KR200246566Y1

KR200246566Y1 - 워터펌프의캐비테이션방지장치

Info

Publication number: KR200246566Y1
Application number: KR2019970045619U
Authority: KR
Inventors: 김규완
Original assignee: 이계안; 현대자동차주식회사
Priority date: 1997-12-31
Filing date: 1997-12-31
Publication date: 2001-12-28
Also published as: KR19990032853U

Abstract

본 고안은 워터펌프의 전방에 수압 조절기를 설치하여 워터펌프로 유입되는 유입측 냉각수의 압력과 엔진으로 배출되는 배출측 냉각수의 압력을 일정하게 유지하여 캐비테이션 현상을 막을 수 있는 워터펌프의 캐비테이션 방지장치에 관한 것으로, 이 캐비테이션 방지장치는 라디에이터(12)로부터 배출된 냉각수를 워터펌프(20)로 보내는 유입 파이프(16)에 설치되어 있으며, 유입라인을 통해 엔진으로부터 전달되는 고온의 냉각수에 의해서 유입 파이프의 단면적을 조절하는 수압 조절기(30)와, 유입 라인(42)에 설치되어 수압조절기구(30)로 공급되는 고온의 냉각수 흐름을 단속하는 솔레노이드(24)와, 워터펌프(20)의 유입측 압력을 측정하는 제 1압력센서(26) 및 배출측 압력을 측정하는 제 2압력센서(28)로부터 신호를 전달받아 솔레노이드(24)를 제어하는 ECU(40)로 구성되어 있다.

Description

워터펌프의 캐비테이션 방지장치

본 고안은 워터펌프의 캐비테이션 방지장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 워터펌프의 전방에 수압 조절기를 설치하여 워터펌프로 유입되는 유입측 냉각수의 압력과 엔진으로 배출되는 배출측 냉각수의 압력을 일정하게 유지하여 캐비테이션 현상을 막을 수 있는 워터펌프의 캐비테이션 방지장치에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차용 엔진에서 혼합기의 연소시에 발생되는 연소열은 상당히 고온이며, 이 열의 상당량은 실린더 블록이나 실린더헤드 및 피스톤 등에 전달된다. 따라서, 차량에서는 엔진의 과열을 방지함과 동시에, 피스톤이나 피스톤 링과 같은 각각의 부품들이 일정온도 이상으로 상승되는 것을 막아 내구성을 증대시키고 그 기능을 최적화하기 위해 냉각장치를 사용한다.

차량에서는 통상, 도 1에 도시한 바와 같은 수냉식 냉각장치를 사용하고 있다. 엔진을 구성하는 실린더 블록(2)의 내부에는 피스톤이 상하로 왕복이동하는 다수의 실린더 라이너(2a)가 형성되어 있으며, 실린더 블록(2)의 상부에는 실린더 헤드(4)가 조립되어 있다. 실린더 블록(2)의 하부에는 엔진 오일이 내장되어 있는 오일팬(6)이 부착되어 있다.

수냉식 냉각장치의 전체적인 구성을 보면, 엔진에서 배출되는 고온의 냉각수를 냉각시키는 라디에이터(12)와, 냉각수의 온도에 따라 개폐되어 냉각수를 라디에이터로 보내거나 다시 엔진 내부로 순환시키는 써머스탯(18)과, 냉각수를 압송하여 엔진의 실린더 블록(2)에 형성된 워터재킷(8)과 실린더 헤드(4)에 형성된 워터재킷(10)으로 공급하는 워터펌프(20)로 이루어져 있다. 실린더 헤드(4)에서 배출되는 냉각수는 상부호스(14)를 통해 라디에이터(12)로 보내지며, 라디에이터(12)에서 냉각된 냉각수는 하부호스(16)를 통해 실린더 블록(2)으로 공급된다.

이러한 구성을 지닌 종래의 자동차용 냉각장치에서는 워터펌프의 유입쪽 압력 배출쪽 압력이 다르기 때문에 냉각수의 흡인시에 캐비테이션(cavitation)현상이 발생되어 엔진으로 압송되는 냉각수량이 일정하기 않게 되어 엔진의 냉각성능이 저하되는 문제가 있다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 본 고안은 워터펌프의 입구측 전방에 수압 조절기를 설치하여 워터펌프의 유입측 압력과 배출측 압력을 항상 일정하게 유지하여 캐비테이션을 막을 수 있는 워터펌프의 캐비테이션 방지장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 자동차용 냉각장치를 도시한 구성도,

도 2는 본 고안에 따른 워터펌프의 캐비테이션 방지장치를 도시한 구성도,

도 3은 본 고안에서 채용한 수압 조절기를 확대하여 도시한 단면도.

[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]

2:실린더 블록 4:실린더 헤드

6:오일팬 12:라디에이터

16:유입 파이프 20:워터펌프

22:배출 파이프 24:솔레노이드

28, 28:제 1, 2압력센서 30:수압 조절기

32:케이스 32a:걸림홈

35:팽창밸브 34a:걸림단

40:ECU 42, 44:유입, 배출라인

상술한 본 고안의 목적은 엔진에서 배출되는 고온의 냉각수를 냉각시키는 라디에이터와, 냉각수의 온도에 따라 개폐되어 냉각수를 라디에이터로 보내거나 다시 엔진 내부로 순환시키는 써머스탯과, 냉각수를 압송하여 엔진의 실린더 블록에 형성된 워터재킷으로 공급하는 워터펌프로 구성된 자동차용 냉각장치에 있어서, 라디에이터로부터 배출된 냉각수를 워터펌프로 보내는 유입 파이프에 설치되어 있으며, 유입라인을 통해 엔진으로부터 전달되는 고온의 냉각수에 의해서 유입 파이프의 단면적을 조절하는 수압 조절기와, 유입라인에 설치되어 수압 조절기로 공급되는 고온의 냉각수 흐름을 단속하는 솔레노이드와, 워터펌프의 유입측 압력을 측정하는 제 1압력센서 및 배출측 압력을 측정하는 제 2압력센서로부터 신호를 전달받아 솔레노이드를 제어하는 ECU를 포함하는 것을 특징으로 하는 워터펌프의 캐비테이션 방지장치에 의해 달성된다.

이하, 첨부한 도 2와 도 3을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 워터펌프의 캐비테이션 방지장치에 대하여 상세히 설명한다.(도 1에서 설명한 종래의 구조와 동일한 부품은 동일한 부호로 표시한다.)

도 2는 본 고안에 따른 워터펌프의 캐비테이션 방지장치를 도시한 구성도이고, 도 3은 본 고안에서 채용한 수압 조절기를 확대하여 도시한 단면도이다.

먼저, 도 1에서 설명한 바와 같이, 자동차용 수냉식 냉각장치의 전체적인 구성을 보면, 엔진에서 배출되는 고온의 냉각수를 냉각시키는 라디에이터(12)와, 냉각수의 온도에 따라 개폐되어 냉각수를 라디에이터(12)로 보내거나 다시 엔진 내부로 순환시키는 써머스탯(18)과, 냉각수를 압송하여 엔진의 실린더 블록(2)에 형성된 워터재킷(8)과 실린더 헤드(4)에 형성된 워터재킷(10)으로 공급하는 워터펌프(20)로 이루어져 있다.

이러한 구성을 지닌 수냉식 냉각장치에 있어서, 본 고안의 바람직한 실시예에서는 워터펌프(20)의 유입측 압력과 배출측 압력을 일정하게 유지하여 캐비테에션 현상을 방지하기 위한 방안으로, 워터펌프(20)의 전방에 위치하는 유입 파이프(16)에 수압 조절기(30)를 설치하였다. 수압 조절기에는 유입 파이프(16)와 교차되는 유입 라인(42)이 연결되어 있다. 유입 라인(42)은 엔진의 내부에서 방출되는 고온의 냉각수를 수압 조절기(30)로 보내는 역할을 한다. 수압 조절기(30)로 공급된 냉각수는 배출 라인(44)을 통해 다시, 실린더 블록으로 리턴된다. 유입 라인(42)상에는 고온의 냉각수 흐름을 단속하는 솔레노이드(24)가 장착되어 있다.

또한, 워터펌프(20)의 유입압력과 배출압력을 측정하기 위해서, 유입 파이프(16)에는 제 1압력센서(26)를 설치하였고 배출 파이프(22)에는 제 2압력센서(28)를 설치하였다. 이들 제 1 및 제 2압력센서(26, 28)에서 감지된 냉각수의 온도는 ECU(engine control unit)(40)로 보내진다.

ECU(40)는 제 1압력센서(26)와 제 2압력센서(28)에서 전달되는 입력신호를 바탕으로 워터펌프(20)의 유입측 압력과 배출측 압력 간에 차이가 발생되면, 솔레노이드(24)에 신호를 보내 유로를 개방한다. 솔레노이드(24)의 개방에 따라 유입되는 고온의 냉각수는 다음에 설명할 수압 조절기(30)로 공급되어 유압 파이프(16)의 단면적을 조절하게 된다.

도 3은 본 고안에서 채용한 수압 조절기의 구성을 보인 단면도이다. 여기에 도시된 바와 같이, 수압 조절기(30)의 구성을 보면, 유입 파이프(16)상에 설치되며 내부에 걸림홈(32a)이 형성된 케이스(32)와, 유입 라인(42)을 통해 유입되는 고온의 냉각수에 의해 팽창되어 유입 파이프(16)의 단면적을 축소시키는 팽창밸브(34)로 이루어져 있다. 이 팽창밸브(34)외측단에는 걸림단(34a)이 형성되어 있어, 케이스(32)에 형성되어 있는 걸림홈(32a)에 걸어맞춤된다. 또한, 팽창밸브(34)내에는 왁스가 충진되어 있어, 유입 라인(42)을 통해 고온의 냉각수가 유입되면, 곧 바로 팽창되어 유입 파이프(16)의 단면적을 축소시킨다.

다음에는 이러한 구성을 지닌 본 고안의 수압 조절기를 이용하여 워터펌프의 캐비네이션을 방지하는 과정을 설명한다.

엔진이 기동되어 냉각수가 순환되기 시작하면, 제 1압력센서(26)와 제 2압력센서(28)에서 감지된 냉각수 압력 신호는 ECU(40)로 전달된다. ECU(40)는 이들 압력센서(26, 28)에서 전달되는 입력신호를 바탕으로 규정값과 비교하여, 압력차가 규정값 이하인 경우에는 솔레노이드(24)에 아무런 제어신호를 출력하지 않게 된다.

이러한 상태에서, 제 1압력센서(26)에서 입력된 유입측 압력과 제 2압력센서(28)에서 입력된 배출측 압력 간에 규정값 이상의 차가 발생되는 경우에 ECU(40)는 밧데리의 전기를 솔레노이드(24)에 보내 이를 작동시킨다. 솔레노이드(24)의 작동에 따라서 유로가 개방됨으로써, 엔진에서 방출된 고온의 냉각수는 유입 라인(42)을 따라 수압 조절기(30)의 케이스(32)내부로 공급된다.

케이스(32)로 유입된 냉각수가 팽창밸브(34)와 접촉되면서, 팽창밸브(34)내의 왁스가 팽창됨으로써, 도 3에 가상선으로 도시된 바와 같이 유입 파이프(16)의 단면적을 축소시킨다. 그 결과, 유입측 압력이 증대되어 워터펌프(20)에서의 캐비테이션 현상이 방지된다. 유입측 압력이 상승되면, ECU(40)는 제 1압력센서(26)와 제 2압력센서(28)에서 전달되는 입력신호를 바탕으로 압력차가 규정값 이하인 경우에 솔레노이드(24)로 출력되는 제어신호를 차단하여 고온의 냉각수 유입을 차단한다.

이상으로 설명한 본 고안에 의하면, 워터펌프로 유입되는 유입측 냉각수의 압력과 배출되는 배출측 압력이 다를 경우에, ECU로부터 전달되는 제어신호에 따라 솔레노이드가 개방됨으로써, 엔진 내부를 순환하는 고온의 냉각수에 의해 팽창밸브 내의 왁스가 팽창되면서 유입 파이프의 단면적을 축소시켜 압력을 일정하게 유지하는 것이 가능하다. 그에 따라, 워터펌프의 캐비테이션이 방지되어 엔진의 성능향상에 도움을 준다.

Claims

엔진에서 배출되는 고온의 냉각수를 냉각시키는 라디에이터(12)와, 냉각수의 온도에 따라 개폐되어 냉각수를 라디에이터(12)로 보내거나 다시 엔진 내부로 순환시키는 써머스탯(18)과, 냉각수를 압송하여 엔진의 실린더 블록(2)에 형성된 워터재킷(8)으로 공급하는 워터펌프로 구성된 자동차용 냉각장치에 있어서,

상기 라디에이터(12)로부터 배출된 냉각수를 상기 워터펌프(20)로 보내는 유입 파이프(16)에 설치되어 있으며, 유입라인을 통해 엔진으로부터 전달되는 고온의 냉각수에 의해서 상기 유입 파이프의 단면적을 조절하는 수압 조절기(30)와, 상기 유입 라인(42)에 설치되어 상기 수압조절기(30)로 공급되는 고온의 냉각수 흐름을 단속하는 솔레노이드(24)와, 상기 워터펌프(20)의 유입측 압력을 측정하는 제 1압력센서(26) 및 배출측 압력을 측정하는 제 2압력센서(28)로부터 신호를 전달받아 상기 솔레노이드(24)를 제어하는 ECU(40)를 포함하는 것을 특징으로 하는 워터펌프의 캐비테이션 방지장치.
제 1항에 있어서, 상기 수압 조절기(30)는 상기 유입 파이프(16)상에 설치되며 내부에 걸림홈(32a)이 형성된 케이스(32)와, 상기 걸림홈(32a)에 삽입되는 걸림단(34a)에 의해 상기 케이스(32)에 내장되어 있으며, 상기 유입 라인(42)을 통해 유입되는 고온의 냉각수에 의해 팽창되어 단면적을 축소시키는 팽창밸브(34)로 이루어진 것을 특징으로 하는 워터펌프의 캐비테이션 방지장치.
제 2항에 있어서, 상기 팽창밸브(34)내에는 왁스가 충진되어 있는 것을 특징으로 하는 워터펌프의 캐비테이션 방지장치.