냉각수 유동은 강화되는 반면에 실린더블록의 중앙 및 하부에서는 냉각수 유속은 감소됨에 따라 실린더블록의 스트로크 방향으로의 온도 편차가 줄어들게 되었다.

또한 실린더블록의 상부에서 온도저감으로 피스톤과 실린더블록의 마찰이 감소되어 연비가 향상되고, 실린더 보어의 변형이 저감되어 엔진 오일의 소모량 감소와 블로바이 가스의 감소 및 피스톤 작동 소음의 감소 효과를 얻게 되었다.

도 1은 본 발명에 따른 내연기관의 워터재킷용 인서트의 사시도,

도 2는 본 발명에 따른 내연기관의 워터재킷용 인서트가 실린더블록에 설치된 상태도,

도 3은 본 발명에 따른 내연기관의 워터재킷용 인서트가 설치된 상태에서 냉각수 유동을 종래와 비교한 설명도,

도 4는 본 발명에 따른 내연기관의 워터재킷용 인서트가 설치된 상태에서 사이어미즈부와 톱 링 설치부에서 온도를 종래와 비교한 설명도,

도 5는 본 발명에 따른 내연기관의 워터재킷용 인서트가 설치된 상태에서 실린더블록의 피스톤 스트로크 방향으로의 온도 편차를 종래와 비교한 설명도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1-인서트 2-실린더블록

3-워터재킷 4-실린더 라이너

5-사이어미즈부

Claims (6)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 실린더블록의 각 실린더 보어 사이의 사이어미즈부에 형성된 워터재킷의 하부에 하나 이상으로 구비된 인서트가 구비된 내연기관의 냉각장치에 있어서,

   상기 인서트는 상기 실린더블록의 실린더를 감싸는 형태로 형성되는 워터재킷의 전체 형상중 구부러진 원호 형상을 갖는 하부 부위로 향하는 날개부를 형성하고, 상기 날개부는 삼각형상을 이루고;

   상기 인서트는 서로 대향되게 설치된 2개로 쌍을 이루고, 상기 2개로 쌍을 이루는 인서트 사이의 공간으로 냉각수가 재순환되며;

   상기 2개로 쌍을 이루는 인서트는 상기 워터재킷의 상부를 점유하지 않고, 상기 2개로 쌍을 이루는 인서트로 점유되지 않는 상기 워터재킷의 상부에서는 냉각수 유동이 강화되는;

   내연기관의 워터재킷용 인서트.
6. 청구항 5에 있어서, 상기 인서트의 날개부는 상기 워터재킷의 전체 형상중 구부러진 원호 형상을 갖는 하부 부위에 동일하게 맞춰진 크기를 갖고, 상기 날개부의 삼각형상은 중앙의 연결부를 통해 서로 대칭되게 일체로 연결된 2개의 날개부로 형성되며, 상기 각 날개부와 연결부는 플라스틱 소재로 사출 성형되는 것을 특징으로 하는 내연기관의 워터재킷용 인서트.

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