KR200225556Y1 - 워터 펌프 전방의 냉각수 유속 조정 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 엔진의 수냉식 냉각 장치에 관한 것으로서, 특히 엔진 고속 회전시 워터 펌프 전방의 냉각수 통로를 변화시켜 냉각수의 속도를 조정할 수 있도록 한 워터 펌프 전방의 냉각수 유속 조정 장치에 관한 것이다.

상기 본 고안은 라디에이터와 엔진의 냉각수 통로 사이의 냉각수 공급 파이프 상에 설치되어 냉각수를 강제 순환시키는 워터 펌프가 구비된 엔진의 냉각 장치에 있어서, 엔진의 배기 파이프에서 분기되어 다시 배기 파이프로 연결되는 배기 순환관과, 상기 배기 순환관의 입구에 설치되어 엔진의 회전속도가 일정 이상일 때 ECU의 제어에 따라 개방되는 솔레노이드 밸브와, 상기 워터 펌프 전방의 냉각수 공급 파이프에 설치되어 상기 배기 순환관을 통해 유입된 배기 가스열에 의해 냉각수가 통과되는 단면적을 축소시켜 냉각수의 유속을 빠르게 변경시키는 유로용적 가변수단으로 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

워터 펌프 전방의 냉각수 유속 조정 장치

본 고안은 엔진의 수냉식 냉각 장치에 관한 것으로서, 특히 엔진 고속 회전시 워터 펌프 전방의 냉각수 통로를 변화시켜 냉각수의 속도를 조정할 수 있도록 한 워터 펌프 전방의 냉각수 유속 조정 장치에 관한 것이다.

엔진에서 동력이 발생되는 연소실 내의 연소가스 온도는 2000℃ 이상에 달하고, 이 열로 인하여 엔진 내부의 피스톤 및 실린더가 변형되거나 실린더 벽의 유막이 파괴되어 윤활불량이 되며 심할 때는 엔진을 손상시킨다.

따라서, 상기한 엔진을 냉각하여 과열을 방지하고, 또한 적온으로 유지하기 위하여 냉각 장치가 구비되는 바, 워터 펌프(11)의 작동으로 냉각수가 엔진 내부의 실린더 블럭 및 실린더 헤드의 냉각수 통로(5)로 유동되고, 이 냉각수는 다시 라디에이터(12)로 유동되어 방열되며, 이렇게 식혀진 물은 또다시 워터 펌프(11)를 이용해 순환시키고 있다. 그리고, 상기 냉각수 통로(5)와 라디에이터(12) 사이에는 서머스탯이(13) 설치되어 있어서 온도에 따라 냉각수의 순환경로를 변환하게 되어 있다.

특히, 엔진(1)을 순환하는 냉각수가 일정 온도 범위에서 벗어났을 경우에 워터 펌프(11)를 작동시키도록 냉각수온에 따라 작동되는 바이메탈 스위치(15)가 설치되어 있다. 즉, 냉각수의 적정 온도가 85 ∼ 110℃라고 하면, 냉각수의 온도가 110℃이상이 되었을 때 상기 바이메탈 스위치(15)가 온(ON)되어 상기 워터 펌프(11)를 작동시켜 냉각수를 순환시킨다.

그러나, 상기한 종래 엔진의 수냉식 냉각 장치는 상기 바이메탈 스위치(15)에 의해 워터 펌프(11)가 반복 작동되면서 냉각수를 강제 순환시키기 때문에 워터 펌프(11) 재작동시 및 고속 작동시에는 부하가 많이 발생되어 작동 효율이 떨어질 뿐만 아니라 오랜 시간 사용하게 되면 내구성이 떨어지게 되어 결국 수명이 짧아지는 문제점이 있다.

본 고안은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 엔진 고속 회전시 워터 펌프 전방의 냉각수 공급 통로의 유로 면적을 축소하여 유속을 빠르게 함으로써 워터 펌프에 가해지는 부하는 저감시키고 펌프 효율은 증대되도록 하는 워터 펌프 전방의 냉각수 유속 조정 장치를 제공하는 데 있다.

상기한 과제를 실현하기 위한 본 고안의 워터 펌프 전방의 냉각수 유속 조정 장치는, 라디에이터와 엔진의 냉각수 통로 사이의 냉각수 공급 파이프 상에 설치되어 냉각수를 강제 순환시키는 워터 펌프가 구비된 엔진의 냉각 장치에 있어서, 엔진의 배기 파이프에서 분기되어 다시 배기 파이프로 연결되는 배기 순환관과, 상기 배기 순환관의 입구에 설치되어 엔진의 회전속도가 일정 이상일 때 ECU의 제어에 따라 개방되는 솔레노이드 밸브와, 상기 워터 펌프 전방의 냉각수 공급 파이프에 설치되어 상기 배기 순환관을 통해 유입된 배기 가스열에 의해 냉각수가 통과되는 단면적을 축소시켜 냉각수의 유속을 빠르게 변경시키는 유로용적 가변수단으로 구성된 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래 엔진의 수냉식 냉각 장치가 도시된 개략적인 구성도,

도 2는 본 고안에 따른 워터 펌프 전방의 냉각수 유속 조정 장치가 도시된 구성도,

도 3은 본 고안의 유로 용적 가변 수단의 내부 구조가 도시된 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

50 : 엔진 52 : 배기 파이프

55 : 라디에이터 56 : 냉각수 공급 통로

60 : 워터 펌프 70 : 배기 순환관

80 : 유로용적 가변수단 81 : 케이스

83 : 부피가변재 85 : 지지 부재

87 : 유속 조절부재 88 : 리턴 스프링

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 실시 예를 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 고안에 따른 워터 펌프 전방의 냉각수 유속 조정 장치가 포함된 수냉식 냉각 장치가 도시된 개략적인 구성도이다. 그리고 도 3은 본 고안의 주요부인 유로용적 가변수단의 내부 구성이 도시된 도면이다.

먼저 엔진(50)의 배기 매니폴드(51)에 배기 파이프(52)가 연결되어 있고, 이 배기 파이프(52) 상에는 촉매 컨버터(53)와 소음기(54)가 설치되어 있다.

또한 엔진 냉각수는 엔진(50)과 라디에이터(55) 사이를 순환하면서 엔진 내부를 냉각시키도록 되어 있다.

즉 냉각수 파이프(57) 상에 냉각수의 온도에 따라 냉각수의 유동을 조절하는 서머스탯(58)이 설치되고 있고, 또한 냉각수를 강제 유동시키도록 라디에이터(55)와 엔진(50)의 냉각수 통로 사이의 냉각수 공급 파이프(56) 상에 워터 펌프(60)가 설치되어 있다.

여기서 본 고안은 엔진의 배기 파이프(52)에서 분기되어 다시 배기 파이프(52)로 연결되는 배기 순환관(70)과, 상기 배기 순환관(70)의 입구에 설치되어 엔진의 회전속도가 일정 이상일 때 RPM센서(71)의 신호를 입력받는 ECU(72)의 제어에 따라 개방되는 솔레노이드 밸브(73)와, 상기 워터 펌프(60) 전방의 냉각수 공급 파이프(56)에 설치되어 상기 배기 순환관(70)을 통해 유입된 배기 가스열에 의해 냉각수가 통과되는 단면적을 축소시켜 냉각수의 유속을 빠르게 변경시키는 유로용적 가변수단(80)으로 구성되어 있다.

그리고 상기 배기 순환관(70)의 끝단은 도 2의 확대도와 같이 배기 가스가 역류되지 않도록 배기 파이프(52)와 예각(θ)을 이루도록 연결된다.

특히 상기한 유로용적 가변수단(80)은 도 3에 상세히 도시된 바와 같이 배기 순환관(70)상의 배기 가스가 통과되는 케이스(81)와, 상기 케이스(81)에 내재되어 배기 가스열에 의해 팽창 수축되는 왁스형의 부피 가변재(83)와, 상기 케이스(81)에 내재되고 부피 가변재(83)가 상기 냉각수 공급 통로(56) 내측 방향으로 팽창되게 지지하는 지지 부재(85)와, 상기 부피 가변재(85)의 전방에 위치되어 냉각수 공급 통로(56)의 단면적을 변화시키는 유속 조절 부재(87)로 구성되어 있다.

여기서 상기 유속 조절 부재(87)는 그 전면이 유동 저항이 최소화되도록 유선형으로 형성되고, 후방에는 상기 부피 가변재(83) 수축시 원위치되도록 리턴 스프링(88)이 설치되어 있다.

상기와 같이 구성되는 본 고안에 따른 워터 펌프 전방의 냉각수 유속 조정 장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.

본 고안의 배기 순환관(70)내로 배기 가스가 유입되지 않으면 유로용적 가변수단(80)내의 부피 가변재(83)는 수축된 상태로 있게 되고, 이때 유속 조절 부재(87)는 리턴 스프링(88)에 의해 냉각수 공급 통로(56)의 외측으로 후퇴한 상태에 있게 되므로 냉각수는 완만한 속도로 유동하게 된다.

이와 같은 상태에서 엔진(50)의 회전 속도가 빨라져 고속 상태가 되면 워터 펌프(60)의 회전도 빨라지고 냉각수의 유동량도 많아지게 된다.

이때 RPM센서(71)로부터 엔진 회전 속도를 입력받은 ECU(72)가 솔레노이드 밸브(73)를 제어하여 배기 순환 파이프(70)를 개방하게 되면 유로용적 가변수단(80)의 케이스(81)내로 고온의 배기 가스가 유동하게 된다.

이와 같이 케이스(81)에 고온의 배기 가스가 유동되면 부피 가변재(83)가 팽창하면서 유속 조절 부재(87)를 외측으로 밀게 되고, 이에 따라 유속 조절 부재(87)가 냉각수 공급 파이프(56)내로 전진하여 유로 단면적을 줄이게 된다.

따라서, 상기와 같이 유속이 빨라진 냉각수가 워터 펌프(60)에 공급되게 되어 워터 펌프(60)의 부하는 그만큼 줄어든 상태에서 냉각수를 강제 순환시키게 된다.

상술한 바와 같은 본 고안의 워터 펌프 전방의 냉각수 유속 조정 장치는 엔진 고속 회전시 워터 펌프 전방의 냉각수 유동 속도를 빠르게 하여 워터 펌프의 부하를 줄이기 때문에 워터 펌프의 마찰 손실 및 기계적 손실을 최소화함은 물론 펌프 효율을 증대시켜 냉각 효율을 향상시키게 되는 이점이 있다.

Claims (4)

1. 라디에이터와 엔진의 냉각수 통로 사이의 냉각수 공급 파이프 상에 설치되어 냉각수를 강제 순환시키는 워터 펌프가 구비된 엔진의 냉각 장치에 있어서,

   엔진의 배기 파이프에서 분기되어 다시 배기 파이프로 연결되는 배기 순환관과, 상기 배기 순환관의 입구에 설치되어 엔진의 회전속도가 일정 이상일 때 ECU의 제어에 따라 개방되는 솔레노이드 밸브와, 상기 워터 펌프 전방의 냉각수 공급 파이프에 설치되어 상기 배기 순환관을 통해 유입된 배기 가스열에 의해 냉각수가 통과되는 단면적을 축소시켜 냉각수의 유속을 빠르게 변경시키는 유로용적 가변수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 워터 펌프 전방의 냉각수 유속 조정 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 배기 순환관의 끝단은 배기 가스가 역류되지 않도록 배기 파이프와 예각을 이루도록 연결된 것을 특징으로 하는 워터 펌프 전방의 냉각수 유속 조정 장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 유로용적 가변수단은 배기 가스가 통과되는 케이스와, 상기 케이스에 내재되어 배기 가스열에 의해 팽창 수축되는 부피 가변재와, 상기 케이스에 내재되고 부피 가변재가 상기 냉각수 공급 통로 내측 방향으로 팽창되게 지지하는 지지 부재와, 상기 부피 가변재의 전방에 위치되어 냉각수 공급 통로의 단면적을 변화시키는 유속 조절 부재로 구성된 것을 특징으로 하는 워터 펌프 전방의 냉각수 유속 조정 장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 유속 조절 부재는 그 전면이 유동 저항이 최소화되도록 유선형으로 형성되고, 후방에는 상기 부피 가변재 수축시 원위치되도록 리턴 스프링이 설치된 것을 특징으로 하는 워터 펌프 전방의 냉각수 유속 조정 장치.