KR20040033580A - 분리 냉각 시스템이 적용되는 엔진의 서머 스탯 - Google Patents

Abstract

본 발명은 분리 냉각 시스템이 적용되는 엔진의 서머 스탯에 관한 것으로, 냉각수의 수온에 따라 냉각수의 유동 경로를 조절하는 서머 스탯의 개폐 작용이 서머 스탯의 전/후단에 작용하는 냉각수의 차압에 의해 결정되게 함으로써, 서머 스탯의 개방 불량에 따라 실린더 블럭내 보어에 대한 열해를 방지할 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 실린더 블럭측 워터 자켓(12)의 출구부와 서머 스탯 하우징(14)의 입구부(14a) 사이의 냉각수 유동을 조절하는 밸브 시이트(16a)와, 이 밸브 시이트(16a)의 배면을 탄발지지하는 리턴 스프링(16b) 및, 이 리턴 스프링(16b)을 고정시키는 프레임(16c)으로 구성되며; 상기 리턴 스프링(16b)의 스프링 상수값은 상기 실린더 블럭측 워터 자켓(12)내의 냉각수압력과 상기 서머 스탯 하우징(14)내의 냉각수 압력 사이의 차압이 0.6 bar 정도에 이르면, 상기 밸브 시이트(16a)의 개방이 이루어지도록 설정된 것을 특징으로 한다.

Description

분리 냉각 시스템이 적용되는 엔진의 서머 스탯{thermostat for engines adapted spilt cooling system}

본 발명은 분리 냉각 시스템이 적용되는 엔진의 서머 스탯에 관한 것으로, 보다 상세하게는 엔진의 회전수 변화에 따라 밸브의 전/후단에서 발생하는 냉각수 압력의 차이를 매개로 밸브의 개폐 시점을 조절할 수 있도록 하여, 밸브의 개방 불량에 따른 실린더 블럭내 보어의 열해를 방지할 수 있도록 하는 분리 냉각 시스템이 적용되는 엔진의 서머 스탯에 관한 것이다.

일반적으로 자동차 엔진에 구비된 냉각 시스템은 엔진의 전 가동 영역에 걸쳐 정상적인 기관의 작동 온도를 유지시킬 수 있도록 해 주는 것으로, 이는 연소실내에서 혼합기의 연소 과정에서 발생하는 최대 온도(대략 2500℃)의 열로부터 실린더 블럭과 실린더 헤드 및 피스톤 등의 주요 부품에 대한 열해를 방지하기 위함인 것이다.

한편, 엔진의 냉각 시스템에 있어, 실린더 헤드와 실린더 블럭에 개별적인 냉각수의 유동을 도모하여 냉각 효율을 증진시키고자 하는 분리 냉각 시스템이 제안되었는 바, 종래 분리 냉각 시스템이 적용되는 엔진에 있어 냉각수의 유동 통로 역할을 수행하는 워터 자켓은 실린더 헤드측 워터 자켓과 실린더 블럭측 워터 자켓으로 각각 분리되도록 형성된다.

그리고, 엔진의 냉각 시스템에 있어, 냉각수의 유동은 수온에 따라 개폐가 조절되는 서머 스탯에 의해 이루어지는 바, 분리 냉각 시스템이 적용되는 엔진에 있어 서머 스탯은 메인 서머 스탯과 서브 서머 스탯으로 구성된다.

또한, 상기 실린더 헤드측 워터 자켓의 냉각수 출구부에 메인 서머 스탯이 설치되며, 상기 실린더 블럭측 워터 자켓의 냉각수 출구부에 서브 서머 스탯이 설치되어 있는 구조로 되어 있다.

그런데, 종래 분리 냉각 시스템이 적용되는 엔진에 구비된 서머 스탯의 개폐 동작은 서머 스탯의 내부에 봉입되어 냉각수의 수온에 따라 부피의 변화를 초래하는 왁스에 의해 이루어지는 바, 특히 실린더 블럭측 워터 자켓의 출구부에 설치되어 실린더 블럭측 워터 자켓을 통해 유동되는 냉각수의 유동 경로를 조절하는 서브 서머 스탯의 경우에 봉입된 왁스의 작동 불량에 따라 개폐 작동이 제대로 이루어지지 않게 되면, 실린더 블럭내 냉각수의 수온이 냉각수의 유동 불가에 따라 상승하게 되고, 이러한 냉각수의 수온 상승은 실린더 블럭내 각종 부위에 대한 원활한 냉각을 도모할 수 없게 되므로, 과열에 따른 실린더 블럭내 보어의 열손상을 초래하게 된다.

이와 같은 현상은 종래 서브 서머 스탯에 구비되어 밸브를 탄발지지하는 리턴 스프링의 스프링 상수값이 실린더 헤드와 실린더 블럭으로 각각 유동하는 냉각수 사이의 압력 차이가 1.4 bar 정도에 이르는 경우에도 밸브의 개방이 이루어지지 않도록 설정되어 있기 때문이다.

즉, 상기 실린더 블럭측 워터 자켓내에 있는 냉각수의 압력이 1.4 bar 이상으로 상승되는 경우에 한해 서브 서머 스탯의 밸브가 개방되어, 상기 실린더 블럭측 워터 자켓내에서 냉각수의 유동이 발생되므로, 상기 실린더 블럭에 대한 냉각이 이루어지게 되는 것이다.

이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로, 냉각수의 수온에 따라 냉각수의 유동 경로를 조절하는 서머 스탯의 개폐 작용이 서머 스탯의 전/후단에 작용하는 냉각수의 차압에 의해 결정되게 함으로써, 서머 스탯의 개방 불량에따라 실린더 블럭내 보어에 대한 열해를 방지할 수 있도록 하는 분리 냉각 시스템이 적용되는 엔진의 서머 스탯을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 실린더 블럭측 워터 자켓의 출구부와 서머 스탯 하우징의 입구부 사이의 냉각수 유동을 조절하는 밸브 시이트와, 이 밸브 시이트의 배면을 탄발지지하는 리턴 스프링 및, 이 리턴 스프링을 고정시키는 프레임으로 구성되며; 상기 리턴 스프링의 스프링 상수값은 상기 실린더 블럭측 워터 자켓내의 냉각수압력과 상기 서머 스탯 하우징내의 냉각수 압력 사이의 차압이 0.6 bar 정도에 이르면, 상기 밸브 시이트의 개방이 이루어지도록 설정된 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 서머 스탯이 분리 냉각 시스템이 적용되는 엔진에 설치된 상태를 도시한 사시도.

도 2는 본 발명에 따른 서머 스탯이 하우징에 설치된 상태를 도시한 사시도.

도 3은 본 발명에 따른 서머 스탯을 도시한 사시도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10-실린더 헤드측 워터 자켓12-실린더 블럭측 워터 자켓

14-하우징16-서브 서머 스탯

18-메인 서머 스탯

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

본 발명은 도 1에 도시된 바와 같이, 분리 냉각 시스템이 적용되는 엔진에 있어 실린더 헤드측 워터 자켓(10)과 실린더 블럭측 워터 자켓(12)이 각각 독립적인 냉각수의 유동 경로를 갖도록 형성된다.

그리고, 상기 실린더 헤드측 워터 자켓(10)의 냉각수 입구부와 상기 실린더 블럭측 워터 자켓(12)의 냉각수 입구부는 각각 워터 펌프(도시안됨)의 냉각수 출구부와 상호 공유하도록 설정된다.

또한, 상기 실린더 헤드측 워터 자켓(10)의 냉각수 출구부와 상기 실린더 블럭측 워터 자켓(12)의 냉각수 출구부는 엔진의 후미에서 단일의 개체로 형성되어조립되는 서머 스탯 하우징(14)의 해당 입구들과 매칭되도록 설정되어 있다.

한편, 상기 서머 스탯 하우징(14)내에는 도 2에 도시된 바와 같이, 실린더 블럭측 워터 자켓(12)을 통해 배출되는 냉각수의 유동 경로에 대한 개폐를 조절하도록 된 서브 서머 스탯(16)이 설치되고, 라디에이터측으로부터 냉각되어 공급되는 냉각수의 유동 경로에 대한 개폐를 조절하도록 된 메인 서머 스탯(18)이 각각 설치된다.

여기서, 상기 서브 서머 스탯(16)은 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 실린더 블럭측 워터 자켓(12)의 출구부와 상기 서머 스탯 하우징(14)의 입구부(14a) 사이의 개폐를 도모하는 밸브 시이트(16a)와, 이 밸브 시이트(16a)의 배면을 탄발지지하는 리턴 스프링(16b) 및, 이 리턴 스프링(16b)의 고정 설치를 위한 프레임(16c) 등을 갖춘 구조로 이루어진다.

그리고, 상기 리턴 스프링(16b)의 스프링 상수값은 상기 밸브 시이트(16a)를 중심으로 상기 실린더 블럭측 워터 자켓(12)의 출구부에 작용하는 압력과, 상기 서머 스탯 하우징(14)의 입구부(14a)에 작용하는 압력 사이의 차이, 즉 상기 실린더 블럭측 워터 자켓(12)내 냉각수의 압력과, 상기 서머 스탯 하우징(14)내 냉각수의 압력 사이의 차압이 0.6 bar 정도에 이르면, 상기 밸브 시이트(16a)가 개방될 수 있도록 설정된다.

여기서, 상기 리턴 스프링(16b)의 스프링 상수값에 대한 설정은 엔진의 회전수가 대략 4000 rpm 정도에 도달하는 경우에, 상기 실린더 블럭측 워터 자켓(12)내 냉각수의 압력과 상기 서머 스탯 하우징(14)내 냉각수의 압력 사이의 차압이 0.6bar 정도에 이르는 것을 실험적으로 검증한 결과로부터 얻어진 것이다.

그리고, 상기 리턴 스프링(16b)의 스프링 상수값에 대한 설정에 있어 대략 4000 rpm 정도의 엔진 회전수는 상기 서브 서머 스탯(16)의 개방이 이루어지지 않음에 따라 상기 실린더 블럭측 워터 자켓(12)내 냉각수의 유동이 없게 되는 경우, 상기 실린더 블럭내 보어에서 열변형에 따라 수반되는 열해의 발생을 기준으로 한 것이다.

따라서, 본 발명에 따른 서머 스탯의 밸브 시이트(16a)를 탄발지지하는 상기 리턴 스프링(16b)의 스프링 상수값이 상기 실린더 블럭측 워터 자켓(12)내 냉각수의 압력과 상기 서머 스탯 하우징(14)내 냉각수의 압력 사이의 차압이 대략 0.6 bar 정도에 이르면 상기 밸브 시이트(16a)의 개방이 이루어질 수 있도록 설정되면, 엔진의 회전수가 4000 rpm 정도에 도달하는 경우에 상기 밸브 시이트(16a)가 리턴 스프링(16b)의 탄성력을 이기고 강제적으로 개방되고, 이에 따라 상기 실린더 블럭측 워터 자켓(12)내 냉각수가 상기 서머 스탯 하우징(14)내로 유입되어 냉각수의 유동이 이루어지게 되므로, 상기 실린더 블럭내 보어에는 열에 의한 피해가 발생하지 않게 된다.

이와 같이 서머 스탯에 있어 상기 리턴 스프링(16b)에 대한 스프링 상수값의 설정은 상기 밸브 시이트(16a)의 개폐 작용에 원인을 제공하는 왁스의 불량에 따른 부피 변화의 문제 발생시에도 상기 밸브 시이트(16a)는 이에 관여되지 않고서 원활하게 개방될 수 있도록 하기 위한 차선의 대책 차원에서 이루어진 것이다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 분리 냉각 시스템이 적용되는 엔진의 서머 스탯에 의하면, 실린더 헤드와 실린더 블럭 사이의 냉각수 압력 차이에 의해 서머 스탯의 개폐가 이루어짐으로써, 서머 스탯에 봉입된 왁스의 작동 불량에 따른 열해에 의한 엔진의 손상을 사전에 예방할 수 있는 효과가 있게 된다.

Claims (1)

1. 실린더 블럭측 워터 자켓(12)의 출구부와 서머 스탯 하우징(14)의 입구부(14a) 사이의 냉각수 유동을 조절하는 밸브 시이트(16a)와, 이 밸브 시이트(16a)의 배면을 탄발지지하는 리턴 스프링(16b) 및, 이 리턴 스프링(16b)을 고정시키는 프레임(16c)으로 구성되며;

   상기 리턴 스프링(16b)의 스프링 상수값은 상기 실린더 블럭측 워터 자켓(12)내의 냉각수압력과 상기 서머 스탯 하우징(14)내의 냉각수 압력 사이의 차압이 0.6 bar 정도에 이르면, 상기 밸브 시이트(16a)의 개방이 이루어지도록 설정된 것을 특징으로 하는 분리 냉각 시스템이 적용되는 엔진의 서머 스탯.