KR19990032213U

KR19990032213U - 엔진의 냉시동성 및 냉각효율 향상장치

Info

Publication number: KR19990032213U
Application number: KR2019970044967U
Authority: KR
Inventors: 김규완
Original assignee: 정몽규; 현대자동차 주식회사
Priority date: 1997-12-31
Filing date: 1997-12-31
Publication date: 1999-07-26
Also published as: KR200216196Y1

Abstract

본 고안은 엔진의 가열상태에 따라 일부의 배기가스나 공기가 연소실측으로 유도되도록 하여 냉시동시에는 연소실의 예열을 촉진하므로서 워밍업 시간의 단축과 동시에 연료가 절감될 수 있도록 하고, 예열된 직후에는 연소실의 과열을 방지시키도록 하는 엔진의 냉시동성 및 냉각효율 향상장치에 대한 것으로서, 상기한 목적을 달성시키기 위한 수단으로 본 고안은 공기와 연료를 공급하는 흡기계와 연소실내에서 연소된 가스를 배출시키는 배기계가 구비되는 엔진 구조에 있어서,

상기의 연소실(13)에 근접되게 실린더 헤드(12)에 형성한 에어재킷(40)과;

흡기계(20)로부터는 공기가 유도되고, 배기계(30)로부터는 배기가스가 유도되어 상기한 에어재킷(40)으로 공급되도록 형성한 공급통로(50)와;

상기 에어재킷(40)으로 유도된 공기 또는 배기가스를 서지탱크(23)로 재공급되도록 하는 배출통로(60)와:

상기한 공급통로(50)에 설치되어 공기 또는 배기가스를 선택적으로 에어재킷(40)에 공급시키는 솔레노이드 밸브(70); 및

온도 감지 수단으로부터의 신호에 의해 상기 솔레노이드 밸브(70)의 작동을 제어하는 전자 제어 장치(80)로서 구비되도록 하는 구성이 특징이다.

Description

엔진의 냉시동성 및 냉각효율 향상장치

본 고안은 엔진 구동상태에 따라 연소실 주위의 온도를 가변적으로 조절하는 엔진의 냉시동성 및 냉각효율 향상장치에 관한 것이다.

차량에서의 엔진은 엔진 부압에 의해 흡입되는 공기와 연료를 적절히 혼합하여 연소작용에 의해 구동력이 발생되도록 하는 부분으로 이때 공기는 도 2에서와 같이 에어 크리너(2)와 스로틀 바디(3) 및 서지탱크(4)를 통해 흡기 매니폴드(5)를 거쳐서 엔진(1)으로 도입되며, 연료는 이렇게 도입되는 공기량에 따라 엔진측으로 흡기 매니폴드(5)와 연소실간을 통하도록 마련한 흡기 포트에서 연료 분사 장치에 의해 분사되어 공기와 혼합되면서 연소실로 공급시키게 된다.

이렇게 연소실로 공급된 연료와 공기의 혼합기는 연소된 후 배기 매니폴드(6)와 배기 파이프(7)를 통해 배출시키게 된다.

한편 공기와 연료는 엔진이 일정 온도로 가열되었을 때에야 비로소 연소실에서의 연소력이 극대화될 수가 있으므로 이러한 냉시동시 엔진을 예열시키기 위한 준비단계인 워밍 업을 반드시 수행하게 된다.

즉 최초 시동하게 되는 냉시동시에는 엔진이 차거워진 상태이므로 엔진을 순환하게 되는 냉각수가 라디에이터를 거치지 않고 다시 엔진으로 재순환하도록 하므로서 엔진 예열이 촉진되도록 하는 것이다.

이러한 워밍 업을 수행한 직후 엔진이 일정 온도로 가열되면 이때부터는 냉각수의 순환작용에 의해 엔진의 과열을 방지시키게 된다.

하지만 종전의 냉각장치는 엔진의 과열을 방지시키기 위한 것일 뿐 냉시동시의 엔진 예열은 단순히 냉각수의 순환 즉 라디에이터에로의 유동을 방지시켜 냉각수가 엔진을 순환하여 가열된 상태에서 다시 엔진을 재순환하도록 하여 냉각수의 가열을 촉진시키는 작용에 의해 예열을 시키게 되므로 엔진이 예열되기까지는 대단히 긴 시간이 지체되면서 예열을 촉진시키기 위한 불필요한 연료의 소모가 초래되고, 이로서 에미션을 악화시키게 되는 문제점이 있게 된다.

이에 본 고안은 상기한 문제점을 개선시키기 위해 안출한 것으로 본 고안은 엔진의 가열상태에 따라 일부의 배기가스나 공기가 연소실측으로 유도되도록 하여 냉시동시에는 연소실의 예열을 촉진하므로서 워밍 업 시간의 단축과 동시에 연료가 절감될 수 있도록 하고, 예열된 직후에는 연소실의 과열을 방지시키도록 하는 엔진의 냉시동성 및 냉각효율 향상장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한 본 고안은 연소실의 조기 가열에 의해 냉시동시의 에미션을 개선하면서 과열에 의한 연소실의 열적 부하가 저감시켜 엔진 내구력이 향상될 수 있도록 하는데 다른 목적이 있다.

상기한 목적을 달성시키기 위한 수단으로서 본 고안은

공기와 연료를 공급하는 흡기계와 연소실내에서 연소된 가스를 배출시키는 배기계가 구비되는 엔진 구조에 있어서,

상기의 연소실에 근접되게 실린더 헤드에 형성한 에어재킷과;

흡기계로부터 공기가 유도되고, 배기계로부터는 배기가스가 유도되어 상기의 에어재킷으로 공급되도록 형성한 공급통로와;

상기 에어재킷으로 유도된 공기와 배기가스를 서지탱크로 재공급되도록 하는 배출통로와:

상기한 공급통로에 설치되어 공기 또는 배기가스를 선택적으로 에어재킷에 공급시키는 솔레노이드 밸브; 및

온도 감지수단으로부터의 신호에 의해 상기 솔레노이드 밸브의 작동을 제어하는 전자 제어 장치;

로서 구비되도록 하는 구성이 특징이다.

도 1은 본 고안에 따른 개략적인 실시예 구조도

도 2는 종래의 엔진 구조도

※도면 중 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 엔진

13 : 연소실

20 : 흡기계

30 : 배기계

40 : 에어재킷

50 : 공급통로

60 : 배출통로

70 : 솔레노이드 밸브

80 : 전자 제어 장치

이를 첨부한 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 고안에 따른 실시예 구조를 도시한 것으로서, 도면부호 10은 엔진이고, 부호 20은 흡기계이며, 부호 30은 배기계이다.

엔진(10)은 크게 실린더 블록(11)과 실린더 헤드(12)와 연소실(13)로 구분되며, 흡기계(20)는 에어 크리너(21)와 스로틀 바디(22)와 서지탱크(23)와 흡기 매니폴드(24)와 이들을 연결하는 흡기 파이프(25)로 이루어지며, 배기계(30)는 배기 매니폴드(31)와 배기 파이프(32) 및 촉매로서 이루어지게 되는 구조는 종전과 동일하다.

이에 본 고안은 연소실(13)이 구비되는 실린더 헤드(12)의 연소실(13)측으로 공기나 배출가스가 지날 수 있도록 하는 에어재킷(40)이 형성되도록 하고, 상기 에어재킷(40)에는 공기나 배출가스가 유입되는 공급통로(50)와 유입된 공기나 배출가스를 배출시키는 배출통로(60)가 각각 연결되도록 하고, 상기 공급통로(50)에는 솔레노이드 밸브(70)가 장착되도록 하여 흡기계(20)로부터 유도되는 공기와 배기계(30)로부터 유도되는 배출가스가 선택적으로 에어재킷(40)에 공급되도록 한다.

또한 상기 솔레노이드 밸브(70)는 온도 감지 수단으로부터의 신호에 의해 전자 제어 장치(80)에 의해서 작동이 제어되며, 특히 상기의 배출통로(60)는 흡기계(20)의 서지탱크(23)와 연결되도록 한다.

한편 이상과 같은 구조에서 공급통로(50)의 흡기계(20)측 단부는 배출통로(60)가 연결되는 서지탱크(23)보다 부압력이 낮은 그 이전의 구조인 스로틀 바디(22)나 에어 크리너(21)와 스로틀 바디(22)간을 연결하는 흡기 파이프(25)에 연결되게 하는 것이 보다 바람직하다.

또한 전자 제어 장치(80)에서 체크되도록 하여 솔레노이드 밸브(70)를 절환작동시키게 되는 신호수단인 온도 감지 수단은 냉각수온 센서 또는 별도로 오일 팬 저부에 장착되는 오일 온도 센서로서 구비되도록 하는 것이 가장 바람직하다.

특히 상기에서 에어재킷(40)은 연소실(13)에 근접되는 구조로서 형성시킬 수도 있으나 레이 아웃상 연소실(13)에 근접되게 형성되는 워터재킷에 의해 형성이 불가하면 상기의 워터재킷에 근접한 구조로서 형성시켜 워터재킷을 통과하는 냉각수를 가열 또는 냉각시키는 간접적인 제어구조로서도 형성이 가능하다.

상기한 구성에 따른 본 고안의 작용에 대해서 설명하면 엔진이 시동된 직후 온도 감지 센서로부터 체크되는 온도는 전자 제어 장치(80)에 기설정된 온도보다 낮으므로 전자 제어 장치(80)는 솔레노이드 밸브(70)를 작동시켜 배기계(30)로부터 연장되는 공급통로(50)를 에어재킷(40)과 연통시킨다.

그러면 냉시동시 연소된 배출가스가 배기 매니폴드(31)와 배기 파이프(32)를 통해 배출될 때 일부의 배출가스는 공급통로(50)와 솔레노이드 밸브(70)를 통해서 연소실(40) 측방의 에어재킷(40)으로 유도되어 연소실(40)의 가열을 촉진시킨다.

배출가스에 의한 연소실(40)의 가열촉진은 동시에 냉각수의 가열이 촉진시키게 되는 동시에 오일의 점도도 조기에 정상화시켜 연소실(40)에서의 혼합기 연소효율을 향상시킬 수가 있게 되고, 이때 연소실(40)을 통과한 배출가스는 다시 서지탱크(23)로 도입되면서 연소실(40)에서 재연소되어 미연소가스의 배출량을 대폭 저감시키게 된다.

특히 상기와 같은 배출가스의 재순환작용에 의해 예열 촉진을 위한 다량의 연료 공급이 불필요해지게 되므로 연료 소비량을 대폭 줄일 수가 있게 되어 차량 연비가 동시에 개선되는 장점도 있게 된다.

한편 엔진이 조기에 정상구동되면서 온도 감지 센서로부터 전자 제어 장치(80)에 기설정한 온도보다 높은 온도가 체크될 때 전자 제어 장치(80)는 다시 솔레노이드 밸브(70)를 작동시켜 에어재킷(40)으로 배출가스가 더 이상 유도되지 못하도록 하면서 흡기계(20)로부터 공기가 유도될 수 있도록 하여 연소실(13) 냉각을 촉진시키도록 한다.

이는 엔진의 다른 부분보다 열적부하가 심한 연소실(13) 냉각을 보다 촉진시키므로서 연소실(13) 과열에 따른 밸브 시트와 같은 특히 열적 부하에 약한 부품들의 변형이나 손상을 방지할 수가 있게 되어 엔진의 내구력을 더욱 향상시킬 수가 있도록 한다.

그러므로 본 고안에 따른 구조의 개선에 의해 냉시동시의 엔진 예열을 촉진시키게 되므로서 유해한 배기가스의 배출량을 줄이는 에미션 저감과 함께 연료의 소비를 감소시킬 수가 있게 되며, 연소실의 열적 부하를 저감시켜 엔진 내구력이 증강될 수 있도록 하는 매우 유용한 효과가 있게 된다.

Claims

공기와 연료를 공급하는 흡기계와 연소실내에서 연소된 가스를 배출시키는 배기계가 구비되는 엔진 구조에 있어서,

상기의 연소실(13)에 근접되게 실린더 헤드(12)에 형성한 에어재킷(40)과;

흡기계(20)로부터는 공기가 유도되고, 배기계(30)로부터는 배기가스가 유도되어 상기한 에어재킷(40)으로 공급되도록 형성한 공급통로(50)와;

상기 에어재킷(40)으로 유도된 공기 또는 배기가스를 서지탱크(23)로 재공급되도록 하는 배출통로(60)와:

상기한 공급통로(50)에 설치되어 공기 또는 배기가스를 선택적으로 에어재킷(40)에 공급시키는 솔레노이드 밸브(70); 및

온도 감지 수단으로부터의 신호에 의해 상기 솔레노이드 밸브(70)의 작동을 제어하는 전자 제어 장치(80);

로서 구비되도록 하는 구성을 특징으로 하는 엔진의 냉시동성 및 냉각효율 향상장치.
제 1 항에 있어서,

상기 공급통로(50)의 흡기계(20)측 단부는 배출통로(60)가 연결되는 서지탱크(23)보다 부압력이 낮은 스로틀 바디(22)에 연결되는 구성임을 특징으로 하는 엔진의 냉시동성 및 냉각효율 향상장치.
제 1 항에 있어서,

상기 공급통로(50)의 흡기계(20)측 단부는 에어 크리너(21)와 스로틀 바디(22)간을 연결하는 흡기 파이프(25)에 연결되는 구성임을 특징으로 하는 엔진의 냉시동성 및 냉각효율 향상장치.
제 1 항에 있어서,

전자 제어 장치(80)에 제어신호를 공급하는 온도 감지 수단은 냉각장치에서 냉각수의 온도를 감지하는 냉각수온 센서임을 특징으로 하는 엔진의 냉시동성 및 냉각효율 향상장치.
제 1 항에 있어서,

전자 제어 장치(80)에 제어신호를 공급하는 온도 감지 수단은 별도로 오일 팬 저부에 장착되도록 하는 오일 온도 센서로 구비됨을 특징으로 하는 엔진의 냉시동성 및 냉각효율 향상장치.