KR19980016733A - 실린더 블록의 냉각구조 - Google Patents

Abstract

본 고안은 자동차의 엔진을 구성하고 있는 실린더 블록의 냉각 구조에 관한 것으로, 종래에는 실린더 블록의 표면중 실린더와 실린더 사이에 홈부를 형성하고 홈부의 양 끝단은 각각 워터 재킷과 연통되게 하므로서 실린더와 실린더의 간격이 더욱 좁아지게 되어 고온으로 인한 실린더가 변형되거나, 가스켓이 제역할을 못하게 되므로 실린더에서 발생되는 가스가 서로 유통되어 엔진 출력을 저하시키게 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 실린더 블록(100)에 있어서 온도가 제일 높게 상승하는 부위인 실린더(102)와 실린더(104) 사이의 벽(120) 내부에 냉각 통로(130)를 형성하되, 냉각 통로(130)의 양 끝단은 각각 워터 재킷(140)과 연결되도록 하며, 상기 냉각 통로(130)의 형상은 중앙으로 갈수록 하방으로 향하는 V 자형으로 형성하므로써 실린더(102)와 실린더(104)의 간격을 그대로 유지한 체로 실린더(102)와 실린더(104) 간의 냉각 효과를 충분히 살릴 수 있으며, 실린더(102)와 실린더(104)의 간격이 너무 가까울 경우, 각각의 실린더(102),(104)에서 발생되는 가스가 서로 유통되어 엔진의 효율을 저하시키는 것을 미연에 방지할 수 있는 유용한 고안이다.

Description

실린더 블록의 냉각구조

일반적으로 엔진은 기관, 화력, 풍력, 수력, 전력, 등의 각종 에너지를 단속적으로 기계적인 에너지(동력)로 바꾸고 다른 것으로 움직이게 하는 장치의 총칭으로 자동차의 동력으로서는 열에너지를 이용한 열기관, 전기 에너지를 이용한 모터가 쓰여져 왔지만, 현재 열기관 중 화력을 이용한 연소 기관이 주류를 이루고 있으며, 상기 연소 기관은 중기 엔진과 스털링 엔진 등의 외연 기관과 가솔린 엔진, 디젤 엔진, 터빈 엔진 등의 내연 기관으로 분류되고 가솔린 엔진은 불꽃 점화, 디젤 엔진은 압축 점화, 터빈 엔진은 연속적인 연소를 특징으로 하고 있다.

또한 가솔린 엔진에는 피스톤의 왕복 운동을 회전운동으로 변환하는 리시피로 엔진과 혼합기의 폭발력을 로터에 의하여 직접 회전력으로 바꾸는 로터리 엔진이 있다. 그리고 장래의 엔진으로는 전기 모터와 가스 터빈이 기대되고 있으며, 연료로는 천연가스, 알코올, 수소, 태양 광선 등을 사용한 엔진의 일부가 실용화 되고 있다. 즉, 상기의 가솔린 엔진은 가솔린의 연소에 의해 발생한 열에너지를 기계적인 에너지로 변환하는 것으로서, 실린더의 내부로 쵸크밸브의 조절에 의해 흡입된 공기와 무화(霧化) 되어 공기 중에 부유된 가솔린이 섞인 혼합기를 액셀 페달과 케이블로 연결된 스로틀 밸브를 조절하여 흡입시켜 피스톤으로 압축한 다음 점화시키면 급격히 연소하여 고온 고압의 연소 가스가 발생되는데, 이 연소 가스가 피스톤에 내려미는 힘을 가하게 되는 것이다.

이때, 피스톤이 상, 하 왕복 운동을 하게 되는데, 이 왕복 운동이 커넥팅 로드를 거쳐 크랭크축에 의하여 회전운동으로 바뀌게 되는 것이다.

이렇게 작동되는 엔진은 엔진 본체와 엔진 부속 장치로 구분되는데, 엔진 본체는 동력을 발생하는 부분으로서 실린더, 크랭크 케이스, 실린더 헤드, 피스톤 및 그 밖의 부품으로 구성되어 있으며, 수냉식 다기통 엔진에서는 실린더 4 ∼ 6개를 하나로 주조한 블록 구조로 하고 그 위에 실린더 헤드가 덮여져 있다.

상기 실린더 블록은 주철이나 알루미늄 합금으로 만들어진 엔진의 중심이 되는 부분으로서 주철제는 그대로 피스톤을 넣는 실린더로 되어 있는 것이 많다. 또한 알루미늄 합금으로 만들어져 있을 경우에는 원통형의 보어에 실린더 라이너가 압입 또는 주입되어 있는 것이 보통이다. 이러한 엔진 본체의 기초가 되는 실린더 블록은 엔진 본체의 수명을 좌우하는 것인데, 엔진 작동중 실린더는 고온의 연소 가스에 노출되므로 실린더 온도를 일정 온도 이하로 유지시켜 실린더 기능이 저하되는 것을 방지하기 위해 공냉식과 수냉식의 냉각 방식을 사용하고 있다. 즉, 공냉식은 실린더 바깥 둘레에 쿨링핀을 설치하여 여기에 공기의 흐름을 통과시켜 냉각하는 방식이고, 수냉식은 실린더 바깥 둘레에 공기 대신 워터 재킷(water jacket)을 설치하여 여기에 물을 순환시켜 냉각하는 방식이다.

그리고 상기한 워터 재킷은 냉각수의 통로로서 연소실에서 발생하는 고열에 의해 고온이 되는 실린더를 냉각하여 실린더의 내면인 실린더 라이너, 피스톤, 실린더 헤드가 녹는 것을 방지하기 위해 실린더 블록의 내부에 형성되어 있으며 실린더 블록과 실린더 사이를 흐르는 냉각수는 워터 펌프에 의해 워터 재킷 내부를 순환하게 되는 것이다.

이와 같은 엔진은 상당히 무것운 것으로서, 엔진의 소형 경량화를 통해서 자동차의 경량화를 추구하기 위해 최근에는 여러개의 실린더를 합쳐서 주조하여 실린더와 실린더의 사이의 간격을 짧게 한 일체형의 실린더가 채용되고 있다. 이 일체형 실린더를 사이어미즈(siamese) 실린더라고 부르고 있다.

그리고 상기 사이어미즈 실린더는 직력 4 기통, V형 6 기통의 엔진에서 많이 사용되고 있으며, 엔진의 전체길이를 짧게하고 실린더 블록의 강성을 높히는데도 효과적인 것이다.

그러나 엔진의 경량화를 위해 실린더와 실린더 사이의 벽두께를 얇게 한 사이어미즈 실린더는 실린더와 실린더의 벽으로는 냉각수가 흐르지 않도록 되어 있기 때문에 상기 벽이 냉각되지 못하는 문제점이 있었다. 따라서 종래에는 도 1 에 도시한 바와 같이, 상기 벽(12)을 냉각시켜 주기 위하여 실린더 블록(10)의 상면중 실린더(10a)와 실린더(10b) 사이에 홈부(13)를 형성하되, 홈부(13)의 양측이 각각 워터 재킷(14)에 연결되도록 형성하여 워터 재킷(14)의 냉각수가 상기 홈부(13)를 통해 이동되면서 실린더 블록(10)에서 온도가 제일 높아지는 실린더(10a)와 실린더(10b) 사이의 벽(12)을 냉각시켜 주었다.

그러나 상기와 같은 구성은 다음과 같은 문제점이 있다. 즉, 위에서도 언급한 바와 같이 실린더 블록(10)에서 온도가 제일 높아지는 부위는 실린더(10a)와 실린더(10b) 사이인데 상기 실린더 블록(10)에 형성된 실린더(10a),(10b)를 살펴보면 실린더(10a)와 실린더(10b)의 간격이 상기 홈부(13)로 인하여 더욱 근접되어 있어 실린더(10a)와 실린더(10b)의 사이가 충분히 냉각되지 못하고 결국 실린더(10a),(10b)의 형상이 변형되어 피스톤(도면중 미도시)이 작동시 불필요한 마찰을 많아지며 이에 따라 오일의 소모가 많아지게 되는 것이다. 또한 실린더(10a)와 실린더(10b)의 간격이 좁아짐에 따라 가스켓(20)과의 접면부가 줄어들게 되어 각각의 실린더(10a),(10b)에서 발생되는 가스가 서로 유통되게 되고, 이러한 경우 폭발력이 약해져 엔진 출력이 저하되는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 실린더와 실린더 사이의 벽 내부에 냉각 통로를 형성하되 상기 냉각 통로의 양 끝단은 각각 워터 재킷에 연결되어 있어 워터 재킷의 냉각수가 상기 냉각 통로를 통해 유동되어 실린더와 실린더 사이의 벽을 충분히 냉각시켜 줄 수 있으며 실린더와 실린더의 간격이 그대로 유지될 수 있으므로 실린더 블록과 가스켓의 접면부가 충분하게 되어 각각의 실린더의 가스가 유통되는 문제점을 용이하게 해결할 수 있도록 한 실린더 블록의 냉각 구조를 제공하는데 그 목적이 있다.

이와 같은 본 발명의 목적은 실린더 블록에 있어서 온도가 제일 높게 상승하는 부위인 실린더와 실린더 사이의 벽 내부에 냉각 통로를 형성하되, 냉각 통로의 양 끝단은 각각 워터 재킷과 연결되도록 하며, 상기 냉각 통로의 형상은 중앙으로 갈수록 하방으로 향하는 V 자형으로 형성하므로써 달성되는 것이다.

이러한 본 발명은 엔진이 작동하게 될 때 실린더 블록에서 온도가 가장 높아지는 실린더와 실린더 사이의 벽에 워터 재킷의 냉각수가 유동될 수 있도록 냉각 통로를 설치하여 실린더와 실린더의 간격을 그대로 유지한 체 실린더간의 냉각 효과를 충분히 살릴 수 있으며, 실린더 블록과 가스켓과의 접면부가 줄어들어 실린더의 연소 가스가 서로 유통됨에 따라 엔진 출력이 저하되는 것을 방지할 수 있으므로 상기 목적을 달성할 수가 있는 것이다.

도 1 은 종래의 실린더 블록을 도시한 요부 사시도.

도 2 는 도 1 의 A-A 선 요부 측단면도.

도 3 은 본 고안의 실린더 블록을 예시한 요부 사시도.

도 4 은 본 발명의 일 실시예를 보인 요부 측단면도.

* 도면의 주요 부호에 대한 부호의 설명 *

100 : 실린더 블록 102,104 : 실린더

120 : 벽 130 : 냉각 통로

140 : 워터 재킷 200 : 가스켓

이하 본 발명의 목적을 효과적으로 달성할 수 있는 바람직한 실시 예로서 그 기술 구성 및 작용 효과를 첨부한 별첨의 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

즉, 도 3 은 본 고안의 실린더 블록을 예시한 요부 사시도이고, 도 4 는 실린더 블록의 내부에 워터 재킷과 연통된 냉각통로를 보인 요부 측단면도로서, 이에 예시한 바와 같이 본 발명은 실린더 블록(100)에 있어서 온도가 제일 높게 상승하는 부위인 실린더(102)와 실린더(104) 사이의 벽(120) 내부에 냉각 통로(130)를 형성하되, 냉각 통로(130)의 양 끝단은 각각 워터 재킷(140)과 연결되도록 하며, 상기 냉각 통로(140)의 형상은 중앙으로 갈수록 하방으로 향하는 V 자형으로 형성한 것을 특징으로 하는 것이다.

이와 같이 형성된 본 발명은 실린더(102)와 실린더(104) 사이의 간격을 그대로 유지한 체로 실린더(102)와 실린더(104) 사이의 벽(102) 내부에 워터 재킷(140)과 연통된 냉각 통로(130)를 형성하여 워터 재킷(140)의 냉각수가 상기 냉각 통로(130)로 유통됨에 따라 실린더(102),(104)의 냉각 효과를 최대한 얻을 수 있으며, 실린더 블록(100)의 상면과 가스켓(200)과의 접면부위가 충분하게 되므로 각각의 실린더(102),(104)에서 발생되는 가스가 서로 유통되는 것을 방지할 수 있는 것이다.

즉, 엔진이 작동하게 되면 실린더(102),(104))는 2000 °C (평균 1000 °C)정도의 연소 가스에 노출되고 상기와 같은 고온으로 인해 그 기능이 저하되게 되므로 이를 냉각하여 일정한 온도 이상이 되지 않게 하여야 하며, 이를 위해 실린더(102),(104) 주위에 워터 재킷(140)이 마련되어 있는데, 특히 실린더 블록(100)에서 온도가 제일 높게 상승하는 곳은 실린더(102)와 실린더(104) 사이의 벽(120)이다.

따라서 상기 실린더(102),(104) 간의 벽(120)을 냉각시켜 줄 수 있도록 종래에는 실린더(10a)와 실린더(10b) 사이에 홈부(13)를 형성하고 홈부(13)의 양 끝단은 각각 워터 재킷(14)과 연통되게 하므로서 상기 실린더간(10a),(10b) 벽(12)의 온도를 냉각시켜 주었으나, 이는 실린더(10a)와 실린더(10b)의 간격이 더욱 좁아지게 되어 고온으로 인한 실린더(10a),(10b)의 변형이 발생되거나, 실린더 블록(10)의 상면에 설치되어 있는 가스켓(20)과의 접면부가 충분하지 못하여 실린더(10a),(10b)에서 발생되는 가스가 서로 유통되어 엔진 출력을 저하시키게 되는 문제점이 있었다. 따라서 본 발명은 실린더(102)와 실린더(104)의 간격을 그대로 유지한 체로 실린더(102)와 실린더(104) 벽(120)의 내부에 냉각 통로(130)를 구성하고 냉각 통로(130)의 양단은 각각 워터 재킷(140)에 연통되게 하여 실린더(102),(104) 간의 냉각 효과를 충분히 살릴 수 있으며, 실린더 블록(100)의 상면부와 가스켓(200)과의 접면부가 충분하게 되므로 실린더(102),(104)에서 발생되는 가스가 서로 유통되는 것을 미연에 방지할 수 있는 것이다.

이상에서 상술한 바와 같이 본 발명은 자동차의 엔진이 작동시, 온도가 제일 높게 상승하게 되는 실린더와 실린더 간의 벽 내부에 워터 재킷과 연통된 냉각 통로를 형성하므로서 실린더와 실린더의 간격이 짧아지지 않고 그대로 유지시킨 상태에서 냉각 효과를 충분히 얻을 수 있으며, 실린더와 실린더의 간격이 짧을 경우, 가스켓이 그 역할을 충분히 할 수 없어 각각의 실린더에서 발생되는 가스가 서로 유통되어 엔진의 효율을 저하시키는 현상을 방지할 수 있는 유용한 발명이다.

본 발명은 자동차의 엔진을 구성하고 있는 실린더 블록(Cylinder Block)의 냉각 구조에 관한 것으로, 더욱 상세히는 실린더간 벽에 워터 재킷의 냉각수가 유동될 수 있도록 냉각 통로를 형성하므로서 실린더의 냉각이 불충분하여 실린더의 형상이 변형되고, 이에 따라 실린더와 피스톤의 불필요한 마찰에 의해 오일이 과다하게 소모되거나 연소 가스가 실린더 간에 유통이 되어 엔진의 효율이 떨어지게 되는 문제점을 용이하게 해결할 수 있는 실린더 블록의 냉각 구조에 관한 것이다.

Claims (2)

1. 실린더 블록(100)에 있어서 온도가 제일 높게 상승하는 부위인 실린더(102)와 실린더(104) 사이의 벽(120) 내부에 냉각 통로(130)를 형성하되, 냉각 통로(130)의 양 끝단은 각각 워터 재킷(140)과 연결되도록 한 것을 특징으로 하는 실린더 블록의 냉각 구조.
2. 제 1 항에 있어서 상기 냉각 통로(130)의 형상은 워터 재킷(140)의 냉각수가 냉각 통로(130)를 따라 원할 히 유통될 수 있게 중앙으로 갈수록 하방으로 향하는 V 자형으로 형성한 것을 특징으로 하는 실린더 블록의 냉각 구조.