KR19990059344A - 차량용 엔진의 수냉식 냉각장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 실린더헤드의 각 기통간의 수온격차를 최소화하여 균일한 냉각을 실현하고 연소실 주변은 집중적으로 냉각을 행하게 하고 실린더 주변은 냉각되지 않도록 하여 출력성능 및 연비를 향상시킬 수 있는 자동차의 차량용 엔진의 수냉식 냉각장치에 관한 것으로, 이 수냉식 냉각장치의 구조를 보면, 실린더헤드의 연소실 워터재킷은 외측면에 일체로 형성되어 냉각수 유입라인과 연통되게 연결되는 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4측면 갤러리와; 바닥면 소정위치에 관통형성되어 실린더 워터재킷과 연소실 워터재킷을 연통시키는 다수개의 냉각수 이송공과; 측면 갤러리와 냉각수 유입라인이 연결되는 연결부에 형성되어 냉각수 유입라인으로부터 유입되는 냉각수를 측면 갤러리에 균일하게 공급하기 위한 냉각수 수집부를 포함하고 있다.

Description

차량용 엔진의 수냉식 냉각장치

본 발명은 차량용 엔진의 수냉식 냉각장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 실린더헤드의 각 기통간의 수온격차를 최소화하여 균일한 냉각을 실현하고 연소실 주변은 집중적으로 냉각을 행하게 하고 실린더 주변은 냉각되지 않도록 하여 출력성능 및 연비를 향상시킬 수 있는 차량용 엔진의 수냉식 냉각장치에 관한 것이다.

일반적으로, 내연기관에서 실린더 내의 연소가스의 온도는 상당히 고온이며, 이 열의 상당량은 실린더나 실린더헤드 및 피스톤 등에 전달된다. 따라서, 엔진의 과열을 방지함과 동시에, 피스톤이나 피스톤 링과 같은 각각의 부품들이 일정온도 이상으로 상승되는 것을 막아 내구성을 증대시키고 그 기능을 최적화하기 위해 냉각장치를 사용한다.

차량에서 사용하는 수랭식 냉각장치의 구성을 개략적으로 살펴보면, 냉각팬의 회전에 따라 유입되는 공기와의 열 교환을 통해 냉각수를 냉각시키는 라디에이터와, 라디에이터에서 냉각된 냉각수를 실린더 블록 및 실린더 헤드에 연속으로 공급하는 워터 펌프 및 냉각수가 유동하는 워터 호스 등으로 이루어져 있다.

실린더블록은 내부에 실린더 워터재킷을 갖으며, 실린더헤드는 내부에 연소실 워터재킷을 갖는다. 실린더 워터재킷과 연소실 워터재킷의 일단부는 상호 연동되게 연결되는데 실린더 워터재킷의 타단부는 냉각수 유입라인에 의해 라디에이터의 일단부와 연통되게 연결되고, 연소실 워터재킷의 타단부는 냉각수 유출라인에 의해 라디에이터의 타단부와 연통되게 연결된다.

냉각수 유입라인상에는 워터펌프가 장착되고, 냉각수 유출라인상에는 수온조절장치가 장착된다.

워터펌프와 수온조절장치는 냉각수 바이패스 라인에 의해 상호 연통되게 연결된다.

상기와 같은 구성을 갖는 종래의 자동차의 차량용 엔진의 수냉식 냉각장치는 라디에이터를 통과하여 유출되는 냉각수는 냉각수 유입라인을 통하여 워터펌프내로 유입되어 워터펌프의 펌핑에 의해 냉각수 유입라인을 통하여 실런터블록의 실린더 워터재킷으로 유입되어 유동되면서 실린더블록의 벽면과 열교환한 후 실린더헤드의 연소실 워터재킷으로 유입되어 유동되면서 실린더헤드의 벽면과 열교환하여 가열된 고온의 냉각수는 냉각수 유출라인을 통하여 라디에이터로 유입되는데, 이때 라디에이터로 유입되는 고온 냉각수의 일부는 순환라인의 냉각수가 일정온도로 유지되도록 수온조절장치를 통과하면서 냉각수 바이패스 라인을 통하여 워터펌프로 바이패스되어 라디에이터로부터 유출된 저온 냉각수와 희석되어 실린더 워터재킷으로 유입되도록 되어 있다.

이러한 구성을 지닌 종래의 차량용 엔진의 수냉식 냉각장치는 실린더헤드의 각 기통을 순차적으로 냉각하기 때문에 냉각수의 빠른 유속에 의한 효율적인 냉각이 가능하지만 실린더 워터재킷의 냉각수유입구측과 연소실 워터재킷의 냉각수유출구측은 심한 수온격차를 초래하게 되며, 또한 기통간에서의 냉각수 정체현상이 빈번하여 각 기통간의 균일한 냉각실현이 매우 곤란할 뿐만 아니라 라디에이터내의 저온 냉각수는 크랭크축와 연동하는 워터펌프에 의해 강제적으로 실린더 워터재킷 → 연소실 워터재킷 → 수온조절장치 → 라디에이터로 순차적으로 유동하게 되는 구조이기 때문에 이는 냉각수온을 다소 낮게 요구하는 연소실 워터재킷에서의 연소실벽 온도의 상승으로 요인하는 노크특성과 체적효율의 저하만 초래하며, 냉각수 온도를 다소 높게 요구하는 실린더 워터재킷에서의 오일점도의 상승으로 인한 마찰손실만 증대시킴으로서 출력 및 연비성능에 있어서 매우 불리하다는 문제점이 있다.

이러한 문제점들을 해결하기 위하여 안출한 본 발명은 실린더헤드의 각 기통간의 수온격차를 최소화하여 균일한 냉각을 실현하고 연소실 주변은 집중적으로 냉각을 행하게 하고 실린더 주변은 냉각되지 않도록 하여 출력성능 및 연비를 향상시킬 수 있는 자동차의 차량용 엔진의 수냉식 냉각장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 차량용 엔진의 수냉식 냉각장치를 도시하는 계통도.

도 2는 도 1의 본 발명에 따른 연소실 워터재킷의 구조를 도시하는 상세단면도.

도 3은 도 2의 B-B선을 따라 단면하여 도시한 단면도.

♣도면의 주요부분에 대한 부호의 설명♣

1: 실린더헤드 2: 실린더블록

3: 연소실 워터재킷 4: 실린더 워터재킷

5: 연소실 6: 제 1측면 갤러리

7: 제 2측면 갤러리 8: 제 3측면 갤러리

9: 제 4측면 갤러리 10: 냉각수 수집부

11, 12: 냉각수 이송공 13: 냉각수 유입라인

14: 냉각수 유출라인 15: 냉각수 바이패스라인

16: 수온조절장치 17: 워터펌프

18: 라디에이터

상술한 본 발명의 목적은 냉각수를 냉각시키기 위한 라디에이터와, 냉각수 유입라인상에 장착되어 냉각수를 펌핑하는 워터펌프와, 연소실을 냉각시키기 위한 연소실 워터재킷을 갖는 실린더헤드와 실린더를 냉각시키기 위한 실린더 워터재킷을 갖는 실린더블록과, 냉각수 유출라인상에 장착되고 냉각수 바이패스 라인에 의해 워터펌프와 연통되게 연결되어 순환되는 냉각수의 온도를 조절하기 위한 수온조절장치를 구비하는 자동차의 차량용 엔진의 수냉식 냉각장치에 있어서, 실린더헤드의 연소실 워터재킷은 외측면에 일체로 형성되어 냉각수 유입라인과 연통되게 연결되는 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4측면 갤러리와; 바닥면 소정위치에 관통형성되어 실린더 워터재킷과 연소실 워터재킷을 연통시키는 다수개의 냉각수 이송공과; 측면 갤러리와 냉각수 유입라인이 연결되는 연결부에 형성되어 냉각수 유입라인으로부터 유입되는 냉각수를 측면 갤러리에 균일하게 공급하기 위한 냉각수 수집부를 포함하는 자동차의 차량용 엔진의 수냉식 냉각장치에 의해 달성된다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동차의 차량용 엔진의 수냉식 냉각장치에 대하여 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 자동차의 차량용 엔진의 수냉식 냉각장치를 도시하는 계통도이고, 도 2는 도 1의 본 발명에 따른 연소실 워터재킷의 구조를 도시하는 상세단면도이며, 도 3은 도 2의 B-B선을 따라 단면하여 도시한 단면도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 자동차의 차량용 엔진의 수냉식 냉각장치는 연소실 워터재킷(3)과, 실린더 워터재킷(4)과, 제 1측면 갤러리(6)와, 제 2측면 갤러리(7)와, 제 3측면 갤러리(8)와, 제 4측면 갤러리(9)와, 냉각수 수집부(10)와, 수온조절장치(16)와, 워터펌프(17)와, 라디에이터(18)를 포함한다.

연소실 워터재킷(3)은 실리더헤드(1)의 연소실(5) 주변에 형성되고, 바닥면에 각각 관통형성되어 유입된 냉각수를 실린더 워터재킷(4)으로 공급하기 위한 다수개의 냉각수 이송공(11, 12)을 갖는다.

재 1, 제 2, 제 3 및 제 4측면 갤러리(6, 7, 8, 9)는 상호 소정길이와 직경을 갖는 관형상으로 상호 인접하게 결합되어 연소실 워터재킷(3)의 외측에 일체로 형성되며, 일단부가 각각 연소실(5)과 가까운 연소실 워터재킷(3)의 소정위치에 연통되게 연결된다. 즉, 제 1측면 갤러리(6)의 일단부는 가장 좌측에 위치된 연소실(5)과 가까운 연소실 워터재킷(3)의 소정위치에 연통되게 연결되고, 제 4측면 갤러리(9)의 일단부는 가장 우측에 위치된 연소실(5)과 가까운 연소실 워터재킷(3)의 소정위치에 연통되게 연결되고, 제 2측면 갤러리(7)와 제 3측면 갤러리(8)의 일단부는 중간부에 위치된 연소실(5)과 가까운 연소실 워터재킷(3)의 소정위치에 각각 연통되게 연결된다(도 3기준).

제 1, 제 2, 제 3 및 제 4측면 갤러리(6, 7, 8, 9)의 타단부는 냉각수 유입라인(13)과 연통되게 연결되는데 연결부에는 냉각수 수집부(10)가 형성된다.

냉각수 수집부(10)는 라디에이터(18)로부터 유출되어 냉각수 유입라인(13)을 통하여 유동되는 냉각수를 수집하여 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4측면 갤러리(6, 7, 8, 9)에 냉각수를 동시에 공급하여 연소실 워터재킷(3)내로 냉각수가 균일하게 공급되도록 한다.

실린더블록(2)의 실린더 워터재킷(4)은 일단측이 냉각수 이송공(11, 12)에 의해 연소실 워터재킷(3)과 연통되게 연결되고, 타단측이 냉각수 유출라인(14)에 의해 라디에이터(18)의 일단부와 연통되게 연결되고, 수온조절장치(16)는 냉각수 유출라인(14)상에 장착되어 냉각수 바이패스라인(15)에 의해 워터펌프(17)와 연통되게 연결된다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 자동차의 차량용 엔진의 수냉식 냉각장치는 난기운전중에 라디에이터 하부 탱크상의 저온 냉각수가 집중적인 냉각이 요구되는 연소실을 개별적으로 먼저 냉각한 후 다소 고온상태의 냉각수로 그다지 냉각되지 않아도 되는 실린더를 다수개의 냉각수 이송공를 통해 냉각수를 실린더 워터재킷(4)에 공급함으로서 역시 개별적으로 냉각되도록 한다. 즉, 연소열에 의해 다량의 발열량이 발생하는 연소실 주변은 출력향상을 위해 집중적으로 냉각시키고, 다소 발열량이 작은 실린더 주변은 연비향상을 위해 그다지 냉각되지 않도록 하여 균일한 냉각을 실현할 수 있을 뿐만 아니라 출력성능 및 연비성능을 향상시킬 수 있는 것이다.

이상으로 설명한 본 발명은 연소실 위터재킷에 냉각수를 공급하는 다수개의 측면 갤러리와 냉각수 유입라인과 측면 갤러리의 연결부에 냉각수 수집부를 형성시켜 라디에이터로부터 유출되는 저온의 냉각수를 연소실 워터재킷에 균일하게 공급하여 기통간의 균일한 냉각을 실현함으로서 실린더벽의 주물균열, 실린더 벽면의 이상마모 및 피스톤의 소착을 방지하고, 블로바이가스가 크랭크 케이스 내로 유입되는 것을 최소화하고, 연소실 주변의 집중적인 냉각을 통한 노크특성 및 체적효율의 향상으로 출력성능을 극대화시킴과 동시에 실린더 주변의 서냉에 의한 마찰손실의 저감으로 연비를 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다.

Claims (2)

1. 냉각수를 냉각시키기 위한 라디에이터와, 냉각수 유입라인상에 장착되어 냉각수를 펌핑하는 워터펌프와, 연소실을 냉각시키기 위한 연소실 워터재킷을 갖는 실린더헤드와 실린더를 냉각시키기 위한 실린더 워터재킷을 갖는 실린더블록과, 냉각수 유출라인상에 장착되고 냉각수 바이패스 라인에 의해 워터펌프와 연통되게 연결되어 순환되는 냉각수의 온도를 조절하기 위한 수온조절장치를 구비하는 자동차의 차량용 엔진의 수냉식 냉각장치에 있어서,

   상기 실린더헤드(1)의 연소실 워터재킷(3)은 외측면에 일체로 형성되어 냉각수 유입라인(13)과 연통되게 연결되는 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4측면 갤러리(6, 7, 8, 9)와;

   바닥면 소정위치에 관통형성되어 실린더 워터재킷(4)과 연소실 워터재킷(3)을 연통시키는 다수개의 냉각수 이송공(11, 12)과;

   상기 측면 갤러리(6, 7, 8, 9)와 냉각수 유입라인(13)이 연결되는 연결부에 형성되어 냉각수 유입라인(13)으로부터 유입되는 냉각수를 상기 측면 갤러리(6, 7, 8, 9)에 균일하게 공급하기 위한 냉각수 수집부(10)를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 차량용 엔진의 수냉식 냉각장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4측면 갤러리(6, 7, 8, 9)는 각각의 연소실(5)과 가장 가까운 연소실 워터재킷(3)의 외측 소정위치에 각각 연통되게 연결되는 것을 특징으로 하는 자동차의 차량용 엔진의 수냉식 냉각장치.