KR101219693B1

KR101219693B1 - 실린더 헤드의 냉각수 라인 구조

Info

Publication number: KR101219693B1
Application number: KR1020070071195A
Authority: KR
Inventors: 김형현
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2007-07-16
Filing date: 2007-07-16
Publication date: 2013-01-09
Also published as: KR20090007950A

Abstract

본 발명은 실린더 헤드의 냉각수 라인 구조에 관한 것으로서, 특히, 한 쌍의 헤드냉각수재킷 사이의 냉각수 순환이 이루어지기 위한 실린더 헤드의 냉각수 라인 구조에 있어서, 한 쌍의 헤드냉각수재킷을 상호 연결하는 제1연결파이프와, 제1연결파이프에 연통되어 라디에이터의 냉각라인에 연결되는 제2연결파이프와, 일단이 제1연결파이프에서 분기되고 타단이 워터펌프의 냉각라인에 연결되는 제3연결파이프로 구성되는 실린더 헤드 아웃렛파이프; 이지알 쿨러의 냉각라인에 연결되는 제1경로파이프와, 히터의 냉각라인과 연결되는 제2경로파이프와, 제1 및 제2경로파이프를 상호 연결하며 제1연결파이프에 일체로 형성되는 제3경로파이프 및, 일단이 제3경로파이프에서 분기되어 연결되고 타단이 워터펌프의 냉각라인에 연결되는 제4경로파이프로 구성되는 냉각계 아웃렛파이프를 포함하는 구성으로, 실린더 헤드에 냉각수 라인이 실린더 헤드에 합리적으로 배치되어, 열간운전과 냉간운전과 같은 유동적인 운전 조건에 따라 냉각수의 유동이 원활하게 이루어지고, 엔진의 레이아웃과 설계적인 측면을 향상시킬 수 있는 특징이 있다.

실린더 헤드, 워터펌프, 헤드냉각수재킷, 이지알쿨러

Description

실린더 헤드의 냉각수 라인 구조{Cooling water line structure of cylinder head}

본 발명은 실린더 헤드의 냉각수 라인 구조에 관한 것으로서, 한 쌍의 헤드냉각수재킷을 상호 연결하는 실린더 헤드 아웃렛파이프와, 이지알 쿨러 및 히터의 냉각라인과 연결되는 냉각계 아웃렛파이프가 실린더 헤드에 효과적으로 배치되어 열간운전과 냉간운전과 같은 유동적인 운전 조건에 따라 냉각수의 유동이 원할하게 이루어지도록 하고, 엔진의 레이아웃과 설계적인 측면을 향상시킬 수 있는 실린더 헤드의 냉각수 라인 구조에 관한 것이다.

일반적으로 자동차 엔진의 냉각장치는 모든 주행조건과 전속도 범위에 걸쳐서 기관의 과열을 방지하고 정상 작동온도에 이르게 하기 위한 것으로, 냉각수를 워터펌프에 통해 엔진(실린더 블록 및 실린더헤드)과 라디에이터 등으로 강제순환시키고 있다.

도 1은 종래의 일반적인 차량 엔진 냉각회로도를 나타낸 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 엔진 냉각수(도면에서 냉각수 흐름을 가는 실선으로 표시)가 정상작동온도에 도달하지 않을 경우, 서모스탯(2)은 닫히고 서모스 탯(2)의 바이패스회로만 열리게 되어, 냉각수는 라디에이터(4)로 흐르지 못하고 엔진 내부에서만 순환한다.

여기서, 냉각수는 워터펌프(6)에 의하여 실린더 블럭(8)과 실린더 헤드(10)를 순차적으로 순환한 다음, 서모스탯(2)을 경유하여 다시 워터펌프(6)로 순환하게 되는데, 이 경우 실린더헤드(10)를 순환하는 일부 냉각수는 별도의 냉각수호스를 통해 냉각수 디스트리뷰터(12)에서 분기되어 일방으로는 히터(14)의 열교환기를 거쳐서 다시 워터펌프(6)로 유입되고, 타방으로는 스로틀바디(16)를 경유하여 서지탱크(18)로 흐르게 된다.

즉, 엔진 냉시동시의 워엄 업 기간 중에는 냉각수가 라디에이터(4)로 흐르는 것을 차단하고 냉각수를 실린더 블록(8)과 실린더 헤드(10)내에서 순환되도록 함으로써 엔진이 신속하게 정상작동온도에 도달하도록 하는 것이다.

상기한 과정을 거치면서 엔진이 가열되어 정상작동온도에 이르게 되면, 서모스탯(2)이 열려 서모스탯(2)으로부터 워터펌프(6)측으로의 바이패스 회로는 차단된다. 이에 따라, 실린더 블럭(8)과 실린더 헤드(10)에서 뜨거워진 냉각수(도면에서 굵은 실선으로 표시)는 서모스탯(2)을 통해 라디에이터(4)로 유입되고, 라디에이터(4)를 통과하면서 냉각된 다음 워터펌프(6)에 의하여 다시 실린더 블록(8)과 실린더 헤드(10)로 순환된다. 이 경우에도 전술한 엔진워엄 업 기간중에 마찬가지로 실린더 헤드(10)를 순환하는 일부 냉각수는 히터(14)와 스로틀바디(16)를 순환하여 각각 워터펌프(6)와 서지탱크(18)로 순환된다.

그러나, 이러한 종래 기술은 엔진의 레이아웃을 구성하는 냉각계 부품의 냉각라인의 형성이 엔진의 외관을 복잡하게 하고 타 부품의 설계에 제약 조건으로 작용하는 경우가 빈번하게 발생된다는 문제가 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 엔진의 레이아웃과 설계적인 측면이 향상되도록 실린더 헤드에 냉각수 라인을 효과적으로 배치하여, 열간운전과 냉간운전과 같은 유동적인 운전 조건에 따라 냉각수의 유동이 원활하게 이루어지게 하는 실린더 헤드의 냉각수 라인 구조를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 한 쌍의 헤드냉각수재킷 사이의 냉각수 순환이 이루어지기 위한 실린더 헤드의 냉각수 라인 구조에 있어서, 상기 한 쌍의 헤드냉각수재킷을 상호 연결하는 제1연결파이프와, 상기 제1연결파이프에 연통되어 라디에이터의 냉각라인에 연결되는 제2연결파이프와, 일단이 상기 제1연결파이프에서 분기되고 타단이 워터펌프의 냉각라인에 연결되는 제3연결파이프로 구성되는 실린더 헤드 아웃렛파이프; 이지알 쿨러의 냉각라인에 연결되는 제1경로파이프와, 히터의 냉각라인과 연결되는 제2경로파이프와, 상기 제1 및 제2경로파이프를 상호 연결하며 상기 제1연결파이프에 일체로 형성되는 제3경로파이프 및, 일단이 제3경로파이프에서 분기되어 연결되고 타단이 워터펌프의 냉각라인에 연결되는 제4경로파이프로 구성되는 냉각계 아웃렛파이프를 포함한다.

이때, 상기 제4경로파이프에는 상기 라디에이터를 통해 냉각된 냉각수의 유 입을 선택적으로 차단하는 온오프밸브가 구비될 수 있다.

본 발명에 의하면, 냉각수 온도와 무관하게 유동이 이루어지는 부분과 냉각수 온도에 따라 선택적으로 유동되는 부분을 실린더 헤드에 배치하여, 엔진의 레이아웃과 설계적인 측면을 향상시킬 수 있다는 이점이 있다.

또한. 본 발명은 실린더 헤드에 냉각수 라인이 실린더 헤드에 합리적으로 배치되어, 열간운전과 냉간운전과 같은 유동적인 운전 조건에 따라 냉각수의 유동이 원할하게 이루어질 수 있다는 이점이 있다.

첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 실린더 헤드의 냉각수 라인 구조의 사시도를 나타낸 도면이고, 도 3a 및 도 3b는 열간운전 또는 냉간운전시 본 발명에 따른 실린더 헤드의 냉각수 라인 구조의 실린더 헤드 아웃렛파이프에서 유동되는 냉각수 흐름을 나타낸 도면이며, 도 4는 본 발명에 따른 실린더 헤드의 냉각수 라인 구조의 부분 상세하게 나타낸 도면이다.

도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명은 한 쌍의 헤드냉각수재킷을 상호 연결하는 실린더 헤드 아웃렛파이프(100)와, 이지알 쿨러 및 히터의 냉각라인과 연결되는 냉각계 아웃렛파이프(200)가 실린더 헤드에 효과적으로 배치되는 구조이다.

구체적으로, 자동차의 실린더 헤드에는 과열을 방지하고 정상 작동온도를 유 지하도록 하는 냉각계 회로가 구성되는데, 이러한 냉각계 회로가 냉간운전이나 열간운전 조건에 합당하게 냉각수를 유동하도록, 본 발명에 따른 실린더 헤드에는 한 쌍의 헤드냉각수재킷(310),(320)에 실린더 헤드 아웃렛파이프(100)가 설치되고, 이지알 쿨러, 오일 쿨러 및 히터의 냉각라인에 연결되는 냉각계 아웃렛파이프(200)가 상기 실린더 헤드 아웃렛파이프(100)와 인접하게 배치된다.

상기 실린더 헤드 아웃렛파이프(100)는 좌측헤드냉각수재킷(310)과 우측헤드냉각수재킷(320)으로 구성되는 한 쌍의 헤드냉각수재킷(310),(320)을 상호 연결하여 이들 간의 냉각수 흐름이 이루어지도록 하는 바, 이러한 실린더 헤드 아웃렛파이프(100)는 상기 한 쌍의 헤드냉각수재킷을 상호 연결하는 제1연결파이프(110)와, 일단이 상기 제1연결파이프(110)의 중앙부에 연결되고 타단이 라디에이터의 냉각라인에 연결되는 제2연결파이프(120)와, 일단이 상기 제1연결파이프(110)에서 분기되어 연결되고 타단이 상기 워터펌프(330)의 냉각라인에 연결되는 제3연결파이프(130)로 구성된다.

특히, 열간운전의 경우 상기 좌측헤드냉각수재킷(310)과 우측헤드냉각수재킷(320)의 냉각수는 상기 제1연결파이프(110)를 통해 레디에이터의 냉각라인이 연결된 제2연결파이프(120)로 이동됨에 따라, 고온의 냉각수는 상기 레디에이터에 의해 냉각되고(도 3a 참고), 냉간운전의 경우 상기 레디에이터의 작동이 정지됨에 따라 상기 우측헤드냉각수재킷(320)의 냉각수는 상기 제1연결파이프(110)를 통해 워터펌프(330)의 냉각라인이 제3연결파이프(130)로 이동되어 히터(미도시)에 의해 가열된다(도 3b 참고).

한편, 상기 냉각계 아웃렛파이프(200)는 이지알(EGR)쿨러, 오일쿨러 또는 히터의 냉각라인과 연결되는 것으로, 이지알 쿨러의 냉각라인에 연결되는 제1경로파이프(210)와, 히터의 냉각라인과 연결되는 제2경로파이프(220)와, 상기 제1경로파이프(210)와 제2경로파이프(220)를 사이를 상호 연결하며 상기 1연결파이프에 일체로 형성되는 제3경로파이프(230) 및, 일단이 제3경로파이프(230)에서 분기되어 연결되고 타단이 워터펌프(330)의 냉각라인에 연결되는 제4경로파이프(240)로 구성된다.

이때, 상기 제4경로파이프(240)에는 열간운전 또는 냉간운전시 상기 라디에이터로부터 이동되어 온 냉각수를 워터펌프(330)로 선택적으로 유입시키기 위한 온오프밸브(231)가 구비된다. 즉, 상기 온오프밸브(231)는 열간운전시 상기 라디에이터에서 냉각된 냉각수가 워터펌프(330)로 유동되도록 하고, 냉간유동시 상기 제4경로파이프(240)에서 이동된 냉각수가 상기 워터펌프(330)로 유동되도록 한다.

이러한 냉각계 아웃렛파이프(200)는 상기 실린더 헤드 아웃렛파이프(100)와 인접하게 배치되어 엔진의 레이아웃을 구성하는 냉각계 부품의 냉각라인의 형성이 엔진의 외관에 심플하게 배치됨에 따라 타 부품과의 배치 설계에 있어서, 공간 활용이 효과적으로 이루어지도록 하는 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실린더 헤드의 냉각수 라인 구조의 경우 한 쌍의 헤드냉각수재킷(310),(320)을 상호 연결하는 실린더 헤드 아웃렛파이프(100)와, 이지알 쿨러 및 히터의 냉각라인과 연결되는 냉각계 아웃렛파이프(200)가 실린더 헤드에 효과적으로 배치되어 열간운전과 냉간운전과 같은 유동적인 운전 조건에 따 라 냉각수의 유동이 원할하게 이루어지도록 하고, 엔진의 레이아웃과 설계적인 측면을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.

이로써, 엔진의 레이아웃을 구성하는 냉각계 부품의 냉각라인의 형성이 엔진의 외관을 복잡하게 하고 타 부품의 설계에 제약 조건으로 작용하는 경우가 빈번하게 발생되는 종래 기술의 문제를 본 발명은 해결할 수 있다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진자에게 있어서 자명할 것이다.

도 1은 종래의 일반적인 차량 엔진 냉각회로도.

도 2는 본 발명에 따른 실린더 헤드의 냉각수 라인 구조를 도시한 사시도.

도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 실린더 헤드의 냉각수 라인 구조의 실린더 헤드 아웃렛파이프에서 유동되는 냉각수 흐름을 나타낸 상태도.

도 4는 본 발명에 따른 실린더 헤드의 냉각수 라인 구조의 부분 상세도.

※도면의 주요 부분에 대한 부호설명※

100 : 실린더 헤드 아웃렛파이프 110 : 제1연결파이프

120 : 제2연결파이프 130 : 제3연결파이프

200 : 냉각계 아웃렛파이프 210 : 제1경로파이프

220 : 제2경로파이프 230 : 제3경로파이프

310 : 좌측 헤드냉각수재킷 320 : 우측 헤드냉각수재킷

330 : 워터펌프

Claims

한 쌍의 헤드냉각수재킷 사이의 냉각수 순환이 이루어지기 위한 실린더 헤드의 냉각수 라인 구조에 있어서,

상기 한 쌍의 헤드냉각수재킷을 상호 연결하는 제1연결파이프(110)와, 상기 제1연결파이프(110)에 연통되어 라디에이터의 냉각라인에 연결되는 제2연결파이프(120)와, 일단이 상기 제1연결파이프(110)에서 분기되고 타단이 워터펌프의 냉각라인에 연결되는 제3연결파이프(130)로 구성되는 실린더 헤드 아웃렛파이프(100);

이지알 쿨러의 냉각라인에 연결되는 제1경로파이프(210)와, 히터의 냉각라인과 연결되는 제2경로파이프(220)와, 상기 제1 및 제2경로파이프(210),(220)를 상호 연결하며 상기 제1연결파이프(110)에 일체로 형성되는 제3경로파이프(230) 및, 일단이 상기 제3경로파이프(230)에서 분기되어 연결되고 타단이 워터펌프의 냉각라인에 연결되는 제4경로파이프(240)로 구성되는 냉각계 아웃렛파이프(200)를 포함하는 것을 특징으로 하는 실린더 헤드의 냉각수 라인 구조.
제1항에 있어서, 상기 제4경로파이프(240)에는 상기 라디에이터를 통해 냉각된 냉각수의 유입을 선택적으로 차단하는 온오프밸브(231)가 구비되는 것을 특징으로 하는 실린더 헤드의 냉각수 라인 구조.