KR20030023014A - 내연기관의 피스톤 냉각 시스템 - Google Patents

Abstract

피스톤의 열부하가 작은 운전영역에서는 피스톤 냉각을 정지시켜 피스톤의 과냉 현상을 방지하여 엔진의 열효율을 향상시키며, 오일펌프의 소요마력을 저감시킬 수 있도록 한 내연기관의 피스톤 냉각 시스템을 제공할 목적으로,

오일펌프에서 크랭크 케이스 내에 고이는 엔진 오일을 펌핑하여 압송시키면, 이 압송되는 오일은 필터에 의해 여과되어 메인 오일 갤러리를 통해 내연기관의 각 마찰부로 공급됨과 동시에 오일 제트로 공급되어 오일을 피스톤 하부에 분사하도록 이루어지는 내연기관의 피스톤 냉각 시스템에서,

오일 제트용 유로상에 엔진 스피드 센서와 엑셀레이터 페달 센서에서 입력되는 정보에 따른 전자제어유닛에 의해 제어되면서 개폐 동작이 이루어지는 개폐수단을 배치하여 이루어짐을 특징으로 하는 내연기관의 피스톤 냉각 시스템을 제공한다.

Description

내연기관의 피스톤 냉각 시스템{PISTON COOLING SYSTEM FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE}

본 발명은 내연기관의 피스톤 냉각 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 피스톤의 열부하가 작은 운전영역에서는 피스톤 냉각을 정지시켜 피스톤의 과냉 현상을 방지하여 엔진의 열효율을 향상시키며, 오일펌프의 소요마력을 저감시킬 수 있도록 한 내연기관의 피스톤 냉각 시스템에 관한 것이다.

예컨대, 자동차의 동력원으로 사용되는 내연기관, 특히 디젤엔진은 연료와 공기를 연소실로 유입시켜 이를 압축 폭발시킴으로써, 피스톤을 상하 왕복 운동시키고, 이의 상,하 왕복 운동을 크랭크 기구로서 회전운동으로 변환시켜 회전 동력을 얻게 된다

이러한 내연기관의 작동 중에, 많은 부품들끼리 서로 마찰을 일으키고, 이의마찰부중에는 상당히 큰 하중이 걸리면서 고속으로 회전하는 경우가 많다.

이와 같은 마찰부분에 사용되는 힘은 실린더의 팽창 행정에서 얻는 힘에 대하여 모두가 저항으로 손실되는 힘이 되며, 또한 부품끼리의 마찰은 당연히 그 부품을 마모시켜 수명을 짧게 하고 내연기관의 성능을 총합적으로 저하시키는 원인이 된다.

또한, 피스톤은 상측 연소실에서 혼합기의 연소가 이루어짐으로써, 그 헤드 부분이 고열을 받게 되는 바, 피스톤의 하측으로부터 오일을 분사하여 피스톤을 냉각시키게 된다.

그리고 상기와 같이 피스톤의 헤드 부분을 냉각시킴에 있어서, 종래에는 실린더 블록의 하측에 배치되어 있는 다수의 오일 제트에 의하여 오일 갤러리를 순환하는 오일펌프로부터의 오일이 일정압 이상으로 체크밸브를 통과하여 피스톤의 하측부분으로 분사되면서 냉각이 이루어지게 된다.

그러나 상기와 같이 피스톤을 냉각시킴에 있어서, 종래에는 엔진의 회전속도나 부하에 관계없이, 오일압이 상기 체크밸브의 최소압력 이상만 되면, 무조건 분사됨으로써, 냉시동시나, 저속 저부하 및 고속 저부하와 같이, 피스톤의 열부하가 크지 않은 조건에서, 오히려 피스톤을 과냉각시키게 되어 엔진의 열효율 저감 및 오일펌프의 소요마력을 크게 하여 연비가 나빠지는 것은 물론이고, 워밍 업이 이루어지기까지 시간이 지연되어 인체에 해로운 배기가스 발생이 커진다는 문제점을 내포하고 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 피스톤의 열부하가 작은 운전영역에서는 피스톤 냉각을 정지시켜 피스톤의 과냉 현상을 방지하여 엔진의 열효율을 향상시키며, 오일펌프의 소요마력을 저감시킬 수 있도록 한 내연기관의 피스톤 냉각 시스템을 제공하려는 것이다.

도 1은 본 발명에 의한 피스톤 냉각 시스템의 계통도이다.

도 2는 본 발명에 의한 피스톤 냉각 시스템의 작동 시, 계통도이다.

도 3은 본 발명에 따른 피스톤 냉각 시스템의 작동 흐름도이다.

이를 실현하기 위하여 본 발명은, 오일펌프에서 크랭크 케이스 내에 고이는 엔진 오일을 펌핑하여 압송시키면, 이 압송되는 오일은 필터에 의해 여과되어 메인 오일 갤러리를 통해 내연기관의 각 마찰부로 공급됨과 동시에 오일 제트로 공급되어 오일을 피스톤 하부에 분사하도록 이루어지는 내연기관의 피스톤 냉각 시스템에서,

오일 제트용 유로상에 엔진 스피드 센서와 엑셀레이터 페달 센서에서 입력되는 정보에 따른 전자제어유닛에 의해 제어되면서 개폐 동작이 이루어지는 개폐수단을 배치하여 이루어짐을 특징으로 하며,

상기 개폐수단은 상기 전자제어유닛에 의하여 제어되는 솔레노이드와; 상기 솔레노이드를 둘러싸는 하우징과; 상기 솔레노이드에 의해 전후진 작동하여 상기 오일 제트용 유로의 일측을 개폐하는 플런저와; 상기 플런저의 일단과 하우징 사이에 개재되어 플런저에 복원력을 제공하는 리턴 스프링으로 구성되는 솔레노이드 밸브로 이루어짐을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 의한 피스톤 냉각 시스템의 계통도이고, 도 2는 본 발명에 의한 피스톤 냉각 시스템의 작동 시, 계통도로서, 본 발명이 적용되는 피스톤 냉각 시스템의 구성은 오일펌프(2)가 크랭크 케이스(4)내에 고이는 엔진 오일을 펌핑하여 압송시키면, 이 압송되는 오일은 필터(6)에 의해 여과되어 메인 오일 갤러리(8)를 통해 내연기관의 각 엔진 마찰부(10)로 공급됨과 동시에, 오일 제트(12)로 공급된다.

그러면 오일제트(12)에서는 압송되는 오일을 피스톤(미도시) 하부에 분사함으로써, 피스톤(미도시)이 냉각되는 것이다.

이러한 피스톤 냉각 시스템에서, 본 발명은 오일 제트용 유로(14)의 일측에 전기적으로 작동하는 개폐수단으로 솔레노이드 밸브(16)를 배치하고, 이 솔레노이드 밸브(16)는 엔진 스피드 센서(18, ESS)와 엑셀레이터 페달 센서(20, APS)에서 입력되는 정보에 따라 전자제어유닛(22, ECU)에 의해 제어된다.

상기에서 솔레노이드 밸브(16)는, 상기 오일 제트용 유로(14)의 일측에서 상기 전자제어유닛(22)에 의하여 제어되는 솔레노이드(24)와, 이 솔레노이드(24)를 둘러싸는 하우징(26), 상기 솔레노이드(24)에 의해 전후진 작동하여 상기 오일 제트용 유로(14)의 일측을 개폐하는 플런저(28) 및 상기 플런저(28)의 일단과 하우징(26) 사이에 개재되어 플런저(28)에 복원력을 제공하는 리턴 스프링(30)으로 구성된다.

이와 같이 이루어지는 본 발명에 의한 작동은, 엔진이 시동되면, 상기 전자제어유닛(22)은 상기 엔진 스피드 센서(18, ESS)와 엑셀레이터 페달 센서(20, APS)로부터 각각 엔진 회전수 신호와 엔진 엑셀레이터 페달신호를 수신하게 된다 .(S10,S20)

그 다음, 상기 전자제어유닛(22)은 상기 엔진 스피드 센서(18, ESS)로부터 수신한 엔진 회전수 신호를 그 내부 로직에 의해 설정된 설정치(설정 회전수)와 비교하여 설정치 이상인가를 판단한다.(S30)

이 때, 상기 엔진 회전수 신호가 설정치 미만이면, 상기 전자제어유닛(22)은 솔레노이드 밸브 오프신호를 출력하여(S60) 상기 오일 제트용 유로(14)를 폐쇄함으로서 메인 오일 갤러리(8)로부터 오일 제트(12)에 오일이 공급되는 것이 차단된다.

이에 따라, 피스톤(미도시)에는 냉각을 위한 오일 분사가 차단됨으로써, 초기 시동시 및 저속 저부하 시의 피스톤(미도시)의 과냉각을 방지할 수 있게 되는 것이다.

또한, 상기 단계(S30)으로부터 엔진 회전수 신호가 설정치 이상이면, 상기 전자제어유닛(22)은 상기 엑셀레이터 페달 센서(20, APS)로부터 수신한 엔진 엑셀레이터 페달신호를 그 내부 로직에 의해 설정된 설정치(설정각)와 비교하여 상기 설정치 이상인가를 판단한다.(S40)

이 때, 상기 엔진 회전수 신호가 설정치 미만이면, 상기 전자제어유닛(22)은 솔레노이드 밸브 오프신호를 출력하여(S60) 상기 오일 제트용 유로(14)를 폐쇄함으로서 메인 오일 갤러리(8)로부터 오일 제트(12)에 오일이 공급되는 것이 차단된다.

이에 따라, 피스톤(미도시)에는 냉각을 위한 오일 분사가 차단됨으로써, 고속 저부하 시의 피스톤(미도시)의 과냉각을 방지할 수 있게 되는 것이다.

또한, 상기 단계(S40)으로부터 엔진 회전수 신호가 설정치 이상이면, 상기 전자제어유닛(22)은 솔레노이드 밸브 오프신호를 출력하여(S50) 상기 오일 제트용 유로(14)를 개방함으로서 메인 오일 갤러리(8)로부터 오일 제트(12)로 오일이 공급되도록 하여 피스톤(미도시)에 냉각을 위한 오일 분사가 이루어지도록 함으로서, 고속 고부하 시의 피스톤(미도시)의 과열을 방지할 수 있게 되는 것이다.

이상에서와 같이 본 발명에 의하면, 피스톤의 열부하가 작은 운전영역, 즉, 초기 시동시, 저속 및 고소 저부하 시에서는 피스톤 냉각을 정지시켜 피스톤의 과냉 현상을 방지하여 엔진의 열효율을 향상시키며, 오일펌프의 소요마력을 저감시킬 수 있어 연비를 개선할 수 있는 효과가 있다.

또한, 초기 시동 시, 워밍 업이 이루어지기까지 피스톤 냉각을 정지시킴으로서, 상기 워밍 업 시간을 단축하여 인체에 해로운 배기가스 발생시간을 단축할 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 오일펌프에서 크랭크 케이스 내에 고이는 엔진 오일을 펌핑하여 압송시키면, 이 압송되는 오일은 필터에 의해 여과되어 메인 오일 갤러리를 통해 내연기관의 각 마찰부로 공급됨과 동시에 오일 제트로 공급되어 오일을 피스톤 하부에 분사하도록 이루어지는 내연기관의 피스톤 냉각 시스템에 있어서,

   오일 제트용 유로상에 엔진 스피드 센서와 엑셀레이터 페달 센서에서 입력되는 정보에 따른 전자제어유닛에 의해 제어되면서 개폐 동작이 이루어지는 개폐수단을 배치하여 이루어짐을 특징으로 하는 내연기관의 피스톤 냉각 시스템.
2. 청구항 1에 있어서, 개폐수단은

   상기 전자제어유닛에 의하여 제어되는 솔레노이드와;

   상기 솔레노이드를 둘러싸는 하우징과;

   상기 솔레노이드에 의해 전후진 작동하여 상기 오일 제트용 유로의 일측을 개폐하는 플런저와;

   상기 플런저의 일단과 하우징 사이에 개재되어 플런저에 복원력을 제공하는 리턴 스프링으로 구성되는 솔레노이드 밸브로 이루어짐을 특징으로 하는 내연기관의 피스톤 냉각 시스템.