KR20060071204A - Cooling device of piston - Google Patents

Cooling device of piston Download PDF

Info

Publication number
KR20060071204A
KR20060071204A KR1020040109574A KR20040109574A KR20060071204A KR 20060071204 A KR20060071204 A KR 20060071204A KR 1020040109574 A KR1020040109574 A KR 1020040109574A KR 20040109574 A KR20040109574 A KR 20040109574A KR 20060071204 A KR20060071204 A KR 20060071204A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
oil
piston
chamber
impeller
cooling device
Prior art date
Application number
KR1020040109574A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
송진호
Original Assignee
현대자동차주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대자동차주식회사 filed Critical 현대자동차주식회사
Priority to KR1020040109574A priority Critical patent/KR20060071204A/en
Publication of KR20060071204A publication Critical patent/KR20060071204A/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F3/00—Pistons 
    • F02F3/16—Pistons  having cooling means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
    • F01M1/00—Pressure lubrication
    • F01M1/08—Lubricating systems characterised by the provision therein of lubricant jetting means

Abstract

본 발명의 목적은 열부하를 심하게 받는 피스톤 헤드 상부면에 형성된 연소실 주변에의 냉각 성능을 크게 향상시킬 수 있는 구조의 피스톤의 냉각 장치를 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide a cooling device for a piston having a structure that can greatly improve the cooling performance around the combustion chamber formed on the upper surface of the piston head subjected to severe thermal load.

이를 위해 본 발명은 피스톤의 헤드부를 냉각하기 위하여 오일제트로부터 분사되는 냉각 오일이 순환하는 환상의 오일갤러리를 구비하는 피스톤에 있어서,To this end, the present invention is a piston having an annular oil gallery circulating the cooling oil injected from the oil jet to cool the head of the piston,

상기 피스톤 헤드부 중앙부에 오일챔버를 형성하고, 상기 오일챔버와 환상의 오일 갤러리 사이를 방사상 오일 통로로 연결시킨 것을 특징으로 한다.An oil chamber is formed at the center of the piston head, and the oil chamber and the annular oil gallery are connected to each other by a radial oil passage.

피스톤, 냉각장치, 오일챔버, 베인, 임펠러Piston, Chiller, Oil Chamber, Vane, Impeller

Description

피스톤의 냉각장치{Cooling device of piston} Cooling device of piston

도 1은 본 발명에 의한 피스톤 냉각 장치를 나타낸 도면 1 is a view showing a piston cooling device according to the present invention.

도 2는 종래 피스톤의 냉각 구조를 나타낸 도면 2 is a view showing a cooling structure of a conventional piston

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ※ Explanation of codes for main parts of drawing

1 : 피스톤 2 : 커넥팅로드1: piston 2: connecting rod

3 : 소단부 4 : 헤드부3: small end portion 4: head portion

5 : 연소실 6 : 오일갤러리5: combustion chamber 6: oil gallery

7 : 오일챔버 8,9,10,17,19 : 오일통로7: Oil chamber 8,9,10,17,19: Oil passage

11 : 오일제트 12 : 베인11: oil jet 12: vane

13 : 공간 14 : 임펠러13: space 14: impeller

15 : 베어링 16 : 회전축15 bearing 16 rotation shaft

18 : 오일분사통로 18: oil spray passage

본 발명은 피스톤의 냉각 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a cooling device for a piston.

피스톤은 실린더내를 왕복운동하며, 팽창행정에서 고온 고압의 가스 압력을 받아 이것을 커넥팅 로드를 거쳐 크랭크 축에 회전력을 주게 되는 기구이다.The piston reciprocates in the cylinder and is a mechanism that receives a gas pressure of high temperature and high pressure in the expansion stroke and gives a rotational force to the crankshaft through the connecting rod.

그런데 피스톤 헤드는 2000℃이상의 연소 가스에 노출되고, 높은 압력(40~60㎏/㎠)을 단시간에 충격적으로 받을 뿐 아니라 실린더내를 고속으로 운동하므로 실린더벽과의 사이에 강한 마찰이 발생하며, 또한 피스톤은 연소실의 일부를 형성하는 실린더와 동일한 고온을 받지만 냉각수나 외기로 직접 냉각할 수 없어 과열에 의해 소착될 수 있기 때문에, 피스톤으로는 열전도율이 좋은 알루미늄 합금을 사용하여 실린더의 벽면을 통해 열이 신속히 발산되도록 함과 아울러 피스톤의 온도를 낮추기 위하여 도 2에 도시하는 것과 같이 피스톤(30)의 몸체내에 환상의 오일갤러리(31)를 설치하고 그에 연통하도록 하측으로 오일이동통로(32)(33)를 설치한 후 크랭크실내에 설치한 오일제트(34)로부터 분사되는 냉각상태의 오일이 오일통로(32)를 거쳐 오일갤러리(31)를 순환하여 오일이동통로(33)로 배출되도록 하므로써 피스톤 헤드부의 열부하를 감소시켜주고 있다.By the way, the piston head is exposed to the combustion gas of 2000 ℃ or more, and receives high pressure (40 ~ 60㎏ / ㎠) in a short time shockingly and moves the cylinder at high speed, so strong friction occurs between the cylinder wall, In addition, since the piston receives the same high temperature as the cylinder forming part of the combustion chamber but cannot be cooled directly with coolant or outside air and can be sintered by overheating, the piston uses heat-resistant aluminum alloy and heats through the wall of the cylinder. In order to allow the rapid divergence and lower the temperature of the piston, as shown in FIG. 2, an annular oil gallery 31 is installed in the body of the piston 30 and the oil movement passages 32 and 33 are connected downwardly. ) And then cool the oil sprayed from the oil jet (34) installed in the crank chamber through the oil passage (32) to open the oil gallery (31). By circulating to be discharged to the oil movement passage 33, the heat load of the piston head portion is reduced.

그러나 상기한 링형상의 오일갤러리(31)에 의한 오일 순환 방식에 의하면 피스톤(30)의 헤드부(35) 외곽만을 집중적으로 냉각하게 되는 효과가 있을 뿐 직접 분사식의 경우 가장 많은 열부하가 작용하는 피스톤(30) 상부 중앙에 형성된 연소실(36) 주변에 대한 냉각성이 나쁘다는 문제점이 지적되고 있다.However, according to the oil circulation system by the ring-shaped oil gallery 31, only the outer portion of the head portion 35 of the piston 30 is intensively cooled, and in the case of the direct injection type, the piston with the most heat load acts. (30) A problem has been pointed out that the cooling performance around the combustion chamber 36 formed in the upper center is poor.

이에 본 발명은 상기한 점을 감안하여 제안한 것으로서 그의 목적으로 하는 것은 열부하를 심하게 받는 피스톤 헤드 상부면에 형성된 연소실 주변에의 냉각 성능을 크게 향상시킬 수 있는 구조의 피스톤의 냉각 장치를 제공하는데 있다.Accordingly, the present invention has been proposed in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide a cooling device for a piston having a structure capable of greatly improving cooling performance around a combustion chamber formed on a piston head upper surface subjected to severe heat load.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 피스톤의 헤드부를 냉각하기 위하여 오일제트로부터 분사되는 냉각 오일이 순환하는 환상의 오일갤러리를 구비하는 피스톤에 있어서,In order to achieve the above object, the present invention is a piston having an annular oil gallery circulating the cooling oil injected from the oil jet to cool the head of the piston,

상기 피스톤 헤드부 중앙부에 오일챔버를 형성하고, 상기 오일챔버와 환상의 오일 갤러리 사이를 방사상 오일 통로로 연결시킨 것을 특징으로 한다. An oil chamber is formed at the center of the piston head, and the oil chamber and the annular oil gallery are connected to each other by a radial oil passage.

그리고 상기한 오일챔버내에는 오일순환용 베인을 설치하고, 커넥팅 로드의 소단부가 설치된 상부측 공간에 회전력 발생용 임펠러를 설치한 후 오일순환용 베인과 회전력 발생용 임펠러를 회전축으로 연결하여 연동운동하도록 하며, 상기 소단부의 상부에는 크랭크축을 통해 소단부에 공급되는 오일을 상기 임펠러에 분사하여 회전시키도록 오일 분사통로가 형성된 것을 특징으로 한다. In addition, an oil circulation vane is installed in the oil chamber, and a rotation force generating impeller is installed in the upper space where the small end of the connecting rod is installed, and then the oil circulation vane and the rotation force generating impeller are connected to each other by a rotating shaft. The upper end of the small end is characterized in that the oil injection passage is formed to rotate by spraying the oil supplied to the small end through the crank shaft to the impeller.

그리고 상기 오일 순환용 베인과 상기 회전력 발생용 임펠러를 연결하는 회전축은 베어링을 개재하여 회전 가능하게 설치되는 것을 특징으로 한다. And the rotating shaft connecting the oil circulation vane and the rotating force generating impeller is characterized in that it is rotatably installed via a bearing.

또 상기 방사상 오일통로는 2개 이상 복수개가 설치된 것을 특징으로 한다.In addition, the radial oil passage is characterized in that two or more are installed.

또 상기 피스톤 헤드부 상면에는 요홈의 연소실이 형성된 것을 특징으로 한다.In addition, the upper surface of the piston head portion is characterized in that the combustion chamber of the groove is formed.

이하에 본 발명의 구성을 첨부한 도면을 참조하여 상술한다.The configuration of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 의한 피스톤의 냉각장치를 보여주는 단면도로서, 피스톤(1)은 커넥팅로드(2)의 소단부(3)와 피스톤핀(도시생략)을 통해 연결되어 있으며, 피스톤헤드부(4)의 상부면에는 요홈의 연소실(5)이 형성되고, 또 환상의 오일갤러 리(6)가 피스톤 주조시에 링 모양의 솔트코어 삽입에 의해 형성되어 있다.1 is a cross-sectional view showing a cooling device of a piston according to the present invention, the piston (1) is connected via a small end (3) and a piston pin (not shown) of the connecting rod (2), piston head portion (4) The grooved combustion chamber 5 is formed in the upper surface of the (), and the annular oil gallery 6 is formed by inserting a ring-shaped salt core at the time of piston casting.

이 환상의 오일갤러리(6)의 중심부분, 즉 피스톤 헤드부(4)의 연소실(5)의 중앙하부에는 오일챔버(7)가 형성되고, 이 오일챔버(7)는 오일갤러리(6)와 방사상 오일통로(8)(9)로 연결되어 있다.An oil chamber 7 is formed in the central portion of the annular oil gallery 6, that is, in the center lower portion of the combustion chamber 5 of the piston head portion 4, and the oil chamber 7 is formed of an oil gallery 6. It is connected by radial oil passages (8) and (9).

이 방사상 오일통로(8)(9)는 방사상으로 복수개가 마련되어지는 것으로, 최소한 오일갤러리(6)로부터 오일을 오일챔버(7)로 끌어들이기 위한 통로(8)와 오일챔버(7)내의 오일을 다시 오일갤러리(6)로 회송시키기 위한 통로(9)등 두개가 필요하다.The radial oil passages (8) (9) are provided with a plurality of radially, at least to the passage (8) and the oil in the oil chamber (7) for drawing oil from the oil gallery (6) to the oil chamber (7). Two passages (9) are required to return to the oil gallery (6).

그리고 도면에 있어 부호 10은 오일제트(11)로부터 분사되는 냉각 오일을 오일갤러리(6)에 도입하기 위한 오일통로(10)이다.In the drawing, reference numeral 10 denotes an oil passage 10 for introducing cooling oil injected from the oil jet 11 into the oil gallery 6.

한편, 상기한 오일챔버(7)내에는 복수개의 날개가 방사상으로 배열된 오일순환용베인(12)이 수용되도록 설치되며, 상기 소단부(3) 상부측의 빈공간(13)으로 회전력 발생용 임펠러(14)가 설치되고, 양측의 베인(12)과 임펠러(14)가 베어링(15)에 의해 회전 가능한 회전축(16)으로 서로 연결되어 연동 회전 운동을 하도록 되어 있다.On the other hand, in the oil chamber (7) is installed to accommodate the oil circulation vanes 12 in which a plurality of wings are arranged radially, for generating the rotational force into the empty space 13 of the upper side of the small end (3) The impeller 14 is provided, and the vanes 12 and the impeller 14 on both sides are connected to each other by the rotating shaft 16 which can be rotated by the bearing 15, and interlock | rotate a rotational motion.

그리고 상기 소단부(3)의 상부에는 크랭크축으로부터 피스톤핀 부위의 윤활과 냉각을 위해 오일을 공급하는 오일통로(17)에 연통하는 오일분사통로(18)가 상기 임펠러(14)를 향하여 형성되어 있다. And an upper portion of the small end portion (3) is formed toward the impeller 14, an oil injection passage (18) communicating with an oil passage (17) for supplying oil for lubrication and cooling of the piston pin from the crankshaft. have.

이와같은 구성의 본 발명은 엔진이 구동되면 오일 펌프 가동에 의해 오일제트(11)로부터 고압의 냉각 오일이 상부측으로 분사되고, 이 분사된 오일은 오일통 로(10)를 통해 오일갤러리(6)로 들어가 순환하게 되며, 동시에 오일통로(8)를 통해 오일챔버(7)로 들어가 연소실(5)을 냉각한 후 다시 오일통로(9)를 통해 오일갤러리(6)로 빠져나가 순환한 후 오일통로(19)를 통해 크랭크실로 순환하므로써 실린더 헤드부(4), 특히 열부하를 가장 많이 받게 되는 중앙 부위인 연소실(5) 주변을 집중 냉각하게 되는 것이다.According to the present invention having such a configuration, when the engine is driven, the high pressure cooling oil is injected from the oil jet 11 to the upper side by the operation of the oil pump, and the injected oil is supplied to the oil gallery 6 through the oil passage 10. The oil passage (8) enters the oil chamber (7) through the oil passage (8), cools the combustion chamber (5), and then exits through the oil passage (9) to the oil gallery (6) and circulates after the oil passage. By circulating through the crank chamber through 19, the cylinder head 4, in particular, is concentrated around the combustion chamber 5, which is the central portion that receives the most heat load.

한편, 크랭크축으로부터 소단부(3)의 피스톤핀 부위에 공급된 냉각 오일은 소단부(3) 상부측의 오일분사통로(18)를 통해 상기 임펠러(14)에 분사되어 임펠러(14)를 회전 구동시키게 되며, 이에 회전축(16)으로 연결된 오일챔버(7)내의 상기 베인(12)도 회전하게 된다.On the other hand, the cooling oil supplied from the crankshaft to the piston pin portion of the small end portion 3 is injected into the impeller 14 through the oil injection passage 18 on the upper side of the small end portion 3 to rotate the impeller 14. The vanes 12 in the oil chamber 7 connected to the rotating shaft 16 are also rotated.

상기 베인(12)이 회전하게 되면 오일갤러리(6)로부터 냉각 오일을 오일챔버(7)측으로 강제로 흡입하여 빨아들인 후 반대측의 오일통로(9)를 통해 배출하게 되므로 오일챔버(7)로의 냉각오일의 순환이 왕성하게 일어나 연소실(5)의 냉각성을 크게 향상하게 되는 것이다.When the vanes 12 are rotated, the cooling oil is forcibly sucked and sucked from the oil gallery 6 toward the oil chamber 7 side and then discharged through the oil passage 9 on the opposite side, thereby cooling to the oil chamber 7. The circulation of the oil is vigorous to greatly improve the cooling of the combustion chamber 5.

이상과 같은 본 발명은 열적 부하를 가장 많이 받는 피스톤 헤드부 중앙으로 냉각된 오일이 용이하게 순환하도록 구성되어 있어, 냉각 효과가 크기 때문에 피스톤 헤드부 상면에 연소실이 형성된 피스톤의 경우 특히 냉각 효과를 크게 얻을 수 있어 연소실의 온도가 높은 고출력 고속 운동 엔진에의 적용에 있어 유리하다.The present invention as described above is configured to easily circulate the oil cooled to the center of the piston head portion subjected to the most thermal load, because the cooling effect is large, especially in the case of the piston having the combustion chamber formed on the upper surface of the piston head greatly cooling effect It is obtainable and advantageous in application to a high output high speed motion engine having a high combustion chamber temperature.

Claims (5)

피스톤의 헤드부를 냉각하기 위하여 오일제트로부터 분사되는 냉각 오일이 순환하는 환상의 오일갤러리를 구비하는 피스톤에 있어서,In a piston having an annular oil gallery in which cooling oil injected from the oil jet circulates to cool the head of the piston, 상기 피스톤 헤드부 중앙부에 오일챔버를 형성하고, 상기 오일챔버와 환상의 오일 갤러리 사이를 방사상 오일 통로로 연결시킨 것을 특징으로 하는 피스톤 냉각장치. An oil chamber is formed at the center of the piston head, and the piston cooling device is connected between the oil chamber and the annular oil gallery by a radial oil passage. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기한 오일챔버내에는 오일순환용 베인을 설치하고, 커넥팅 로드의 소단부가 설치된 상부측 공간에 회전력 발생용 임펠러를 설치한 후 오일순환용 베인과 회전력 발생용 임펠러를 회전축으로 연결하여 연동운동하도록 하며, 상기 소단부의 상부에는 크랭크축을 통해 소단부에 공급되는 오일을 상기 임펠러에 분사하여 회전시키도록 오일 분사통로가 형성된 것을 특징으로 하는 피스톤 냉각장치.In the oil chamber, an oil circulation vane is installed, and a rotation force generating impeller is installed in the upper space where the small end of the connecting rod is installed, and then the oil circulation vane and the rotation force generating impeller are connected to each other by a rotating shaft. And an oil injection passage formed at an upper portion of the small end portion so as to rotate and rotate the oil supplied to the small end portion through the crank shaft to the impeller. 제 2 항에 있어서, The method of claim 2, 상기 오일 순환용 베인과 상기 회전력 발생용 임펠러를 연결하는 회전축은 베어링을 개재하여 회전 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 피스톤 냉각장치.The rotary shaft connecting the oil circulation vane and the rotating force generating impeller is rotatably installed via a bearing. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 방사상 오일통로는 2개 이상 복수개가 설치된 것을 특징으로 하는 피스톤 냉각장치. Piston cooling device, characterized in that two or more radial oil passages are installed. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, The method according to any one of claims 1 to 4, 상기 피스톤 헤드부 상면에는 요홈의 연소실이 형성된 것을 특징으로 하는 피스톤 냉각장치. Piston cooling device, characterized in that the combustion chamber of the groove is formed on the upper surface of the piston head.
KR1020040109574A 2004-12-21 2004-12-21 Cooling device of piston KR20060071204A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040109574A KR20060071204A (en) 2004-12-21 2004-12-21 Cooling device of piston

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040109574A KR20060071204A (en) 2004-12-21 2004-12-21 Cooling device of piston

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20060071204A true KR20060071204A (en) 2006-06-26

Family

ID=37164747

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020040109574A KR20060071204A (en) 2004-12-21 2004-12-21 Cooling device of piston

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20060071204A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111894759A (en) * 2020-08-31 2020-11-06 中船动力研究院有限公司 Diesel engine piston and diesel engine
CN116378810A (en) * 2023-03-16 2023-07-04 中国空气动力研究与发展中心空天技术研究所 Cooling device for piston engine

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111894759A (en) * 2020-08-31 2020-11-06 中船动力研究院有限公司 Diesel engine piston and diesel engine
CN116378810A (en) * 2023-03-16 2023-07-04 中国空气动力研究与发展中心空天技术研究所 Cooling device for piston engine
CN116378810B (en) * 2023-03-16 2024-03-26 中国空气动力研究与发展中心空天技术研究所 Cooling device for piston engine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10208704B2 (en) Piston cooling configurations utilizing lubricating oil from a bearing reservoir in an opposed-piston engine
US6694930B2 (en) Piston assembly for use in a free piston internal combustion engine
WO2013170593A1 (en) Cooling system for internal combustion engine piston
JP2015504997A (en) Axial piston high pressure compressor / pump
JP5691511B2 (en) Oil supply device for piston for internal combustion engine
US5046930A (en) Connecting rod cooling and lubrication
KR20060071204A (en) Cooling device of piston
RU2658752C1 (en) Turbomachine with grease lubricant rotor support
KR200159678Y1 (en) Cooling system for piston
KR100475818B1 (en) Cooling apparatus for articulated piston
JP2003074346A (en) Piston cooling device
KR100201613B1 (en) Cooling of piston
KR20040043760A (en) Oil jet apparatus using connecting rod
KR0182103B1 (en) Cooling water flow promoting structure
KR100239654B1 (en) Crankshaft configuration for a piston cooling
KR19990030121U (en) Automotive Cooling Water Circulator
KR0134001Y1 (en) Piston with oil reservoir
KR200288319Y1 (en) High pressure jet assembly eqiupped with engine provided adiabatic member in the combustion chamber
KR100427072B1 (en) Oil drain apparatus for oil gallery of piston
KR20030016956A (en) Engine cooling structure
KR20140023602A (en) Piston having cylindrical rotating structure for improved cooling ability of oil gallery
KR0149269B1 (en) Siamese cylinder block of water cooled engine
KR20200059896A (en) Piston and engine provided with the same
KR19980050219A (en) Piston chiller
KR19990009229A (en) Pistons of car engine

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Withdrawal due to no request for examination