KR101163465B1 - Coolant distributor for cylinder block of vehicle - Google Patents
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Abstract
본 발명은 자동차용 실린더블록의 냉각수 분배장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 실린더블록의 워터자켓에 플라스틱 재질의 냉각수 분배장치를 삽입하여, 실린더 라이너 상단부에 열부하를 저감하고 실린더라이너 하단부의 과냉을 방지하며, 라이너 온도를 스트로크 방향으로 균일하게 유지하여 보어변형에 유리한 온도분포를 유지하고, 동시에 연비향상에 기여할 수 있도록 한 자동차용 실린더블록의 냉각수 분배장치에 관한 것이다.The present invention relates to a cooling water distribution device for a cylinder block for automobiles, and more particularly, to insert a cooling water distribution device made of plastic into the water jacket of the cylinder block, thereby reducing heat load on the upper end of the cylinder liner and preventing overcooling of the lower end of the cylinder liner. In addition, the present invention relates to a cooling water distribution device for a cylinder block for an automobile, which maintains a liner temperature uniformly in the stroke direction to maintain a temperature distribution favorable to bore deformation and at the same time contribute to fuel efficiency.
이를 위해, 본 발명은 실린더블록 내부에 형성된 워터자켓과; 상기 워터자켓 상부 외벽면에 밀착되도록 형성된 상부채널과; 상기 상부채널의 하단에서 반경방향으로 절곡된 단차부와; 상기 워터자켓의 하부 내벽면에 밀착되도록 상기 단차부의 내측단에서 수직방향으로 형성된 하부채널과; 상기 하부채널의 요입부 상단에 형성된 냉각수통로;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 실린더블록의 냉각수 분배장치를 제공한다.To this end, the present invention and the water jacket formed inside the cylinder block; An upper channel formed to be in close contact with the upper outer wall of the water jacket; A stepped portion bent in the radial direction at the lower end of the upper channel; A lower channel formed in a vertical direction at an inner end of the step portion to be in close contact with a lower inner wall surface of the water jacket; It provides a coolant distribution device for a cylinder block for a vehicle, characterized in that it comprises a; a cooling water passage formed on the upper end of the concave portion of the lower channel.
라이너, 실린더블록, 워터자켓, 피스톤, 상부채널, 하부채널, 워터펌프 Liner, Cylinder Block, Water Jacket, Piston, Upper Channel, Lower Channel, Water Pump
Description
도 1은 본 발명에 따른 실린더블록을 나타내는 분해사시도.1 is an exploded perspective view showing a cylinder block according to the present invention.
도 2는 도 1의 "A-A"선을 따라 취한 실린더블록의 장치구성도 및 실린더블록의 위치에 따른 온도분포를 나타내는 그래프.FIG. 2 is a graph showing the device configuration of the cylinder block taken along the line "A-A" of FIG. 1 and the temperature distribution according to the position of the cylinder block.
도 3은 본 발명에 따른 냉각수 분배장치의 냉각수 흐름을 나타내는 상태도.Figure 3 is a state diagram showing the cooling water flow of the cooling water distribution apparatus according to the present invention.
도 4는 종래기술에 따른 실린더블록의 장치구성도 및 실린더블록의 위치에 따른 온도분포를 나타내는 그래프.Figure 4 is a graph showing the device configuration of the cylinder block according to the prior art and the temperature distribution according to the position of the cylinder block.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
10 : 라이너 10a : 접합부10:
10b : 요입홈 11 : 실린더블록10b: recess groove 11: cylinder block
12 : 냉각수 분배장치 12a : 상부채널12: cooling
12b : 단차부 12c : 하부채널12b: stepped
12d : 요입부 13 : 워터자켓12d: recessed part 13: water jacket
14 : 피스톤 15 : 워터펌프14: piston 15: water pump
16 : 개구부 17 : 냉각수통로16: opening 17: cooling water passage
18 : 실린더헤드18: cylinder head
본 발명은 자동차용 실린더블록의 냉각수 분배장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 실린더블록의 워터자켓에 플라스틱 재질의 냉각수 분배장치를 삽입하여, 실린더 라이너 상단부에 열부하를 저감하고 실린더라이너 하단부의 과냉을 방지하며, 라이너 온도를 스트로크 방향으로 균일하게 유지하여 보어변형에 유리한 온도분포를 유지하고, 동시에 연비향상에 기여할 수 있도록 한 자동차용 실린더블록의 냉각수 분배장치에 관한 것이다.The present invention relates to a cooling water distribution device for a cylinder block for automobiles, and more particularly, to insert a cooling water distribution device made of plastic into the water jacket of the cylinder block, thereby reducing heat load on the upper end of the cylinder liner and preventing overcooling of the lower end of the cylinder liner. In addition, the present invention relates to a cooling water distribution device for a cylinder block for an automobile, which maintains a liner temperature uniformly in the stroke direction to maintain a temperature distribution favorable to bore deformation and at the same time contribute to fuel efficiency.
일반적으로, 실린더블록은 엔진 본체의 기초가 되며, 엔진본체의 수명을 좌우하는 중요한 부분으로서 4~6개의 실린더를 하나로 주조한 블록구조로 하고, 그 위에 실린더헤드가 덮여 있다.In general, the cylinder block serves as the basis of the engine main body, and has a block structure in which four to six cylinders are cast as one, which is an important part of the life of the engine body, and the cylinder head is covered thereon.
이 실린더는 피스톤행정의 약 2배의 길이로 한 원통형으로 만들어지며, 그 속에서 피스톤이 기밀을 유지하면서 왕복운동을 하여 열에너지를 기계적 에너지로 바꾸어 필요한 동력을 발생하는 엔진 장치의 주체가 되는 부분이다.The cylinder is made of a cylinder about twice as long as the piston stroke, and the piston is the main body of the engine that generates the necessary power by reciprocating while maintaining the airtight to convert thermal energy into mechanical energy. .
이 주어진 열에너지로부터 가능한 한 큰 동력을 얻기위해 실린더와 피스톤 사이에서 압축된 혼합가스나 연소한 폭발가스가 새지 않도록 함과 동시에 피스톤의 접동에 의한 마찰과 마모가 적어야 한다.In order to get as much power as possible from this given thermal energy, the compressed mixture and the explosive blast gas compressed between the cylinder and the piston must not be leaked, and the friction and wear caused by the piston sliding should be small.
이 때문에 실린더블록은 중량이 가볍고 열전도가 좋은 알류미늄의 경합금으로 제조되고, 특수주철로 만든 실린더라이너를 끼워넣은 형식이 많이 사용되고 있다. 이 실린더라이너는 실린더블록과의 사이에 워터자켓을 형성토록 끼워 계합되어 있다.For this reason, the cylinder block is made of a light alloy of aluminum, which is light in weight and has good thermal conductivity, and many types of cylinder liners made of special cast iron are used. The cylinder liner is engaged to form a water jacket with the cylinder block.
한편, 실린더블록의 워터자켓은 연소실과 기타 엔진의 작동에 필요한 기구적 작동부위에서 발생되는 열을 냉각시켜서, 엔진이 과열되지 않도록 함과 아울러 최적의 열효율을 발휘할 수 있도록 엔진의 온도를 적정한 수준으로 유지해주는 역할을 한다.On the other hand, the water jacket of the cylinder block cools the heat generated in the combustion chamber and other mechanical operating parts necessary for the operation of the engine, so that the engine temperature is maintained at an appropriate level so that the engine does not overheat and the optimum thermal efficiency is achieved. It plays a role.
즉, 워터자켓을 통과하는 냉각수에 의해 엔진에서 발생되는 열을 냉각시키도록 하는 것이다.In other words, the heat generated by the engine is cooled by the coolant passing through the water jacket.
그런데, 도 4에 도시한 바와 같이 종래의 워터자켓의 냉각수 흐름은 워터펌프에서 토출된 냉각수가 단순히 실린더블록(110)의 워터자켓(130)으로 흐르는 구조로 되어 있다. However, as shown in FIG. 4, the conventional water jacket has a structure in which the coolant discharged from the water pump simply flows into the
이때, 실린더블록(110)으로 흐르는 냉각수의 유속이 빠를 경우 열전달 계수의 증가로 실린더라이너(100)의 온도가 감소하고, 반대로 유속이 느릴 경우 실린더라이너(100)의 온도가 증가한다. At this time, when the flow rate of the coolant flowing to the
또한, 실린더블록(110)의 상단에 통상적으로 연소실(101)로부터 열이 전달되므로 열부하가 크고, 실린더블록(110)의 하단은 열부하가 작다. In addition, since heat is typically transferred from the
따라서, 종래와 같이 냉각수가 단순히 실린더블록(110)의 워터자켓(130)을 흐르게 될 경우 실린더라이너(100)의 상단부가 과열되는 경향이 있으며, 실린더라 이너(100)의 하단부는 과냉되는 경향이 있다. Therefore, when the coolant simply flows through the
이러한 경우 실린더라이너(100)의 온도분포가 상단에서 높게 하단에서 낮게 유지된다. In this case, the temperature distribution of the
즉, 실린더라이너(100) 상단부나 사이아미즈에서는 과열될 우려가 있으며 라이너 중간이하에서는 과냉되어 연비가 악화되는 문제가 있다.That is, there is a risk of overheating at the upper end of the
또한, 비균일한 온도 분포로 인한 보어변형에 의해 오일소모가 증대되거나 연비개선을 위한 저장력 피스톤 링의 적용이 어려운 문제점이 있다.In addition, the oil consumption is increased due to the deformation of the bore due to non-uniform temperature distribution, or there is a problem in that the application of the storage force piston ring for fuel efficiency improvement is difficult.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 실린더블록의 워터자켓에 플라스틱 재질의 냉각수 분배장치를 삽입하여, 실린더 라이너 상단부에 열부하를 저감하고 실린더라이너 하단부의 과냉을 방지하며, 라이너 온도를 스트로크 방향으로 균일하게 유지하여 보어변형에 유리한 온도분포를 유지하고, 동시에 연비향상에 기여할 수 있도록 한 자동차용 실린더블록의 냉각수 분배장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made in view of the above, by inserting a coolant distribution device made of plastic into the water jacket of the cylinder block, reducing the heat load on the upper end of the cylinder liner, preventing overcooling of the lower end of the cylinder liner, the liner temperature It is an object of the present invention to provide a cooling water distribution device for a cylinder block for automobiles which maintains a temperature distribution advantageous to bore deformation by maintaining uniformly in the stroke direction and at the same time contributes to fuel efficiency improvement.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 실린더블록 내부에 형성된 워터자켓과; 상기 워터자켓 상부 외벽면에 밀착되도록 형성된 상부채널과; 상기 상부채널의 하단에서 반경방향으로 절곡된 단차부와; 상기 워터자켓의 하부 내벽면에 밀착되도 록 상기 단차부의 내측단에서 수직방향으로 형성된 하부채널과; 상기 하부채널의 요입부 상단에 형성된 냉각수통로;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object is a water jacket formed inside the cylinder block; An upper channel formed to be in close contact with the upper outer wall of the water jacket; A stepped portion bent in the radial direction at the lower end of the upper channel; A lower channel formed in a vertical direction at an inner end of the step portion to be in close contact with the lower inner wall of the water jacket; And a cooling water passage formed at an upper end of the recess of the lower channel.
바람직한 구현예로서, 상기 상부채널, 단차부 및 하부채널은 일체로 형성되고 열전달계수가 낮은 플라스틱 재질인 것을 특징으로 한다.In a preferred embodiment, the upper channel, the stepped portion and the lower channel are integrally formed, characterized in that the plastic material having a low heat transfer coefficient.
더욱 바람직한 구현예로서, 상기 상부채널 및 하부채널의 일측단에는 개구부가 형성되어, 이 개구부를 통해 워터펌프의 냉각수가 실린더헤드, 상부채널 및 하부채널로 분류되고 상기 상부채널 및 하부채널의 타측단에서 합류되는 것을 특징으로 한다.In a more preferred embodiment, an opening is formed at one end of the upper channel and the lower channel, through which the cooling water of the water pump is classified into a cylinder head, an upper channel and a lower channel, and the other end of the upper channel and the lower channel. It is characterized in that joining.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
첨부한 도 1은 본 발명에 따른 실린더블록을 나타내는 분해사시도이고, 도 2는 도 1의 "A-A"선을 따라 취한 실린더블록의 장치구성도 및 실린더블록의 위치에 따른 온도분포를 나타내는 그래프이다.FIG. 1 is an exploded perspective view showing a cylinder block according to the present invention, and FIG. 2 is a graph showing the device configuration of the cylinder block taken along the line “A-A” of FIG. 1 and the temperature distribution according to the position of the cylinder block.
본 발명은 라이너(10)의 온도분포가 균일하게 유지되도록 하는 자동차용 실린더블록(11)의 냉각수 분배장치(12)에 관한 것이다.The present invention relates to a
본 발명은 실린더블록(11)의 워터자켓(13)에 냉각수 분배장치(12)를 삽입하여, 열부하가 많은 실린더블록(11) 상단에 냉각수 유동이 집중되도록 한 점에 주안점이 있다.The present invention focuses on inserting the
본 발명은 실린더블록(11)의 라이너(10) 온도를 최적의 상태로 유지하도록 실린더블록(11)의 워터자켓(13)에 삽입된 열전달계수가 낮은 플라스틱 재질의 냉각수 분배장치(12)를 제공한다.The present invention provides a
실린더블록(11)의 내부에는 피스톤(14)이 삽입되도록 실린더 개수에 따라 복수개의 라이너(10)가 형성되어 있고, 복수개의 라이너(10)를 감싸며 라이너(10)의 외주면을 따라 냉각수가 실린더블록(11) 내부를 순환하도록 워터자켓(13)이 형성되어 있다.Inside the
이때, 상기 라이너(10)들 사이에는 직렬로 배열된 라이너(10)가 서로 만나는 접합부(10a)가 형성되고, 각각의 접합부(10a)에는 요입홈(10b)이 수직방향으로 형성되어 있다.At this time, the
본 발명에 따른 냉각수 분배장치(12)는 실린더블록(11)의 워터자켓(13)에 삽입되되, 단차부(12b)를 경계로 하여 실린더블록(11) 상부 및 하부 위치한 상부채널(12a)과 하부채널(12c)이 일체로 형성된 구조이다.Cooling
상기 상부채널(12a)은 실린더블록(11)의 워터자켓(13) 외벽면에 밀착되고, 상부채널(12a) 안쪽으로 냉각수가 흐름가능한 통로가 형성되게 되며, 냉각수를 공급하는 워터펌프(15)측으로 상부채널(12a) 일측단에는 개구부(16)가 형성되어 있다.The
상기 단차부(12b)는 상부채널(12a)의 하단부에는 반경방향으로 절곡형성되고, 하부채널(12b)은 워터자켓(13)의 내벽면에 밀착되고, 하부채널(12c)의 바깥쪽으로 냉각수가 흐름가능한 통로가 형성되게 되며, 냉각수를 공급하는 워터펌프(15)측으로 하부채널(12c) 일측단에는 개구부(16)가 형성되어 있다.The
상기 상부채널(12a) 및 하부채널(12c)은 복수개의 라이너(10)를 따라 격자형태로 밀착형성되고, 상부채널(12a) 및 하부채널(12c)의 중간에는 요입홈(10b)에 대 응되는 요입부(12d)가 수직방향으로 형성되었다.The
상기 하부채널(12c)의 요입부(12d) 상단 및 단차부(12b)에는 하부채널(12c)에 흐르는 냉각수가 상부채널(12a)로 이동하도록 냉각수통로(17)가 형성되어 있다.
이와 같은 구성에 의한 본 발명에 따른 냉각수 분배장치(12)의 작동상태를 설명하면 다음과 같다.Referring to the operating state of the
도 3은 본 발명에 따른 냉각수 분배장치의 냉각수 흐름을 나타내는 상태도이다.Figure 3 is a state diagram showing the flow of coolant in the coolant distribution apparatus according to the present invention.
워터펌프(15)에서 토출된 냉각수는 실린더헤드(18), 상부채널(12a) 및 하부채널(12c)의 세개의 통로로 각각 나뉘어 흐르게 된다.Cooling water discharged from the
상부채널(12a)의 냉각수는 빠른 유속을 가지며 실린더블록(11) 상단을 냉각하게 되며 엔진의 뒷부분에서 실린더헤드(18)의 냉각수와 합류하여 엔진을 빠져나가게 된다.The coolant of the
하부채널(12c)의 냉각수는 라이너(10)의 요입홈(10b)에서 냉각수통로(17)를 통해 빠른 유속으로 상승하게 되며 실린더헤드(18)로 빠져나가게 된다.The coolant in the
상기 단차부(12b)를 경계로 하부의 냉각수는 열전달계수가 낮은 하부채널(12c)에 의해 열을 받지 않은 상태가 되므로, 요입부(12d)의 냉각수통로(17)를 통해 냉각수가 실린더헤드(18) 방향으로 상승하여 라이너(10)의 상단을 직접적으로 냉각하여 빠른 유속으로 열부하를 저감하게 된다.Since the cooling water in the lower portion bordering the stepped
또한, 하부채널(12c)이 밀착된 라이너(10)의 하부에 하부채널(12c)을 통해 냉각수의 열전달이 이루어지지 않으므로, 실린더블록(11) 하부의 라이너(10)의 온 도가 상승하여 라이너면의 오일온도 또한 동반상승하여 마찰저감에 기여하고 연비효율을 향상시킬 수 있다.In addition, since the heat transfer of the cooling water is not performed through the
따라서, 실린더블록(11) 하부의 워터자켓(13)에 밀착된 플라스틱재질의 하부채널(12c)에 의해 연소열이 단차부(12b)를 경계로 하부냉각수에 열전달되지 않아 냉각수통로(17)를 통해 차가운 하부냉각수가 라이너(10) 상단을 냉각함으로써, 종래기술과 같이 냉각수가 실린더블록(11)의 워터자켓(13)에 전체적으로 퍼지는 유동패턴과 달리 냉각수 유동이 상부채널(12a)에 집중되어 빠른 유속을 가지게 되므로 열부하가 큰 실린더블록(11)의 상단 냉각에 유리하다.Therefore, the heat of combustion is not transferred to the lower cooling water by the
또한, 라이너(10)의 온도를 스트로크 방향으로 균일하게 할 수 있어 보어변형이 작으며, 저장력 피스톤 링을 적용할 수 있는 유리한 조건이 조성되어 연비효율을 향상시킬 수 있다.In addition, since the temperature of the
또한, 실린더블록(11) 하부채널(12c)에서 워터자켓(13)의 내측면이 단열되므로 냉각수로의 전열량이 감소함으로써, 차량의 냉각성능이 향상되고, 등판과 같은 고부하 주행시 냉각수온이 상대적으로 낮게 유지됨으로써, 상대적으로 작은 라디에이터나 팬을 적용할 수 있다.In addition, since the inner surface of the
이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 자동차용 실린더블록의 냉각수 분배장치에 의하면, 실린더블록 하부의 워터자켓에 밀착된 플라스틱재질의 하부채널에 의해 연소열이 단차부를 경계로 하부냉각수에 열전달되지 않아 냉각수통로를 통해 차가운 하부냉각수가 라이너 상단을 냉각함으로써, 종래기술과 같이 냉각수가 실린더블록의 워터자켓에 전체적으로 퍼지는 유동패턴과 달리 냉각수 유동이 상부채널에 집중되어 빠른 유속을 가지게 되므로 열부하가 큰 실린더블록의 상단 냉각에 유리하다.As described above, according to the cooling water distribution device of the automotive cylinder block according to the present invention, the combustion heat is not transferred to the lower cooling water by the lower channel of the stepped portion by the lower channel of the plastic material in close contact with the water jacket of the lower cylinder block cooling water Cooling lower coolant through the passage cools the top of the liner. Unlike the flow pattern in which the coolant spreads throughout the water jacket of the cylinder block as in the prior art, the coolant flow is concentrated in the upper channel and thus has a high flow rate. It is advantageous for cooling the top.
또한, 라이너의 온도를 스트로크 방향으로 균일하게 할 수 있어 보어변형이 작으며, 저장력 피스톤 링을 적용할 수 있는 유리한 조건이 조성되어 연비효율을 향상시킬 수 있다.In addition, since the temperature of the liner can be made uniform in the stroke direction, the bore deformation is small, and favorable conditions to which the storage force piston ring can be applied are established, thereby improving fuel efficiency.
또한, 실린더블록 하부채널에서 워터자켓의 내측면이 단열되므로 냉각수로의 전열량이 감소함으로써, 차량의 냉각성능이 향상되고, 등판과 같은 고부하 주행시 냉각수온이 상대적으로 낮게 유지됨으로써, 상대적으로 작은 라디에이터나 팬을 적용할 수 있다.In addition, since the inner surface of the water jacket is insulated from the lower channel of the cylinder block, heat transfer to the cooling water is reduced, thereby improving the cooling performance of the vehicle and maintaining a relatively low cooling water temperature during high load driving such as climbing. I can apply a fan.
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