KR19990032845U - 실린더 블록의 워터재킷 - Google Patents

Abstract

본 고안은 냉각수가 유동하는 실린더 블록의 워터재킷 벽면 상에 다수의 딤플을 형성하여 냉각성을 향상시키고 엔진 내부 구성품의 내구성을 증대시켜 수명을 연장할 수 있는 실린더 블록의 워터재킷에 관한 것으로, 실린더 보어(46)와 보어(48)사이에 배치되는 샤미즈 부분(40c)에 형성된 워터재킷(42)의 벽면에는 이 워터재킷(42)을 유동하는 냉각수와의 열접촉면적을 증대시킬 수 있는 다수의 딤플(44)이 형성되어 있는 구조를 지니고 있다.

Description

실린더 블록의 워터재킷

본 고안은 실린더 블록의 워터재킷에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 냉각수가 유동하는 실린더 블록의 워터재킷 벽면 상에 다수의 딤플을 형성하여 냉각성을 향상시키고 엔진 내부 구성품의 내구성을 증대시켜 수명을 연장할 수 있는 실린더 블록의 워터재킷에 관한 것이다.

자동차용 엔진의 구성요소를 대별하여 보면, 엔진의 본체를 구성하는 부분으로 다수의 실린더가 일체로 제작되며, 각 실린더 사이에는 냉각수가 유동하는 워터 재킷과 냉각수 통로가 형성되어 있는 실린더 블록과, 이 실린더 블록의 상부에 배치되어 피스톤과 함께 연소실을 형성하는 부분으로, 각종 밸브 기구 및 스파크 플러그나 분사밸브 등이 설치되는 실린더헤드와, 크랭크축이 설치되는 크랭크 케이스로 이루어져 있다.

도 1은 종래의 자동차용 엔진의 일부를 단면하여 도시한 것으로, 실린더 블록(2)에 일체로 형성된 보어에 삽입되어 있는 실린더 라이너에는 커넥팅 로드를 통해 전달되는 크랭크축의 회전력에 의해 실린더의 벽면을 따라 상하 이동하는 피스톤(6)이 내장되어 있다. 실린더 헤드(4)와 피스톤(6)의 헤드부에 의해 제공되는 연소실에는 흡기포트(4a)를 통해 유입된 공기가 공급되며, 연소후에 배기가스는 배기포트(4b)를 통해 배기 파이프로 배출된다. 또한, 실린더 블록(2)과 실린더 헤드(4)에는 냉각수가 유동하는 워터재킷(2a, 4c)이 형성되어 있어, 엔진의 과열을 방지한다. 실린더 블록(2)과 실린더 헤드(4)사이에는 기밀유지를 위한 실린더 헤드 가스켓(28)이 끼워져 있다.

여기에서, 피스톤(6)에는 2개의 압축링(compression ring)(8)이 끼워져 있어 피스톤과 실린더 벽간의 기밀을 유지함과 동시에, 피스톤(6)의 열을 실린더 벽면으로 전달한다. 압축링(8)의 하부에는 오일링(oil ring)(10)이 끼워져 있어, 실린더 벽면을 따라 올라온 여분의 오일을 긁어내려 오일팬으로 돌려 보낸다.

흡기계통을 통해 흡입된 공기는 분사밸브에서 분사된 연료와 혼합되어 혼합기를 형성한 다음 흡기밸브(12)의 개방시에 연소실로 공급되며, 연소된 배기가스는 배기밸브(22)의 개방시에 배출된다. 실린더 헤드(4)에 설치된 흡기밸브(12)와 배기밸브(22)는 각각, 스프링(14, 24)에 의해 가압된 상태로 장착되어 있으며, 이들 밸브(12, 22)는 캠축(18)에 의해 구동되는 로커 아암(16, 26)에 의해 상하로 이동하면서 흡기포트(4a)와 배기포트(4b)를 선택적으로 개폐하게 된다.

도 2는 실린더 블록(2)의 보어와 보어 사이에 형성된 샤미즈(siamese)부분의 워터재킷(2a)을 도시한 사시도이다. 도시된 바와 같이, 화살표 방향을 따라 냉각수가 유동하는 워터재킷(2a)의 내벽면은 평탄하게 구성되어 있으며, 내부를 유동하는 냉각수에 의해서 샤미즈 부분의 부분냉각이 이루어진다.

이러한 구성을 지닌 실린더 블록에 있어서, 보어에서의 온도를 측정해 보면, 흡입쪽과 배기쪽은 낮은 온도분포를 보이는 반면에, 샤미즈 부분은 매우 높은 온도분포를 나타내고 있다. 그 이유는 연소실 쪽에서 연소가스로부터 금속면으로의 열전달을 볼 때에, 어느 부분에서나 일정한데 반하여, 금속면에서 냉각수 쪽으로의 열전달은 부분적으로 다르기 때문이다. 즉, 흡기 및 배기쪽은 냉각이 원활한데 비해, 블록 샤미즈 부분은 냉각이 불량하므로 각 부분에 따라 심한 온도 불균일 현상이 발생된다.

이러한 온도 불균일 현상으로 인해서, 종래의 실린더 블록에서는 부분적으로 실린더 라이너와 피스톤링 사이에 틈이 발생되어 블로바이 가스를 증가시킨다. 실제로 샤미즈 부분은 흡기 및 배기쪽보다 약 100℃정도 높으며, 블로바이 가스의 증가로 인해서 엔진의 성능이 저하되며, 실린더 라이너의 온도가 낮아지면, HC와 같은 유해물질의 증대와 함께, 마출손실의 증대를 초래하여 내구성을 저하시킴으로써, 엔진의 수명을 단축하는 문제가 있다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 본 고안은 실린더 블록의 전역에 걸쳐서 실린더 보어의 온도를 균일하게 유지하여 엔진의 성능저하 및 유해물질의 배출을 막을 수 있는 실린더 블록의 워터재킷를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 차량용 엔진의 구성을 보인 단면도,

도 2는 종래 실린더 블록의 워터재킷을 도시한 사시도,

도 3은 본 고안에 따른 실린더 블록의 워터재킷을 도시한 사시도,

도 4는 본 고안의 워터재킷이 형성된 실린더 블록을 도시한 평면도,

도 5와 도 6은 각각, 도 4에서 선 A-A 및 B-B를 따라 취한 단면도.

♣도면의 주요부분에 대한 부호의 설명♣

40:실린더 블록 42:워터재킷

44:딤플 46, 48:보어

상술한 본 고안의 목적은 각종 밸브기구가 설치되어 있는 실린더 헤드와, 피스톤이 상하로 왕복이동하면서 혼합기를 압축하는 다수의 보어가 일체로 형성되어 있는 실린더 블록과, 실린더 블록의 하부에 배치되어 엔진오일을 저장하고 있는 오일팬으로 구성된 차량용 엔진에 있어서, 실린더 보어와 보어 사이에 배치되는 샤미즈부분에 형성된 워터재킷의 벽면에는 이 워터재킷을 유동하는 냉각수와의 열접촉면적을 증대시킬 수 있는 다수의 딤플이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 실린더 블록의 워터재킷에 의해 달성된다.

이하, 첨부한 도 3 내지 도 6을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 실린더 블록의 워터재킷에 대하여 상세히 설명한다.(도 1에서 설명한 종래의 구조와 동일한 부품은 동일한 부호로 표시한다.)

도 3은 본 고안에 따른 실린더 블록의 워터재킷을 도시한 사시도이고, 도 4는 본 고안의 워터재킷이 형성된 실린더 블록을 도시한 평면도이며, 도 5와 도 6은 각각, 도 4에서 선 A-A 및 B-B를 따라 취한 단면도이다.

먼저, 도 3에 도시된 바와 같이, 실린더 블록의 보어와 보어 사이에 배치되는 샤미즈 부분에는 실린더 라이너를 통해 전달되는 고온의 열을 냉각하기 위한 냉각수 유동로인 워터재킷(42)이 형성되어 있으며, 이 워터재킷(42)의 내벽면 상에는 다수의 딤플(dimple)(44)이 형성되어 있다. 워터재킷(42)의 내벽면 상에 다수의 딤플(44)이 형성되어 있기 때문에, 화살표 방향을 따라 워터재킷(42)을 유동하는 냉각수의 열접촉면적이 증대되어 냉각효율이 상승된다.

다음, 도 4는 본 고안에 따른 워터재킷(42)이 형성된 실린더 블록의 평면도이다. 상기한 바와 같이, 실린더 블록(40)의 흡기쪽 단부(40a)와 배기쪽 단부(40b)의 온도는 저온인 반면에, 보어(46)와 보어(48)간에 배치되는 샤미즈 부분(40c)의 온도는 고온이므로, 본 고안에서는 도 5와 도 6에 도시된 바와 같이, 샤미즈 부분(40c)에 형성된 워터재킷(42)에 다수의 딤플(44)을 형성하였다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 실린더 블록(40)의 샤미즈 부분(40c)에 형성된 워터재킷(42)의 내벽면 상에 다수의 딤플(44)을 형성하였기 때문에, 이 워터재킷(42)을 유동하는 냉각수의 열접촉면적을 증대시켜, 결과적으로, 샤미즈 부분의 온도 분포를 흡기쪽 단부(40a) 및 배기쪽 단부(40b)와 대략 동일하게 유지하는 것이 가능하다.

이상으로 설명한 본 고안에 의하면, 실린더 블록의 보어와 보어 사이에 배치되는 샤미즈 부분에 형성된 워터재킷의 벽면 상에 다수의 딤플을 형성하였기 때문에, 보어의 냉각성능이 높아짐으로써, 실린더 블록의 전영역에 걸쳐서 대체로 균일한 온도분포를 얻을 수 있으며, 내구성을 증대시키고 HC와 같은 유해물질의 배출이 억제되어 환경오염을 막을 수 있는 이점이 있다.

Claims (1)

1. 각종 밸브기구가 설치되어 있는 실린더 헤드와, 피스톤이 상하로 왕복이동하면서 혼합기를 압축하는 다수의 보어가 일체로 형성되어 있는 실린더 블록과, 상기 실린더 블록의 하부에 배치되어 엔진오일을 저장하고 있는 오일팬으로 구성된 차량용 엔진에 있어서,

   상기 실린더 보어(46)와 보어(48)사이에 배치되는 샤미즈 부분(40c)에 형성된 워터재킷(42)의 벽면에는 이 워터재킷(42)을 유동하는 냉각수와의 열접촉면적을 증대시킬 수 있는 다수의 딤플(44)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 실린더 블록의 워터재킷.