KR101183345B1 - Cylinder liner of engine - Google Patents

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Abstract

본 발명은 엔진의 실린더라이너(Cylinder Liner)에 관한 것으로, 실린더블럭의 내측에 결합되어 워터재킷을 형성하며, 상기 워터재킷의 내부를 순환하는 냉각수와 접촉되는 냉각수접촉부를 갖는 엔진의 실린더라이너에 있어서, 상기 냉각수접촉부의 표면에 열전도성 폴리머 재질로 이루어지는 폴리머코팅층이 형성되고, 상기 폴리머 재질은 폴리아미드(PA), 폴리부탄테레프탈레이트(PBT), 폴리페닐렌설파이드(PPS) 및 열경화성 불시네이트(TPV) 중 어느 하나인 것;을 특징이 있다. 이에 따라, 냉각수접촉부의 부식 및 캐비테이션 마모를 저감시킴으로써 실린더라이너의 내구성을 보다 향상시킬 수 있다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cylinder liner of an engine, comprising: a cylinder liner of an engine having a coolant contact portion coupled to an inner side of a cylinder block to form a water jacket and contacting coolant circulating inside the water jacket. On the surface of the cooling water contact portion, a polymer coating layer made of a thermally conductive polymer is formed, and the polymer material is polyamide (PA), polybutane terephthalate (PBT), polyphenylene sulfide (PPS) and thermosetting fluorinate (TPV). ) Any one of the features. Accordingly, durability of the cylinder liner can be further improved by reducing corrosion and cavitation wear of the cooling water contact portion.

실린더블럭, 워터재킷, 실린더라이너, 냉각수접촉부, 폴리머코팅층 Cylinder Block, Water Jacket, Cylinder Liner, Coolant Contact, Polymer Coating Layer

Description

엔진의 실린더라이너 {CYLINDER LINER OF ENGINE}Cylinder liner of the engine {CYLINDER LINER OF ENGINE}

도 1은 종래의 실린더라이너 구조를 부분적으로 도시한 단면도,1 is a cross-sectional view partially showing a conventional cylinder liner structure,

도 2는 본 발명에 따른 실린더라이너 결합상태를 도시한 단면도,Figure 2 is a cross-sectional view showing a cylinder liner coupled state according to the present invention,

도 3은 본 발명에 따른 실린더라이너 구조를 부분적으로 확대 도시한 단면도,3 is a partially enlarged cross-sectional view of a cylinder liner structure according to the present invention;

도 4는 본 발명에 따른 실린더라이너와 종래의 실린더라이너의 캐비테이션 마모시험 결과를 도시한 그래프,Figure 4 is a graph showing the cavitation wear test results of the cylinder liner and the conventional cylinder liner according to the present invention,

도 5는 본 발명에 따른 실린더라이너 구조의 다른 실시예를 도시한 단면도이다.5 is a cross-sectional view showing another embodiment of the cylinder liner structure according to the present invention.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >              Description of the Related Art

20 : 실린더블럭 30 : 워터재킷              20: cylinder block 30: water jacket

40 : 실린더라이너 42 : 냉각수접촉부              40: cylinder liner 42: coolant contact portion

44 : 폴리머코팅층 45 : 열전도첨가제              44: polymer coating layer 45: heat conductive additive

50a,50b : 실링재              50a, 50b: sealing material

본 발명은 엔진의 실린더라이너에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 실린더블럭에 결합되어 엔진의 성능효율을 향상시킬 수 있는 엔진의 실린더라이너에 관한 것이다.The present invention relates to a cylinder liner of an engine, and more particularly, to a cylinder liner of an engine that can be coupled to a cylinder block to improve the performance efficiency of the engine.

일반적으로, 실린더라이너(Cylinder Liner)는 엔진 구동시 고속으로 왕복운동하는 피스톤과의 마찰에 의해 발생되는 마모율을 최소화시키기 위한 용도로 사용된다.In general, a cylinder liner is used for minimizing the wear rate caused by friction with a piston reciprocating at high speed when the engine is driven.

이러한 실린더라이너는 냉각수에 직접 접촉되지 않고 실린더블럭을 거쳐서 냉각되는 건식형 실린더라이너와, 워터재킷에 수용되어 있는 냉각수에 직접 접촉되어 냉각되는 습식형 실린더라이너로 구분된다.The cylinder liner is classified into a dry cylinder liner that is cooled through a cylinder block without being directly in contact with the coolant, and a wet cylinder liner that is cooled by being in direct contact with the coolant contained in the water jacket.

종래의 습식형 실린더라이너는 실린더블럭의 내측에 결합되어, 워터재킷을 형성하는 구조를 지니고 있다. 특히, 도 1에서와 같이 실린더라이너(10)의 일영역에 형성되어 워터재킷(미도시)의 내부를 순환하는 냉각수와 직접 접촉되는 냉각수접촉부(2)의 표면에는 외부환경에 의한 부식 및 냉각수에 의한 캐비테이션(Cavitation) 마모를 최소화할 수 있도록 일정 두께의 코팅층(4)이 형성되어 있다. The conventional wet cylinder liner has a structure that is coupled to the inside of the cylinder block to form a water jacket. In particular, as shown in FIG. 1, the surface of the cooling water contacting unit 2 which is formed in one region of the cylinder liner 10 and is in direct contact with the cooling water circulating inside the water jacket (not shown) may be exposed to corrosion and cooling water caused by an external environment. A coating layer 4 having a predetermined thickness is formed to minimize cavitation wear caused by the cavitation.

코팅층(4)을 형성하는 코팅재로는 금속 또는 세라믹 재질이 주로 사용되나, 두 종류의 코팅재 모두 기능성 및 경제성을 충분히 만족시키지 못하고 있는 실정이다. As a coating material for forming the coating layer 4, a metal or ceramic material is mainly used, but both types of coating materials do not sufficiently satisfy the functionality and the economics.

예컨대, 금속 재질은 실린더라이너의 원소재인 주철재에 비해 내식성 및 캐비테이션 마모에 대한 저항성이 상대적으로 우수하나, 세라믹 재질에 비해서는 내식성이 현저하게 떨어질 뿐 아니라 코팅 공정의 특성상 후막화하는 데 한계가 있다. For example, metal materials have better corrosion resistance and resistance to cavitation wear than cast iron, which is the raw material of cylinder liners.However, the metal material is not only significantly lower in corrosion resistance than ceramic materials but also has a limitation in thickening due to the characteristics of the coating process. have.

그리고 세라믹 재질은 내식성 및 캐비테이션 마모에 대한 저항성이 상대적으로 우수하나, 재료 자체가 고가일 뿐 아니라 코팅 공정이 복잡하다는 단점이 있다.In addition, the ceramic material is relatively excellent in corrosion resistance and resistance to cavitation wear, but the disadvantage is that the material itself is expensive and the coating process is complicated.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 냉각수접촉부의 부식 및 캐비테이션 마모를 효율적으로 저감시킬 수 있는 엔진의 실린더라이너를 제공하고자 하는 데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a cylinder liner of an engine capable of efficiently reducing corrosion and cavitation wear of a cooling water contact portion.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 실린더블럭의 내측에 결합되어 워터재킷을 형성하며, 상기 워터재킷의 내부를 순환하는 냉각수와 접촉되는 냉각수접촉부를 갖는 엔진의 실린더라이너에 있어서, 상기 냉각수접촉부의 표면에 폴리머코팅층이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention is coupled to the inside of the cylinder block to form a water jacket, the cylinder liner of the engine having a coolant contact portion in contact with the coolant circulating inside the water jacket, the coolant A polymer coating layer is formed on the surface of the contact portion.

상기 폴리머코팅층은 열전도성 우수한 폴리머 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.The polymer coating layer is preferably made of a polymer material excellent in thermal conductivity.

상기 폴리머코팅층에 열전도성을 향상시킬 수 있는 열전도첨가제가 첨가될 수 있다.A thermal conductive additive capable of improving thermal conductivity may be added to the polymer coating layer.

상기 폴리머 재질은 폴리아미드(PA), 폴리부탄테레프탈레이트(PBT), 폴리페닐렌설파이드(PPS) 및 열경화성 불시네이트(TPV) 중 어느 하나를 사용하는 것이 바람직하다.The polymer material is preferably any one of polyamide (PA), polybutane terephthalate (PBT), polyphenylene sulfide (PPS) and thermosetting fluorinate (TPV).

상기 폴리머코팅층의 두께는 대략적으로 0.1㎜～2.0㎜인 것이 바람직하다.It is preferable that the thickness of the said polymer coating layer is about 0.1 mm-2.0 mm.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 실린더라이너(Cylinder Liner)(40)는 실린더블럭(Cylinder Block)(20)의 내측에 결합되어, 워터재킷(Water Jacket)(30)을 형성한다.2 and 3, the cylinder liner 40 according to the present invention is coupled to the inside of the cylinder block 20, the water jacket (30) Form.

실린더블럭(20)은 중량이 가볍고 열전도성이 우수한 알루미늄 합금 등과 같은 재질로 이루어지며, 실린더라이너(40)는 주철 또는 특수주철 등으로 이루어진다. The cylinder block 20 is made of a material such as aluminum alloy having a light weight and excellent thermal conductivity, and the cylinder liner 40 is made of cast iron or special cast iron.

실린더블럭(20) 및 실린더라이너(40) 사이에는 냉각수의 누출을 방지하기 위한 링형의 실링재(50a,50b)가 한 쌍으로 개재되어 있다. 한 쌍의 실링재(50a,50b)는 워터재킷(30)의 상부 및 하부에 위치한다.A pair of ring-shaped sealing members 50a and 50b are interposed between the cylinder block 20 and the cylinder liner 40 to prevent leakage of cooling water. The pair of sealing members 50a and 50b are positioned above and below the water jacket 30.

워터재킷(30)은 냉각수를 수용할 수 있는 일정의 공간부를 가지고 실린더블럭(20) 및 실린더라이너(40) 사이에 마련되며, 그 내부에는 냉각수가 지속적으로 순환된다. 워터재킷(30)의 형상 및 크기는 필요에 따라 다양하게 변경 가능하다. The water jacket 30 is provided between the cylinder block 20 and the cylinder liner 40 having a predetermined space for accommodating the coolant, and the coolant is continuously circulated therein. The shape and size of the water jacket 30 can be variously changed as necessary.

실린더라이너(40)는 원통형 구조를 지니고 있으며, 일영역에는 워터재킷(30)의 내부를 순환하는 냉각수와 직접 접촉되는 냉각수접촉부(42)가 형성되어 있다. 냉각수접촉부(42)는 워터재킷(30)의 크기와 대응되며, 냉각수접촉부(42)의 표면에는 폴리머코팅층(44)이 형성되어 있다.The cylinder liner 40 has a cylindrical structure, and in one region, a coolant contact portion 42 is formed in direct contact with the coolant circulating in the water jacket 30. The coolant contact portion 42 corresponds to the size of the water jacket 30, and a polymer coating layer 44 is formed on the surface of the coolant contact portion 42.

폴리머코팅층(44)은 냉각수접촉부(42)의 부식 및 캐비테이션(Cavitation) 마모를 최소화할 수 있도록 내식성 및 캐비테이션 마모에 대한 저항성이 우수한 폴리머(Polymer) 재질로 이루어진다. The polymer coating layer 44 is made of a polymer material having excellent corrosion resistance and resistance to cavitation wear so as to minimize corrosion and cavitation wear of the coolant contact portion 42.

폴리머코팅층(44)은 필요에 따라 실린더라이너(40)의 외주면 전체에 형성할 수도 있다.The polymer coating layer 44 may be formed on the entire outer circumferential surface of the cylinder liner 40 as necessary.

폴리머 재질은 기존의 금속 재질에 비해 상대적으로 우수한 내식성을 가짐과 아울러 캐비테이션 마모에 대한 저항성은 비슷하며, 코팅하는 공정이 금속이나 세라믹 재질에 비해 단순할 뿐 아니라 후막화하는 데 유리하다는 장점이 있다. 폴리머 재질은 공지된 기술의 일부이므로 그 자세한 설명은 생략하기로 한다.Compared with the conventional metal materials, the polymer material has excellent corrosion resistance and resistance to cavitation wear, and the coating process is simpler than metal or ceramic materials, and is advantageous in thickening. Since the polymer material is part of a known technology, a detailed description thereof will be omitted.

특히, 실린더라이너(40)의 주된 기능 중 하나가 연소실 내부에서 발생된고열을 워터재킷(30) 내부의 냉각수로 신속히 전달하는 것이므로 폴리머코팅층(44)은 열전도성이 상대적으로 우수한 폴리머 재질, 즉 폴리아미드(PA), 폴리부탄테레프탈레이트(PBT), 폴리페닐렌설파이드(PPS) 및 열경화성 불시네이트(TPV) 등과 같은 재질을 사용하는 것이 바람직하다. In particular, since one of the main functions of the cylinder liner 40 is to quickly transfer the high heat generated inside the combustion chamber to the coolant inside the water jacket 30, the polymer coating layer 44 is made of a polymer material having excellent thermal conductivity, that is, poly It is preferable to use materials such as amide (PA), polybutane terephthalate (PBT), polyphenylene sulfide (PPS), and thermosetting fluorinate (TPV).

폴리머코팅층(44)을 형성하는 데 사용되는 폴리머 재질은 상기에서 설명한 것 외 열전도성이 우수한 공지된 다양한 종류의 것을 선택적으로 적용할 수 있다.As the polymer material used to form the polymer coating layer 44, various kinds of known materials having excellent thermal conductivity other than those described above may be selectively applied.

폴리머코팅층(44)의 두께는 대략 0.1㎜～2.0㎜인 것이 바람직하다. 즉, 안정적인 코팅을 위해서는 폴리머코팅층(44)의 두께가 0.1㎜ 이상이 되어야 하며, 폴리머코팅층(44)의 두께가 2.0㎜ 이상이 되면 냉각수로의 충분한 열전달이 이루어지지 않기 때문에 폴리머코팅층(44)의 두께는 대략 0.1㎜～2.0㎜ 범위 내에 존재하는 것이 효율적이다.It is preferable that the thickness of the polymer coating layer 44 is about 0.1 mm-2.0 mm. That is, for stable coating, the thickness of the polymer coating layer 44 should be 0.1 mm or more, and if the thickness of the polymer coating layer 44 is 2.0 mm or more, sufficient heat transfer to the cooling water is not achieved. It is effective that thickness exists in the range of about 0.1 mm-2.0 mm.

폴리머코팅층(44)을 실린더라이너(40)의 냉각수접촉부(42) 표면에 형성하는 방법은 스프레이, 전사, 분말소성 등과 같은 공지된 다양한 방법을 선택적으로 사용할 수 있다.The method of forming the polymer coating layer 44 on the surface of the coolant contact portion 42 of the cylinder liner 40 may optionally use various known methods such as spraying, transfer, powder firing, and the like.

한편, 냉각수접촉부(42)에 폴리머코팅층(44)이 형성되어 있는 본 발명의 실린더라이너(40)와 냉각수접촉부(2,도1참조)에 금속코팅층(4,도1참조)이 형성되어 있는 실린더라이너(10,도1참조)를 엔진에 장착하여 연소실의 온도차이를 서로 비교한 결과, 둘 사이의 온도차는 거의 발생되지 않았다. 이로 인해, 폴리머코팅층(44)을 실린더라이너(40)의 냉각수접촉부(42)에 형성한 경우에도 충분한 냉각성능이 발휘된다는 것을 알 수 있다.On the other hand, the cylinder liner 40 of the present invention in which the polymer coating layer 44 is formed on the cooling water contact portion 42 and the cylinder on which the metal coating layer 4 (see FIG. 1) is formed on the cooling water contact portion 2 (see FIG. 1). When the liner 10 (see Fig. 1) was attached to the engine and the temperature difference between the combustion chambers was compared with each other, almost no temperature difference occurred between the two. For this reason, it turns out that sufficient cooling performance is exhibited even when the polymer coating layer 44 is formed in the coolant contact part 42 of the cylinder liner 40. FIG.

또한, 캐비테이션 마모에 대한 저항성을 비교한 결과, 도 4에서와 같이 냉각수접촉부(42)에 폴리머코팅층(44)이 형성되어 있는 본 발명의 실린더라이너(40)와 냉각수접촉부(2,도1참조)에 금속코팅층(4,도1참조)이 형성되어 있는 실린더라이너(10,도1참조)가 거의 동등한 수준을 나타내었다.In addition, as a result of comparing the resistance to cavitation wear, the cylinder liner 40 and the coolant contact portion 2 (see Fig. 1) of the present invention in which the polymer coating layer 44 is formed on the coolant contact portion 42 as shown in FIG. The cylinder liner 10 (see Fig. 1) on which the metal coating layer 4 (see Fig. 1) was formed showed almost the same level.

도 5에 도시된 바와 같이, 실린더라이너(40)는 냉각수접촉부(42)의 표면에 형성되어 있는 폴리머코팅층(44)에 열전도첨가제(45)를 추가로 첨가하여, 열전도성을 보다 향상시킬 수 있다. As shown in FIG. 5, the cylinder liner 40 may further add a thermal conductive additive 45 to the polymer coating layer 44 formed on the surface of the coolant contact portion 42, thereby further improving thermal conductivity. .

열전도첨가제(45)로는 유리섬유 또는 탄소섬유 등과 같은 섬유물질 또는 철, 철합금, 동, 동합금, 알루미늄 및 알루미늄 합금 등의 금속분말을 사용할 수 있다.As the heat conductive additive 45, a fiber material such as glass fiber or carbon fiber, or a metal powder such as iron, iron alloy, copper, copper alloy, aluminum and aluminum alloy may be used.

열전도첨가제(45)는 폴리머코팅층(44)의 열전도성을 향상시킬 수 있는 범위 내에서 선택적으로 적용할 수 있음은 물론이다.The thermal conductive additive 45 may be selectively applied within a range capable of improving the thermal conductivity of the polymer coating layer 44.

상기에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 냉각수접촉부의 부식 및 캐비테이션 마모를 저감시킴으로써 실린더라이너의 내구성을 보다 향상시킬 수 있다.As described above, according to the present invention, the durability of the cylinder liner can be further improved by reducing corrosion and cavitation wear of the cooling water contact portion.

그리고 폴리머코팅층이 열전도성이 우수한 폴리머 재질로 이루어져, 냉각수로의 열전달이 용이하다.In addition, the polymer coating layer is made of a polymer material excellent in thermal conductivity, it is easy to heat transfer to the cooling water.

또한, 폴리머코팅층의 코팅공정을 단순화시킬 수 있으며, 그에 따른 경제적 비용을 절감할 수 있다는 장점이 있다.In addition, there is an advantage that can simplify the coating process of the polymer coating layer, thereby reducing the economic cost.

Claims (5)

삭제delete 실린더블럭의 내측에 결합되어 워터재킷을 형성하며, 상기 워터재킷의 내부를 순환하는 냉각수와 접촉되는 냉각수접촉부를 갖는 엔진의 실린더라이너에 있어서,In the cylinder liner of the engine coupled to the inside of the cylinder block to form a water jacket, and having a coolant contact portion in contact with the coolant circulating inside the water jacket, 상기 냉각수접촉부의 표면에 열전도성 폴리머 재질로 이루어지는 폴리머코팅층이 형성되고,A polymer coating layer made of a thermally conductive polymer material is formed on the surface of the cooling water contact portion, 상기 폴리머 재질은 폴리아미드(PA), 폴리부탄테레프탈레이트(PBT), 폴리페닐렌설파이드(PPS) 및 열경화성 불시네이트(TPV) 중 어느 하나인 것;The polymer material is any one of polyamide (PA), polybutane terephthalate (PBT), polyphenylene sulfide (PPS) and thermosetting fluorinate (TPV); 을 특징으로 하는 엔진의 실린더라이너.Cylinder liner of the engine, characterized in that. 제2항에 있어서,3. The method of claim 2, 상기 폴리머코팅층에 열전도성을 향상시킬 수 있는 열전도첨가제가 첨가되어 있는 것을 특징으로 하는 엔진의 실린더라이너.The cylinder liner of the engine, characterized in that a heat conductive additive capable of improving thermal conductivity is added to the polymer coating layer. 삭제delete 제2항에 있어서,3. The method of claim 2, 상기 폴리머코팅층의 두께는 0.1㎜～2.0㎜인 것을 특징으로 하는 엔진의 실린더라이너.The cylinder liner of the engine, characterized in that the thickness of the polymer coating layer is 0.1mm ~ 2.0mm.
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