KR19980050219A

KR19980050219A - Piston chiller

Info

Publication number: KR19980050219A
Application number: KR1019960069012A
Authority: KR
Inventors: 김규완
Original assignee: 박병재; 현대자동차 주식회사
Priority date: 1996-12-20
Filing date: 1996-12-20
Publication date: 1998-09-15

Abstract

본 발명은 실린더 블록의 연소실에 장착되는 피스톤에 관한 것으로 특히 피스톤의 냉각장치에 관한 것으로 이에 본 발명은 실린더 블록의 연소실 주변으로 오일통로를 형성하여 피스톤의 몸체로 오일이 공급될 수 있도록 하므로서 냉각 및 윤활에 따라 열적부하를 저감시키는데 본 발명의 목적이 있다.The present invention relates to a piston mounted in a combustion chamber of a cylinder block, and more particularly, to a cooling device of a piston. The present invention forms an oil passage around a combustion chamber of a cylinder block so that oil can be supplied to the body of the piston so that cooling and It is an object of the present invention to reduce thermal loads by lubrication.

상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로 본 발명은, 오일에 의해 냉각되도록 하는 피스톤의 냉각장치에 있어서, 실린더 블록(1)에 형성되는 오일통로(4)와, 상기 오일통로(4)를 차단하며 저면으로 스프링(6)이 탄설되고 상부에서 하부로 내려갈수록 경사진 형상의 플런저(5)와, 상기 플런저(5)가 작동되도록 고온에서 열팽창하며 외부로 케이스(7)가 구성된 왁스(8)와, 상기 왁스(8)에 열전달이 용이하도록 연소실(2)에 개방되도록 장착되는 플레이트(9)와, 상기 플런저(5)를 통과한 오일이 피스톤의 스커트부에 공급되도록 하는 오일홈(3),의 구성을 특징으로 한다.As a means for achieving the above object, the present invention, in the cooling device of the piston to be cooled by the oil, the oil passage (4) formed in the cylinder block (1) and the oil passage (4) Plunger 5 inclined shape as the spring 6 is piled up from the bottom and descends from the top to the bottom, and wax 8 which is thermally expanded at high temperature to operate the plunger 5 and the case 7 is configured to the outside. A plate (9) mounted to open in the combustion chamber (2) to facilitate heat transfer to the wax (8), and an oil groove (3) for supplying oil passing through the plunger (5) to the skirt of the piston, Characterized in the configuration.

Description

Piston chiller

본 발명은 실린더 블록의 연소실에 장착되는 피스톤에 관한 것으로 특히 피스톤의 냉각장치에 관한 것이다.The present invention relates to a piston mounted in a combustion chamber of a cylinder block, and more particularly to a cooling device of a piston.

일반적으로 피스톤은 실린더 내를 왕복하며 팽창행정에서 고온·고압의 가스압력을 받아 이것을 커넥팅로드를 거쳐서 크랭크 축에 회전력을 주는 것이다.In general, a piston reciprocates in a cylinder and receives a gas pressure of a high temperature and a high pressure in an expansion stroke, and gives a rotational force to a crank shaft through a connecting rod.

또한 피스톤은 고온의 연소가스에 노출되고 고압의 압력을 단시간에 충격적으로 받을 뿐 아니라 실린더내를 고속으로 운동하여 실린더 벽과의 사이에 강한 마찰이 생겨 피스톤은 고온으로 상승하게 되므로 오일을 이용하여 윤활 및 마모를 방지하여야 하는 것이다.In addition, the piston is exposed to high-temperature combustion gas and under high pressure pressure in a short time, and the cylinder moves at high speed to generate strong friction between the cylinder wall and the piston rises to high temperature. And to prevent wear.

이러한 피스톤의 냉각장치로는 도 3 에 도시한 것과같이 워터펌프에서 순환되는 냉각수를 실린더 블록(10)의 연소실(90) 주변으로 형성된 워터재킷(70)으로 보내 피스톤(20) 및 실린더 블록(10)에서 발생되는 고온을 식히도록 하며, 피스톤(20)과 커넥팅로드에 의해 연결된 크랭크 샤프트가 회전하면서 크랭크 케이스에 담겨진 오일을 튀기도록 하여 스커트부를 냉각시키거나 크랭크 샤프트로부터 커넥팅로드를 거쳐 피스톤까지 연결되도록 오일홈을 뚫어 오일이 피스톤으로 비산되도록 하여 윤활 및 냉각이 되도록 하는 것이다.As the cooling device of such a piston, as shown in FIG. 3, the cooling water circulated in the water pump is sent to the water jacket 70 formed around the combustion chamber 90 of the cylinder block 10, so that the piston 20 and the cylinder block 10 are provided. Cooling the high temperature generated in the crankshaft, and the crankshaft connected by the piston 20 and the connecting rod rotates to splatter oil contained in the crankcase to cool the skirt or to be connected from the crankshaft to the piston via the connecting rod. The oil grooves are drilled to allow oil to splash into the piston for lubrication and cooling.

그러나 상기한 구조는 피스톤의 냉각을 중점으로 하는 것이 아니라 윤활작용을 겸하는 형태의 구조이어서 피스톤의 몸체에서 발생하는 열적부하를 적절히 저감하지 못하며 피스톤 크라운부의 냉각을 위해 크랭크실에 오일분사 제트를 설치하는 대안도 제시되었으나 이는 그 구조가 복잡해지고 비용이 많이 소요된다는 문제점이 지적되고 있다.However, the above structure does not focus on the cooling of the piston but is a type of lubricating function that does not adequately reduce the thermal load generated in the body of the piston, and installs an oil spray jet in the crankcase for cooling the piston crown. Alternatives have been proposed, but the problem is that the structure is complicated and expensive.

이에 본 발명은 상기한 문제점을 개선시키기 위하여 실린더 블록의 연소실 주변으로 오일통로를 형성하여 피스톤의 몸체로 오일이 공급될 수 있도록 하므로서 냉각 및 윤활에 따라 열적부하를 저감시키는데 본 발명의 목적이 있다.Accordingly, an object of the present invention is to reduce the thermal load due to cooling and lubrication by forming an oil passage around the combustion chamber of the cylinder block to improve the above problems so that oil can be supplied to the body of the piston.

상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로 본 발명은, 오일에 의해 냉각되도록 하는 피스톤의 냉각장치에 있어서, 실린더 블록에 형성되는 오일통로와, 상기 오일통로를 차단하며 저면으로 스프링이 탄설되고 상부에서 하부로 내려갈수록 경사진 형상의 플런저와, 상기 플런저가 작동되도록 고온에서 열팽창하며 외부로 케이스가 구성된 왁스와,상기 왁스에 열전달이 용이하도록 연소실에 개방되도록 장착되는 플레이트와, 상기 플런저를 통과한 오일이 피스톤의 스커트부에 공급되도록 하는 오일홈,의 구성을 특징으로 한다.The present invention as a means for achieving the above object, in the cooling device of the piston to be cooled by the oil, the oil passage formed in the cylinder block, the oil passage is blocked and the spring is installed on the bottom surface and the top to the bottom A plunger having an inclined shape toward the bottom, a wax thermally expanded at a high temperature to operate the plunger and a case configured to the outside, a plate mounted to open in the combustion chamber to facilitate heat transfer to the wax, and oil passing through the plunger Characterized in the configuration of the oil groove, to be supplied to the skirt of the piston.

도 1 은 본 발명에 의한 피스톤의 냉각장치를 나타내는 단면도1 is a cross-sectional view showing a cooling device of a piston according to the present invention.

도 2 는 도 1 의 A부 확대단면도2 is an enlarged cross-sectional view of portion A of FIG.

도 3 은 종래 기술3 is a prior art

* 도면 중 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

1 : 실린더 블록 2 : 연소실1: cylinder block 2: combustion chamber

3 : 오일홈 4 : 오일통로3: oil groove 4: oil passage

5 : 플런저 6 : 스프링5: plunger 6: spring

7 : 케이스 8 : 왁스7: case 8: wax

9 : 플레이트9: plate

이를 첨부한 실시예 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하면 도 1 은 본 발명에 의한 피스톤의 냉각장치를 나타내는 단면도이고, 도 2 는 도 1 의 A부 확대단면도이다. 도면중 부호 1 은 실린더 블록이고 부호 2 는 워터재킷이다.1 is a cross-sectional view illustrating a cooling apparatus of a piston according to the present invention, and FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of portion A of FIG. 1. In the figure, 1 is a cylinder block and 2 is a water jacket.

실린더 블록(1)의 연소실(2) 내측으로는 피스톤이 삽입되어 상하 왕복운동을 하고, 실린더 블록(1)으로는 워터재킷이 형성되어 냉각수가 흐르도록 구성되어 있다.A piston is inserted into the combustion chamber 2 of the cylinder block 1 to reciprocate up and down, and a water jacket is formed in the cylinder block 1 so that cooling water flows.

상기 워터재킷과 연소실(2)의 사이로는 오일통로(4)가 형성되어 크랭크 샤프트가 회전함에 따라 오일이 공급되도록 구성하였고, 오일통로(4)의 입구를 막도록 스프링(6)에 의해 지지되는 플런저(5)가 결합되어 엔진의 온도상승에 따라 입구가 개폐되도록 하였다.An oil passage 4 is formed between the water jacket and the combustion chamber 2 so that oil is supplied as the crankshaft rotates, and is supported by the spring 6 to block the inlet of the oil passage 4. Plunger 5 is coupled to open and close the inlet according to the temperature rise of the engine.

또한 상기 플런저(5)의 몸체는 상측에서 하측으로 경사지도록 하고 그 둘레로 왁스(8)를 장착하되 외부로 케이스(7)가 결합되었으며 연소실(2)의 고온시 상기 왁스(8)가 열팽창이 되면 상기한 플런저(5)에 압착되면서 상하 작동되도록 하였다.In addition, the body of the plunger (5) is inclined from the upper side to the lower side and the wax (8) is mounted around the case (7) is coupled to the outside and the wax (8) at the high temperature of the combustion chamber (2) thermal expansion is When pressed to the plunger (5) to operate up and down.

상기한 왁스(8)의 열팽창 현상은 연소실(2)과 개방된 위치에 케이스(7)와 밀착되어 장착되는 플레이트(9)에 의하도록 하고 상기 플런저(5)를 통과한 오일은 피스톤의 스커트에 공급되도록 오일홈(3)을 연소실(2)에 구성하였다.The thermal expansion phenomenon of the wax (8) is caused by the plate (9) mounted in close contact with the case (7) in the open position with the combustion chamber (2) and the oil passing through the plunger (5) is applied to the skirt of the piston The oil groove 3 was configured in the combustion chamber 2 so as to be supplied.

상기와 같은 구성에 따른 작용을 살펴보면 우선 피스톤은 연소실(9)에서 발생하는 폭발과 함께 왕복운동을 하고, 커넥팅로드와 연결된 크랭크 샤프트는 회전을 하므로 이에 따라 피스톤은 연소실(2)을 왕복운동하면서 온도가 상승하면서 열적부하를 받게 된다.Looking at the action according to the configuration as described above, first, the piston reciprocates with the explosion generated in the combustion chamber (9), the crank shaft connected to the connecting rod is rotated accordingly, so the piston reciprocates the combustion chamber (2) temperature Will rise and receive thermal load.

이때 상기 크랭크 샤프트의 회전속도가 빨라지면 오일통로(4)로 공급되는 오일은 통로를 막고있는 플런저 때문에 통과되지 못하고 정체된다.At this time, if the rotational speed of the crankshaft increases, the oil supplied to the oil passage 4 is stagnant because it cannot pass because of the plunger blocking the passage.

그러나 피스톤의 왕복운동이 빨라지면서 이에 비례하여 연소실(2)의 온도가 상승하게 되면 연소실(2)과 개방되어 장착된 플레이트(9)는 고온이 되며 상기 플레이트(9)와 밀착되어 장착된 왁스(8)의 케이스(7)는 플레이트(9)의 고온에 편승하여 왁스(8)로 열을 전달하게 되는 것이다.However, when the reciprocating motion of the piston increases and the temperature of the combustion chamber 2 increases in proportion to the piston, the plate 9 opened and mounted with the combustion chamber 2 becomes hot and the wax mounted in close contact with the plate 9 ( The case 7 of 8) transfers heat to the wax 8 by piggybacking at a high temperature of the plate 9.

따라서 상기 왁스(8)는 고온에서 열팽창이 되는 특성이 있기 때문에 상기 오일통로(4)를 막고있는 플런저(5)와 밀착되는 것이다. 이때 상기 플런저(5)는 상부보다 하부의 직경이 크기 때문에 왁스(8)는 점점 팽창되면서 플런저(5)를 하부로 이동시키게 되고 플런저(5)의 하부에 탄지된 스프링(6)은 압축되며 통로가 막혀 정체된 오일은 통과되어 연소실(2)의 오일홈(3)으로 공급될 수 있는 것이다.Therefore, the wax 8 is in close contact with the plunger 5 blocking the oil passage 4 because of the property of thermal expansion at high temperatures. At this time, since the plunger 5 has a larger diameter than the upper part, the wax 8 gradually expands and moves the plunger 5 downward, and the spring 6 supported on the lower part of the plunger 5 is compressed and passages. Clogged and stagnant oil is passed through and can be supplied to the oil groove 3 of the combustion chamber (2).

또한 상기 연소실에 형성된 오일홈(3)은 연소실(2)의 내벽을 따라 나선형으로 흘러내리도록 하므로서 피스톤의 주위에 골고루 공급되어 냉각이 가능하고 연소실(2) 및 피스톤의 스커트는 고온의 열적부하를 저감할 수 있는 것이다.In addition, the oil groove 3 formed in the combustion chamber is helically flowed down along the inner wall of the combustion chamber 2 so that it is evenly supplied around the piston to allow cooling, and the combustion chamber 2 and the skirt of the piston have a high thermal load. It can be reduced.

그러나 엔진의 구동이 멈추게 되면 상기 왁스(8)로 열을 전달하는 플레이트(9)도 저온이 되면서 더 이상의 열전달을 하지 않게 되어 왁스(8)는 팽창되었던 상태에서 초기의 위치로 수축되면서 되돌아 가게 되므로 플런저(5)가 이동되어 하부로 압축되었던 스프링(6)은 플런저(5)를 상부로 밀어내면서 다시 오일통로(4)의 입구를 막게 되는 것이다.However, when the engine stops driving, the plate 9 which transfers heat to the wax 8 also becomes low temperature and no further heat transfer occurs, so the wax 8 is returned to the initial position in the expanded state. The spring 6, in which the plunger 5 has been moved and compressed to the bottom, pushes the plunger 5 upwards to block the inlet of the oil passage 4 again.

상기와 같은 본 발명에 의하면 실린더 블록으로 오일통로를 형성하여 피스톤이 고온으로 되면 오일홈으로부터 피스톤의 스커트부로 오일이 공급되어 피스톤의 열적부하를 저감시키므로 피스톤의 냉각이 가능하고 기계적 마모도 저감될 수 있는 유용한 발명인 것이다.According to the present invention as described above by forming an oil passage in the cylinder block when the piston is a high temperature oil is supplied from the oil groove to the skirt of the piston to reduce the thermal load of the piston can be cooled the piston and mechanical wear can also be reduced It is a useful invention.

Claims

In the cooling device of the piston to be cooled by oil, the oil passage (4) formed in the cylinder block (1), and the oil passage (4) is blocked and the spring (6) is installed on the bottom and the top to bottom Plunger 5 of the inclined shape downward, the wax 8 is thermal expansion at high temperature to operate the plunger 5 and the case 7 is configured to the outside, and the combustion chamber to facilitate heat transfer to the wax (8) And a plate (9) mounted to open in 2) and an oil groove (3) for supplying oil passing through the plunger (5) to the skirt of the piston.

2. The piston cooling device according to claim 1, wherein the oil groove (3) allows oil to be supplied around the piston while rotating helically along the inner wall of the combustion chamber (2).