KR101258367B1 - 내연기관용 오일 공급 시스템 - Google Patents

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KR101258367B1 KR1020110054342A KR20110054342A KR101258367B1 KR 101258367 B1 KR101258367 B1 KR 101258367B1 KR 1020110054342 A KR1020110054342 A KR 1020110054342A KR 20110054342 A KR20110054342 A KR 20110054342A KR 101258367 B1 KR101258367 B1 KR 101258367B1
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Abstract

본 발명은 오일 펌프(17), 열 교환기(19), 오일 공급 라인(18), 및 두 개의 오일 배출 라인(22, 23)을 구비하고, 오일 펌프(17)로부터 오일 공급 라인(18)을 통해 열 교환기(19)로 오일을 운반하며, 열 교환기로부터 두 개의 오일 배출 라인(22, 23)을 통해 오일을 운반하는, 내연기관용 오일 공급 시스템에 관한 것이다.
이러한 타입의 시스템에서, 본 발명에 따르면, 내연기관은 피스톤 엔진으로 구성되고, 열 교환기(19)는 물/오일 열 교환기로 구성되며, 하나의 오일 배출 라인(22)은 피스톤 엔진의 오일 분사 노즐(24)에 연결되고, 다른 오일 배출 라인(23)은 피스톤 엔진의 메인 오일 라인(26)에 연결된다.
이러한 타입의 오일 공급 시스템은 간단한 설계와 기능성을 특징으로 하고, 피스톤 엔진의 관련 부품들의 최적의 냉각과 윤활을 가능하게 한다.

Description

내연기관용 오일 공급 시스템{OIL SUPPLY SYSTEM FOR AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE}
본 발명은 오일 펌프, 열 교환기, 오일 공급 라인, 및 두 개의 오일 배출 라인을 구비하고, 오일 펌프로부터 오일 공급 라인을 통해 열 교환기로 오일을 운반하며, 열 교환기로부터 두 개의 오일 배출 라인을 통해 오일을 운반하는, 내연기관용 오일 공급 시스템에 관한 것이다.
이러한 타입의 오일 공급 시스템은 DE 제10 2005 048 019 A1호에 공지되어 있다. 여기서, 오일은 오일 탱크로부터 오일 펌프를 통해 개별 사용 장치로 공급되고, 개별 사용 장치로부터 복귀 라인을 통해 다시 오일 탱크로 안내된다. 이 때, 오일은 열 교환기 내에서 안내된다. 각각의 사용 장치로의 각각의 오일 공급 온도는, 개별 사용 장치들의 오일 배출 온도가 실질적으로 동일하게 되는 방식으로 폐회로 제어/개회로 제어된다.
피스톤 엔진으로 구성된 내연기관의 경우, 피스톤 엔진에 공급된 오일은 주로 피스톤 엔진의 가동 부품들을 윤활하는 역할을 한다. 또한, 오일은 피스톤 엔진의 높은 열부하 부품들을 냉각하는 역할을 할 수 있다. 냉각의 경우, 부품의 높은 열부하 영역에 오일을 분사하는 오일 분사 노즐들이 사용된다.
본 발명의 목적은 간단한 설계와 기능성으로 피스톤 엔진의 관련 부품들의 최적의 냉각과 윤활을 가능하게 하는, 피스톤 엔진을 위한 오일 공급 시스템을 제공하는 데 있다.
상기 목적은 청구범위 제1항의 특징부에 따라 구성된 오일 공급 시스템에 의해 달성된다.
따라서 본 발명에 따르면, 오일 공급 시스템은 피스톤 엔진으로 구성된 내연기관에 사용된다. 여기서, 열 교환기는 물/오일 열 교환기로 구성된다. 따라서, 열 교환기를 통해 흐르는 오일은 물에 의해 냉각된다. 특히, 피스톤 엔진의 냉각수를 이용하여 오일을 냉각한다. 피스톤 엔진은 특히 지상 차량의 부품이다. 지상 차량은 바람직하게 승용차이다.
본 발명에 따르면, 하나의 오일 배출 라인이 피스톤 엔진의 오일 분사 노즐에 연결된다. 오일 분사 노즐에 공급된 오일은 특히 피스톤 엔진의 피스톤을 냉각하는 역할을 하고, 선택적으로 추가로 실린더 내의 피스톤의 보어를 냉각하는 역할을 한다. 다른 오일 배출 라인이 피스톤 엔진의 메인 오일 라인에 연결된다. 그러므로, 이러한 다른 오일 배출 라인은 윤활될 피스톤 엔진의 가동 부품들로 이어진다. 예를 들어, 상기 가동 부품들은 메인 베어링, 캠축 베어링, 캠축 조정기, 실린더 헤드의 유압 보상 유닛, 연료 분사용 고압 펌프 등이다.
메인 오일 라인을 통해 윤활될 부품들은 오일 분사 노즐에 의해 냉각될 부품들과는 다른 열부하를 겪는다. 이러한 양상에서, 본 발명의 하나의 유리한 개선예는 열 교환기의 두 개의 출구를 제공하며, 상기 출구들은 메인 오일 라인에 연결된 오일 배출 라인보다 오일 분사 노즐에 연결된 오일 배출 라인을 통해 더 차가운 오일이 배출되는 방식으로 두 개의 오일 배출 라인에 배정되어 열 교환기의 상이한 영역들에 마련된다.
특정 작동 상태에서, 매우 높은 열부하에 경우에 따라 노출되는 피스톤 엔진의 부품들은 비교적 낮은 열부하에만 노출된다. 이 경우, 상기 부품들을 냉각할 필요가 없으므로, 이러한 양상에서 오일 분사 노즐에 연결된 오일 배출 라인을 밸브에 의해 차단하는 것이 가능하다. 밸브는 냉각 효과가 요구될 때에만 오일 배출 라인을 개방한다. 특성 맵에 기초해서 제어되는 두 개의 스위칭 가능한 오일 분사 노즐이 바람직하게 피스톤 엔진의 실린더마다 구비된다. 오일 펌프의 하류에서 오일 필터가 오일 펌프와 열 교환기 사이에 배치되면, 오일 공급 시스템이 구조상 특히 간단한 방식으로 설계된다. 따라서, 공통의 오일 공급 라인이 위치하는 지점에만 오일 필터를 구비하면 된다.
본 발명에 따른 오일 공급 시스템의 하나의 바람직한 변형예에 따르면, 오일 펌프의 하류에서 오일 공급 보조 라인은 열 교환기로부터 메인 오일 라인까지의 오일 배출 라인에 공급 라인을 연결한다. 추가로, 열 교환기에 연결된 오일 공급 라인 및 오일 공급 보조 라인을 통해 오일 흐름을 제어하는 서모스탯이 유리하게 제공된다. 서모스탯은 특히 워밍업 손실을 가능한 낮게 유지하는 것을 가능하게 한다. 그러므로, 피스톤 엔진의 기동 단계에서, 오일 펌프의 비교적 차가운 오일이 열 교환기를 통해 펌핑되는게 아니라, 열 교환기 전방에서 오일 공급 보조 라인을 통해 분기된다. 이로부터, 오일은 먼저 메인 오일 라인으로 바로 흐르고, 다음으로 열 교환기를 통해 오일 분사 노즐로 흐른다. 오일 분사 노즐에 연결된 밸브가 폐쇄되면, 오일은 열 교환기를 통과하지 않고, 오일은 전적으로 서모스탯으로부터, 그에 따라 오일 공급 보조 라인으로부터 메인 오일 라인으로 흐른다. 오일의 가열이 증가할 때에만, 서모스탯이 열 교환기로의 직접 액세스를 개방하고 오일 공급 보조 라인을 폐쇄한다.
메인 오일 라인의 오일의 온도와 압력을 측정하는 측정 장치가 유리하게 제공된다. 측정된 값은 엔진 제어기의 제어 장치로 전달된다.
피스톤 엔진은 특히 건식 섬프 윤활을 포함하는 피스톤 엔진이다. 이때, 오일은 건식 섬프로부터 흡입단들을 통해 오일 탱크로 운반되고, 오일 탱크는 연결 라인을 통해 오일 펌프에 연결된다. 그럼에도, 본 발명에 따른 오일 공급 시스템은 습식 섬프 윤활 수단에서도 사용될 수 있다.
그러므로, 오일 서모스탯이 오일 분사 노즐 오일과 엔진 윤활 오일의 온도 제어에 사용된다는 특별한 이점이 제공된다. 여기서, 오일 분사 노즐은 스위칭될 수 있다. 오일 분사 노즐을 위한 더 차가운 오일 온도 레벨은 열 교환기 출구의 두 개의 상이한 탭에 의해 엔진 윤활 오일을 위한 더 따뜻한 오일 온도 레벨까지 실현될 수 있다.
주행 작동 중 피스톤 냉각 최적화의 실질적인 기능상의 이점들은, 특성 맵에 기초해서 제어되고 실린더마다 마련된 두 개의 스위칭 가능한 오일 분사 노즐에 의해 제공되므로, 경량의 피스톤이 실현될 수 있고, 또한, 더 신속한 부품 가열의 결과인 미연소 배출(raw emission)의 개선을 토대로 촉매 변환기 가열 시간이 더 짧아진다. 또한, 더 신속한 워밍업은 피스톤 엔진의 연비를 향상시킨다.
본 발명의 다른 특징들은 종속항, 첨부 도면, 및 도면에 나타난 실시예의 상세한 설명에서 유래하지만, 이에 제한되지 않는다.
본 발명에 따르면, 간단한 설계와 기능성으로 피스톤 엔진 부품들의 최적의 냉각과 윤활을 가능하게 하는 오일 공급 시스템이 제공될 수 있다.
도 1은 박서 엔진으로 구성된 내연기관을 위한 본 발명에 따른 오일 공급 시스템의 회로도를 도시한다.
여섯 개의 실린더를 구비하며 건식 섬프 윤활을 포함하는 박서 엔진을 위한 여섯 개의 크랭크케이스(1, 2, 3, 4, 5, 6)가 도시되고, 6개의 크랭크케이스 각각에는 흡입단(7)이 배정된다. 또한, 박서 엔진의 오일 섬프(9)로부터 오일을 흡입하는 다른 흡입단(8)이 제공된다. 마지막으로, 두 개의 실린더 헤드(10, 11)에는 각각의 경우 두 흡입단(12, 13)이 각각 배정된다. 한 흡입단(12)은 실린더 헤드(10)의 전방에 배치되고 다른 흡입단(12)은 실린더 헤드(10)의 후방에 배치되어 상기 실린더 헤드로부터 오일을 흡입한다. 이에 상응하게, 한 흡입단(13)은 실린더 헤드(11)의 전방에 배치되고 다른 흡입단(13)은 실린더 헤드(11)의 후방에 배치된다.
흡입단들(7, 8, 12, 13)은, 공통의 오일 수집 라인(14)으로 그리고, 상기 오일 수집 라인으로부터 오일 탱크(15)로 오일을 흡입한다. 연결 라인(16)이 오일 탱크(15)의 바닥으로부터 조절식 오일 펌프(17)로 이어지고, 상기 오일 펌프는 연결 라인(16)으로부터 오일을 흡입하여 오일 공급 라인(18)으로 공급한다. 상기 오일 공급 라인(18)은 물/오일 열 교환기로 구성된 열 교환기(19)에 오일 펌프(17)를 연결한다. 열 교환기(19)로의 급수 라인을 도면 부호 20으로 나타내고, 열 교환기(19)로부터의 배수 라인을 도면 부호 21로 나타내었다. 상기 두 라인(20, 21)은 박서 엔진의 냉각수 회로의 부품을 형성한다.
열 교환기(19)는 두 오일 배출 라인(22, 23)에 연결된다. 두 오일 배출 라인(22, 23)에 배정된 열 교환기(19)로부터의 두 출구는 열 교환기(19)의 상이한 영역들에 배치된다. 이는 오일 배출 라인(22)을 통해 배출된 오일이 오일 배출 라인(23)을 통해 배출된 오일보다 더 차갑게 되는 방식으로 이루어진다. 오일 배출 라인(22)은 오일 분사 노즐(24)에 연결되며, 특성 맵에 기초해서 제어되는 방식으로 스위칭될 수 있는 두 개의 오일 분사 노즐(24)이 실린더마다 구비된다. 각각의 개별 오일 분사 노즐(24)은 해당 밸브(25)에 의해 차단될 수 있고, 간략화를 이유로 밸브(25)를 구비한 하나의 오일 분사 노즐(24)만이 도면에 도시된다. 상기 밸브(25)는 오일 배출 라인(22)을 통한 흐름을 차단하는 위치 및 상기 흐름을 개방하는 위치 사이에서 전기적으로 스위칭될 수 있다. 오일이 오일 분사 노즐(24)에 운반되면, 상기 오일 분사 노즐은 박서 엔진의 해당 피스톤에 오일을 분사해서 이를 냉각한다. 오일은 또한 선택적으로 각각의 피스톤의 실린더 보어의 냉각을 위해 보어에도 분사된다.
열 교환기(19)에서 나온 다른 오일 배출 라인(23)은 박서 엔진의 메인 오일 라인(26)에 연결된다. 그러므로, 박서 엔진의 관련 부품들의 윤활, 특히 메인 베어링, 캠축 베어링, 캠축 조정기, 실린더 헤드의 유압 보상 유닛, 연료 분사용 고압 펌프와 같은 회전 부품들의 윤활이 상기 오일 배출 라인(23)을 통해 이루어진다.
오일 펌프(17)의 하류의 오일 공급 라인(18)에 오일 필터(27)가 배정되고, 오일 필터(27)의 하류의 오일 공급 라인(18)에 서모스탯(28)이 배정된다. 서모스탯(28)의 영역에서, 오일 배출 라인(23)에 연결되는 오일 공급 보조 라인(29)이 오일 공급 라인(18)으로부터 분기된다. 박서 엔진의 워밍업 단계에서, 서모스탯(28)은 오일 흐름을 제어하는 역할을 한다. 비교적 차가운 엔진의 경우, 오일이 펌프(17)로부터 오일 공급 라인(18)과 오일 공급 보조 라인(29)을 통해 오일 배출 라인(23)으로 운반되고, 이 경우 오일은 한편으로 오일 공급 보조 라인(29)과 오일 배출 라인(23)의 연결점으로부터 메인 오일 라인(26)으로, 다른 한편으로 오일 배출 라인(23)을 통해 열 교환기(19)로, 그리고 열 교환기로부터 오일 배출 라인(22)을 통해 오일 분사 노즐(24)로 흐르는 것이 가능하다. 더 높은 오일 온도의 경우, 오일 공급 보조 라인(29)이 서모스탯(28)을 통해 폐쇄되고, 오일은 전적으로 오일 펌프(17)로부터 오일 공급 라인(18)을 통해 열 교환기(19)에 공급되고, 열 교환기로부터 오일 배출 라인들(22, 23)로 분기되어 이들을 통해 오일 분사 노즐(24) 또는 메인 오일 라인(26)으로 흐른다.
오일 배출 라인(23)과 오일 공급 보조 라인(29)의 접합점의 하류에 오일 펌프(17)와 오일 배출 라인(23) 사이의 연결 라인(30)이 파선으로 도시된다. 펌프(17)를 제어하기 위한 기준 압력이 이 연결 라인을 통해 측정된다. 연결 라인(30)과 오일 배출 라인(23)의 접합점의 하류에 센서(31)가 배치되고, 이 센서는 엔진의 제어 장치를 위해 오일 온도와 오일 압력을 측정한다.
오일 분사 노즐(24)과 메인 오일 라인(26)을 통해 배출된 엔진 오일은 크랭크케이스(1 내지 6), 오일 섬프(9), 및 실린더 헤드(10, 11)에 수집되므로 박서 엔진의 오일 회로는 폐쇄된다.
1, 2, 3, 4, 5, 6 : 크랭크케이스
7, 8 : 흡입단
9 : 오일 섬프
10, 11 : 실린더 헤드
12, 13 : 흡입단
14 : 오일 수집 라인
15 : 오일 탱크
16 : 연결 라인
17 : 오일 펌프
18 : 오일 공급 라인
19 : 열 교환기
20 : 급수 라인
21 : 배수 라인
22, 23 : 오일 배출 라인
24 : 오일 분사 노즐
25 : 밸브
26 : 메인 오일 라인
27 : 오일 필터
28 : 서모스탯
29 : 오일 공급 보조 라인
30 : 연결 라인
31 : 센서

Claims (11)

  1. 오일 펌프(17), 열 교환기(19), 오일 공급 라인(18), 및 두 개의 오일 배출 라인(22, 23)을 구비하고, 오일 펌프(17)로부터 오일 공급 라인(18)을 통해 열 교환기(19)로 오일을 운반하며, 열 교환기로부터 두 개의 오일 배출 라인(22, 23)을 통해 오일을 운반하는, 내연기관용 오일 공급 시스템에 있어서,
    내연기관은 피스톤 엔진으로 구성되고, 열 교환기(19)는 물 및 오일 열 교환기로 구성되며, 하나의 오일 배출 라인(22)은 피스톤 엔진의 오일 분사 노즐(24)에 연결되고, 다른 오일 배출 라인(23)은 피스톤 엔진의 메인 오일 라인(26)에 연결되는 것을 특징으로 하는, 내연기관용 오일 공급 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 오일 펌프(17)의 하류에서 오일 펌프와 열 교환기(19) 사이에 오일 필터(27)가 배치되는 것을 특징으로 하는, 내연기관용 오일 공급 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 오일 펌프(17)의 하류에서 오일 공급 보조 라인(29)이 열 교환기(19)로부터 메인 오일 라인(26)까지의 오일 배출 라인(23)에 오일 공급 라인(18)을 연결하는 것을 특징으로 하는, 내연기관용 오일 공급 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 열 교환기(19)로의 오일 공급 라인(18) 및 오일 공급 보조 라인(29)을 통해 오일 흐름을 제어하는 서모스탯(28)을 구비하는 것을 특징으로 하는, 내연기관용 오일 공급 시스템.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 오일 배출 라인(22)은 밸브(25)에 의해 오일 분사 노즐(24)에 대해 차단될 수 있는 것을 특징으로 하는, 내연기관용 오일 공급 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 특성 맵에 기초해서 제어되는 방식으로 스위칭될 수 있는 두 개의 오일 분사 노즐(24)이 피스톤 엔진의 실린더마다 구비되는 것을 특징으로 하는, 내연기관용 오일 공급 시스템.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 두 개의 오일 배출 라인(22, 23)에 배정된 열 교환기(19)로부터의 두 개의 출구가 열 교환기(19)의 상이한 영역들에 배치되고, 메인 오일 라인(26)에 연결된 오일 배출 라인(23)보다 오일 분사 노즐(24)에 연결된 오일 배출 라인(22)에 더 차가운 오일이 유입되는 것을 특징으로 하는, 내연기관용 오일 공급 시스템.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 오일 배출 라인(23) 또는 메인 오일 라인(26)의 오일의 온도와 압력을 측정하는 측정 장치(31)를 구비하는 것을 특징으로 하는, 내연기관용 오일 공급 시스템.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 피스톤 엔진은 건식 섬프 윤활을 포함하는 것을 특징으로 하는, 내연기관용 오일 공급 시스템.
  10. 제9항에 있어서, 오일은 건식 섬프로부터 흡입단들(7, 8, 12, 13)을 통해 오일 탱크(15)로 운반되고, 오일 탱크(15)는 연결 라인(16)을 통해 오일 펌프(17)에 연결되는 것을 특징으로 하는, 내연기관용 오일 공급 시스템.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서, 피스톤 엔진은 박서 엔진인 것을 특징으로 하는, 내연기관용 오일 공급 시스템.
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