KR101262274B1

KR101262274B1 - 차량용 엔진오일순환장치

Info

Publication number: KR101262274B1
Application number: KR1020110119756A
Authority: KR
Inventors: 김원배
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2011-11-16
Filing date: 2011-11-16
Publication date: 2013-05-08
Also published as: DE102012106006A1; US20130118439A1

Abstract

본 발명은 차량용 엔진오일순환장치에 관한 것으로, 엔진 시동 직후 오일섬프(11)내 엔진오일의 온도를 빠른 시간내에 원하는 설정온도까지 상승시킬 수 있게 되고, 이를 통해 엔진 시동 직후 빠른 시간내에 적절한 점도를 갖는 엔진오일을 엔진 윤활계(16)로 공급할 수 있도록 된 것이다.

Description

차량용 엔진오일순환장치{ENGINE OIL CIRCULATION APPARATUS FOR VEHICLE}

본 발명은 차량용 엔진오일순환장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 엔진 시동 직후 빠른 시간내에 엔진 윤활계로 최적의 점도를 가진 엔진오일을 공급할 수 있도록 된 차량용 엔진오일순환장치에 관한 기술이다.

고유가에 대한 대책으로 내연기관의 연비향상은 완성차 업계의 최대 화두가 되고 있으며, 일반 소비자들도 차량 구매시 연비를 우선적으로 고려하고 있다.

완성차 업계에서 연비를 개선하기 위해 개발되고 있는 여러가지 방안 중 엔진오일을 개선하는 방안이 활발하게 연구 중이다.

엔진오일은 엔진 부품의 마모를 방지하는 윤활기능과 연소 중 발생하는 열로부터 엔진을 냉각하는 두 가지 역할을 수행한다.

하지만, 엔진오일 자체가 점성을 갖는 유체이므로 점도가 높으면 엔진 윤활계에 엔진오일을 순환시키기 위해 작동하는 오일펌프에 부하를 가하게 되며, 이로 인해 오일펌프는 더 큰 동력이 필요하게 됨으로써 용량이 큰 오일펌프를 사용할 수 밖에 없는 문제가 발생하게 된다.

또한, 엔진오일의 점도가 높으면 엔진 윤활계 부품의 작동에 저항으로 작용하게 됨으로써 엔진 동력을 소모하는 문제가 발생하게 된다.

이러한 연유로 연비개선을 위해 엔진오일에 첨가제를 추가하여 점도를 낮추고 있는 추세이나, 일반 소비자들의 유지비를 증가시킬 우려가 있고, 또한 다른 엔진오일의 물성에까지 영향을 주게 됨으로써 엔진 내구성에 영향을 줄 수 있는 단점이 있다.

따라서, 엔진오일 자체의 물성을 변경하는 것보다 시동 초기 엔진오일을 빨리 가열해서 점도를 빨리 낮추고, 이를 통해 연비를 개선하는 방안이 검토되고 있는 중이다.

도 1에는 연비를 개선하기 위한 종래의 엔진오일순환장치에 대한 구성이 도시되어 있는 바, 종래의 장치는 오일펌프(1)의 후단에 엔진오일의 온도에 따라 유로를 변경하는 오일서모스탯(2)을 설치하고, 상기 오일서모스탯(2)→오일쿨러(3)→오일필터(4)→엔진 윤활계(5)→오일섬프(6)→오일펌프(1)→오일서모스탯(2)은 메인유로(7)로 연결하고, 상기 오일서모스탯(2)과 오일필터(4)는 바이패스유로(8)로 연결한 구성이다.

상기와 같은 장치는 시동 초기 엔진오일의 온도가 설정온도가 되기 전까지는 오일펌프(1)에 의해 압송된 엔진오일이 바이패스유로(8)를 통해 오일필터(4)를 경유한 후 엔진 윤활계(5)로 공급되고, 일정시간 경과 후 엔진오일의 온도가 설정온도가 되면 오일서모스탯(2)의 작동에 의해 오일펌프(1)에 의해 압송된 엔진오일이 바이패스유로(8)를 통과하지 않고 메인유로(7)를 통과해서 오일쿨러(3)와 오일필터(4)를 경유한 후 엔진 윤활계(5)로 공급되는 구성이다.

상기 오일쿨러(3)는 엔진오일의 과열을 방지하기 위한 것으로, 엔진오일이 과열되면 점도가 너무 낮아지게 됨으로써 윤활기능이 저하되는 단점이 있다.

상기 오일쿨러(3)를 통과해서 엔진 윤활계(5)로 공급되는 엔진오일의 온도가 다시 설정온도 이하가 되면, 엔진오일은 오일서모스탯(2)에서 오일쿨러(3)로 가는 메인유로(7)를 통과하지 않고 다시 오일서모스탯(2)에서 바이패스유로(8)를 통해 오일필터(4)로 직접 통과하게 된다.

그러나, 상기와 같은 종래의 장치는 엔진 윤활계(5)를 통과하면서 가열된 엔진오일이 오일섬프(6)내의 엔진오일과 직접 혼합되면서 냉각이 이루어진 후 다시 엔진 윤활계(5)로 공급되는 구성이기에, 엔진 시동 직후 오일섬프(6) 내 엔진오일이 충분히 가열되지 전까지는 많은 시간이 소요되는 단점이 있고, 특히 엔진 윤활계(5)로 공급되는 엔진오일은 온도가 낮고 점도가 낮은 오일이 공급될 수밖에 없으며, 이로 인해 연비 손실이 발생하고 엔진 습동 부품간 윤활이 원활치 않음에 따라 이상 소음이 발생하는 단점이 있었다.

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

이에 본 발명은 상기와 같은 단점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 엔진 시동 직후 오일섬프내의 엔진오일이 충분히 가열되기 전까지는 엔진 윤활계를 통과하면서 가열된 엔진오일이 오일펌프로 바로 공급되는 구성을 갖도록 하고, 오일섬프내의 엔진오일이 충분히 가열된 후에는 엔진 윤활계를 통과한 엔진오일이 오일섬프로 리턴된 후 오일펌프로 공급되는 구성을 갖도록 함으로써, 엔진 시동 직후 빠른 시간내에 엔진 윤활계로 공급되는 엔진오일의 점도를 낮출 수 있도록 하고, 이를 통해 연비향상 및 엔진 윤활계 부품의 이상 소음 발생을 없앨 수 있는 차량용 엔진오일순환장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 발명 차량용 엔진오일순환장치는, 오일섬프에 고정되게 설치된 오일드레인트레이; 상기 오일드레인트레이의 저부에 고정 설치되어서 상기 오일섬프내 엔진오일의 온도에 따라 엔진오일의 이동경로를 변경하는 오일서모스탯; 엔진오일이 상기 오일섬프→오일펌프→오일쿨러→오일필터→엔진 윤활계→상기 오일드레인트레이→상기 오일서모스탯→상기 오일섬프를 순환하는 메인유로; 및 상기 오일드레인트레이와 상기 오일펌프를 연결하는 바이패스유로;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 장치는 상기 오일펌프와 상기 오일쿨러를 연결하는 상기 메인유로에 연결되도록 설치되어서 엔진오일의 온도에 따라 엔진오일의 이동경로를 변경하는 서포트오일서모스탯; 및 상기 서포트오일서모스탯과 상기 오일필터를 연결하는 서포트바이패스유로;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 오일드레인트레이에는 상기 오일섬프로 엔진오일을 배출하기 위한 다수개의 오일통과구멍이 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 오일서모스탯은 상기 오일섬프내 엔진오일속에 잠기도록 설치된 것이 바람직하다.

상기 오일서모스탯은 상기 오일드레인트레이와 연결된 제1유로, 상기 오일섬프로 연결되는 제2유로, 상기 오일펌프로 연결되는 제3유로를 구비한 하우징; 상기 제1유로를 통해서 유입된 엔진오일이 상기 제2유로나 또는 상기 제3유로를 통해서 빠져나갈 수 있도록 상기 하우징내에 이동 가능하게 설치된 밸브부재; 및 상기 하우징과 상기 밸브부재에 양단이 연결되도록 설치되고 엔진오일의 온도에 따라 길이가 수축되거나 또는 길어지면서 상기 밸브부재를 이동시키는 왁스(wax)형 밸브막대를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 오일서모스탯은 상기 하우징과 상기 밸브부재에 양단이 지지되도록 설치되어서 상기 밸브막대가 수축될 때에 상기 밸브부재를 복귀시키도록 탄성력을 제공하는 밸브스프링을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 차량용 엔진오일순환장치에 의하면, 엔진 시동 직후 오일섬프내 엔진오일의 온도를 빠른 시간내에 원하는 설정온도까지 상승시킬 수 있게 되고, 이를 통해 엔진 시동 직후 빠른 시간내에 적절한 점도를 갖는 엔진오일을 엔진 윤활계(16)로 공급할 수 있게 됨에 따라, 연비향상 및 엔진 윤활계 습동 부품의 이상 소음 발생을 없앨 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 엔진오일순환장치를 설명하기 위한 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진오일순환장치의 도면,
도 3은 본 발명 엔진오일순환장치에서 사용되는 오일서모스탯을 설명하기 위한 도면,
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 엔진오일순환장치의 도면이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 차량용 엔진오일순환장치에 대해 살펴본다.

본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 엔진오일순환장치는 도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이 엔진오일이 보관된 오일섬프(11)와, 상기 오일섬프(11)에 고정되게 설치된 오일드레인트레이(12)와, 상기 오일드레인트레이(12)의 저부에 고정 설치되어서 상기 오일섬프(11)내 엔진오일의 온도에 따라 엔진오일의 이동경로를 변경하는 오일서모스탯(13)과, 상기 오일섬프(11)내의 엔진오일을 압송하는 오일펌프(14)와, 상기 오일펌프(15)를 통과한 엔진오일의 온도를 감압시키는 오일쿨러(15)와, 상기 오일쿨러(15)를 통과한 엔진오일이 엔진 윤활계(16)로 공급되기 전 엔진오일에 포함된 불순물을 제거하는 오일필터(17)와, 엔진오일이 오일섬프(11)→오일펌프(14)→오일쿨러(15)→오일필터(17)→엔진 윤활계(16)→오일드레인트레이(12)→오일서모스탯(13)→상기 오일섬프(14)를 순환하는 메인유로(18)와, 상기 오일드레인트레이(13)와 상기 오일펌프(14)를 연결하는 바이패스유로(19)를 포함하여 이루어진 구성이다.

여기서, 상기 오일드레인트레이(12)에는 상기 오일섬프(11)로 엔진오일을 배출하기 위한 다수개의 오일통과구멍(12a)이 형성된다.

즉, 엔진 윤활계(16)를 통과하면서 가열된 엔진오일은 오일드레인트레이(12)로 배출되는데, 상기 오일드레인트레이(12)로 배출된 엔진오일의 대부분은 메인유로(18)를 통해 오일섬프(14)로 리턴되거나 또는 바이패스유로(19)를 통해 오일펌프(14)로 이동하게 되고, 나머지 일부의 엔진오일은 오일통과구멍(12a)을 통해 오일섬프(11)로 직접 배출된다.

엔진 시동 직후 오일섬프(11)내의 엔진오일 온도가 설정온도에 도달하지 않은 상황에서 오일드레인트레이(12)의 엔진오일이 오일서모스탯(13)의 작동에 의해 오일섬프(14)로 리턴되지 않고 바이패스유로(19)를 통해 오일펌프(14)로 이동하는 상황일 때, 상기 오일드레인트레이(12)의 엔진오일 중 일부가 오일통과구멍(12a)을 통해 오일섬프(11)로 직접 배출되면, 상기 오일섬프(11)내의 엔진오일은 엔진 윤활계(16)를 통과하면서 가열된 엔진오일과 혼합됨으로써 빠른 시간내에 온도가 상승하는 장점이 있게 된다.

그리고, 상기 오일서모스탯(13)은 상기 오일섬프(11)내 엔진오일속에 잠기도록 설치된 것이 바람직한 바, 이는 엔진 시동 직후 오일섬프(11)내의 엔진오일 온도가 설정온도에 도달하지 않은 상황에서 오일드레인트레이(12)의 엔진오일이 오일서모스탯(13)의 작동에 의해 오일섬프(14)로 리턴되지 않고 바이패스유로(19)를 통해 오일펌프(14)로 이동하는 상황일 때, 상기 오일서모스탯(13)을 통과하는 가열된 엔진오일과 오일섬프(11)내 차가운 엔진오일의 열교환을 통해 상기 오일섬프(11)내 엔진오일의 온도를 빠른 시간내에 상승시키기 위함이다.

그리고, 상기 오일서모스탯(13)은 상기 오일드레인트레이(12)와 연결된 제1유로(13a), 상기 오일섬프(11)로 연결되는 제2유로(13b), 상기 오일펌프(14)로 연결되는 제3유로(13c)를 구비한 하우징(13d)과, 상기 제1유로(13a)를 통해서 유입된 엔진오일이 상기 제2유로(13b)나 또는 상기 제3유로(13c)를 통해서 빠져나갈 수 있도록 상기 하우징(13d)내에 이동 가능하게 설치된 밸브부재(13e)와, 상기 하우징(13d)과 상기 밸브부재(13e)에 양단이 연결되도록 설치되고 엔진오일의 온도에 따라 길이가 수축되거나 또는 길어지면서 상기 밸브부재(13e)를 이동시키는 왁스(wax)형 밸브막대(13f)와, 상기 하우징(13d)과 상기 밸브부재(13e)에 양단이 지지되도록 설치되어서 상기 밸브막대(13f)가 수축될 때에 상기 밸브부재(13e)를 복귀시키도록 탄성력을 제공하는 밸브스프링(13g)을 포함하여 이루어진 구성이다.

여기서, 상기 제1,2유로(13a,13b)가 상기 메인유로(18)가 되고, 상기 제3유로(13c)가 상기 바이패스유로(19)가 된다.

도 3 (A)의 상태는 엔진 시동 직후 오일섬프(11)내 엔진오일의 온도가 설정온도에 도달하기 전의 상황으로, 이때 왁스형 밸브막대(13f)는 길이가 짧아지게 수축상태이며, 오일섬프(11)와 연결된 제2유로(13b)는 밸브부재(13e)에 의해 막힌상태를 유지하게 되는 바, 이에 따라 오일드레인트레이(12)에서 제1유로(13a)를 통해 하우징(13d)으로 이동한 엔진오일은 제3유로(13c) 및 바이패스유로(19)를 통해 오일펌프(14)로 이동하게 된다.

그리고, 도 3 (B)의 상태는 오일섬프(11)내 엔진오일의 온도가 설정온도에 도달한 상황으로, 이때 왁스형 밸브막대(13f)는 엔진오일의 온도에 의해 길이가 늘어나도록 팽창된 상태이고, 동시에 밸브부재(13e)는 하우징(13d)을 따라 제3유로(13c)쪽으로 이동한 상태이며, 또한 밸브스프링(13g)은 압축된 상태이다.

상기와 같은 상태에서 오일드레인트레이(12)에서 제1유로(13a)를 통해 하우징(13)으로 이동한 엔진오일은 제2유로(13b)를 통해 오일섬프(11)로 이동하게 된다.

이하, 본 발명 차량용 엔진오일순환장치의 작용에 대해 설명한다.

엔진 시동 초기 오일섬프(11)내 엔진오일의 온도가 설정온도가 되기 전까지 오일펌프(14)에 의해 압송된 엔진오일은 오일쿨러(15)→오일필터(17)→엔진 윤활계(16)→오일드레인트레이(12)→오일서모스탯(13)→바이패스유로(19)→상기 오일펌프(14)를 순환하는 경로를 따라 이동하게 된다.

상기와 같이 바이패스유로(19)를 통해 엔진오일이 이동하는 상황에서, 오일드레인트레이(12)의 엔진오일 중 일부는 오일통과구멍(12a)을 통해 오일섬프(11)로 직접 배출되며, 이러한 작용에 의해 오일섬프(11)내 저온의 엔진오일은 엔진 윤활계(16)를 통과하면서 가열된 고온의 엔진오일과 혼합됨으로써 빠른 시간내에 온도가 상승하게 된다.

또한, 본 발명은 오일서모스탯(13)이 오일섬프(11)내 엔진오일속에 잠기도록 설치된 구조이기 때문에, 상기 오일서모스탯(13)을 통과하는 가열된 고온의 엔진오일과 오일섬프(11)내 저온의 엔진오일은 지속적으로 열교환이 이루어지게 되는 바, 이로 인해 상기 오일섬프(11)내 엔진오일은 빠른 시간내에 온도가 상승하게 된다.

상기와 같이 엔진 시동 직후 오일섬프(11)내 엔진오일의 온도를 빠른 시간내에 상승시킬 수 있게 됨에 따라 적절한 점도를 갖는 엔진오일을 엔진 윤활계(16)로 공급할 수 있게 되는 바, 이 결과 연비향상 및 엔진 윤활계 습동 부품의 이상 소음 발생을 없앨 수 있는 장점이 있다.

엔진 시동 후 일정시간이 경과해서 오일섬프(11)내 엔진오일의 온도가 설정온도에 도달하게 되면, 오일서모스탯(13)의 작동에 의해 엔진오일은 오일섬프(11)→오일펌프(14)→오일쿨러(15)→오일필터(17)→엔진 윤활계(16)→오일드레인트레이(12)→오일서모스탯(13)→상기 오일펌프(14)를 순환하는 메인유로(18)를 따라 이동하게 된다.

그리고, 오일쿨러(15)에 의해 엔진오일의 온도가 설정온도 이하로 다시 하강하면 엔진 윤활계(16)에서 오일드레인트레이(12)로 배출된 엔진오일을 오실섬프(11)로 배출되지 않고, 엔진오일의 온도가 상승될 때까지 다시 바이패스유로(19)를 통해 오일펌프(14)로 직접 이동하게 된다.

한편, 도 4에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 엔진오일순환장치의 구성이 도시되어 있는 바, 도 4의 구성은 도 2의 구성에서 서포트오일서모스탯(21) 및 서포트바이패스유로(22)가 더 포함된 구성이고, 나머지는 도 2의 구성과 동일하기에 상세한 설명은 생략하기로 한다.

상기 서포트오일서모스탯(21)은 오일펌프(14)와 오일쿨러(15)를 연결하는 메인유로(18)에 연결되도록 설치된 것으로 엔진오일의 온도에 따라 엔진오일의 이동경로를 변경하는 역할을 하며, 상기 서포트바이패스유로(22)는 상기 서포트오일서모스탯(21)과 오일필터(17)를 연결하는 구성이다.

도 4의 구성은 엔진 시동 직후 오일섬프(11)내 엔진오일의 온도가 설정온도가 되기 전까지 오일펌프(14)에 의해 압송된 엔진오일은 서포트오일서모스탯(21)의 작동에 의해 오일쿨러(15)를 통과하지 않고, 서포트바이패스유로(22)를 통해 오일필터(17)를 직접 경유한 후 엔진 윤활계(16)로 공급되는 구성이 된다.

상기의 구성에 의해 오일섬프(11)내 엔진오일의 온도를 더욱 빠른 시간내에 상승시킬 수 있게 된다.

그리고, 오일섬프(11)내 엔진오일의 온도가 설정온도에 도달하게 되면, 서포트오일서모스탯(21)의 작동으로 엔진오일은 오일쿨러(15)와 오일필터(17)를 통과한 후 엔진 윤활계(16)로 공급되는 구성으로, 이를 통해 엔진오일의 과열을 방지할 수 있게 된다.

상기와 같이 본 발명에 따른 엔진오일순환장치는 엔진 시동 직후 오일섬프(11)내 엔진오일의 온도를 빠른 시간내에 원하는 설정온도까지 상승시킬 수 있게 되고, 이를 통해 엔진 시동 직후 빠른 시간내에 적절한 점도를 갖는 엔진오일을 엔진 윤활계(16)로 공급할 수 있게 됨에 따라, 연비향상 및 엔진 윤활계 습동 부품의 이상 소음 발생을 없앨 수 있게 된다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

113 - 오일섬프 12 - 오일드레인트레이
13 - 오일서모스탯 14 - 오일펌프
15 - 오일쿨러 16 - 엔진 윤활계
17 - 오일필터 18 - 메인유로
19 - 바이패스유로 21 - 서포트오일서모스탯
22 - 서포트바이패스유로

Claims

오일섬프(11)에 고정되게 설치된 오일드레인트레이(12);
상기 오일드레인트레이(12)의 저부에 고정 설치되어서 상기 오일섬프(11)내 엔진오일의 온도에 따라 엔진오일의 이동경로를 변경하는 오일서모스탯(13);
엔진오일이 상기 오일섬프(11)→오일펌프(14)→오일쿨러(15)→오일필터(17)→엔진 윤활계(16)→상기 오일드레인트레이(12)→상기 오일서모스탯(13)→상기 오일섬프(11)를 순환하는 메인유로(18); 및
상기 오일드레인트레이(12)와 상기 오일펌프(14)를 연결하는 바이패스유로(19);를 포함하는 차량용 엔진오일순환장치.
청구항 1에 있어서,
상기 오일펌프(14)와 상기 오일쿨러(15)를 연결하는 상기 메인유로(18)에 연결되도록 설치되어서 엔진오일의 온도에 따라 엔진오일의 이동경로를 변경하는 서포트오일서모스탯(21); 및
상기 서포트오일서모스탯(21)과 상기 오일필터(17)를 연결하는 서포트바이패스유로(22);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 엔진오일순환장치.
청구항 1에 있어서,
상기 오일드레인트레이(12)에는 상기 오일섬프(11)로 엔진오일을 배출하기 위한 다수개의 오일통과구멍(12a)이 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 엔진오일순환장치.
청구항 1에 있어서,
상기 오일서모스탯(13)은 상기 오일섬프(11)내 엔진오일속에 잠기도록 설치된 것을 특징으로 하는 차량용 엔진오일순환장치.
청구항 1에 있어서,
상기 오일서모스탯(13)은 상기 오일드레인트레이(12)와 연결된 제1유로(13a), 상기 오일섬프(11)로 연결되는 제2유로(13b), 상기 오일펌프(14)로 연결되는 제3유로(13c)를 구비한 하우징(13d);
상기 제1유로(13a)를 통해서 유입된 엔진오일이 상기 제2유로(13b)나 또는 상기 제3유로(13c)를 통해서 빠져나갈 수 있도록 상기 하우징(13d)내에 이동 가능하게 설치된 밸브부재(13e); 및
상기 하우징(13d)과 상기 밸브부재(13e)에 양단이 연결되도록 설치되고 엔진오일의 온도에 따라 길이가 수축되거나 또는 길어지면서 상기 밸브부재(13e)를 이동시키는 왁스(wax)형 밸브막대(13f)를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 엔진오일순환장치.
청구항 5에 있어서,
상기 오일서모스탯(13)은 상기 하우징(13d)과 상기 밸브부재(13e)에 양단이 지지되도록 설치되어서 상기 밸브막대(13f)가 수축될 때에 상기 밸브부재(13e)를 복귀시키도록 탄성력을 제공하는 밸브스프링(13g)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 엔진오일순환장치.