KR20070060326A

KR20070060326A - 엔진의 실린더라이너

Info

Publication number: KR20070060326A
Application number: KR1020050119617A
Authority: KR
Inventors: 송근철; 김경운; 심동섭
Original assignee: 두산인프라코어 주식회사
Priority date: 2005-12-08
Filing date: 2005-12-08
Publication date: 2007-06-13
Also published as: KR101183345B1

Abstract

본 발명은 엔진의 실린더라이너(Cylinder Liner)에 관한 것으로, 실린더블럭(20)의 내측에 결합되어 워터재킷(30)을 형성하며, 워터재킷(30)의 내부를 순환하는 냉각수와 접촉되는 냉각수접촉부(42)의 표면에 폴리머코팅층(44)이 형성되어 있는 데 그 특징이 있다. 이에 따라, 냉각수접촉부의 부식 및 캐비테이션 마모를 저감시킴으로써 실린더라이너의 내구성을 보다 향상시킬 수 있다.

실린더블럭, 워터재킷, 실린더라이너, 냉각수접촉부, 폴리머코팅층

Description

엔진의 실린더라이너 {CYLINDER LINER OF ENGINE}

도 1은 종래의 실린더라이너 구조를 부분적으로 도시한 단면도,

도 2는 본 발명에 따른 실린더라이너 결합상태를 도시한 단면도,

도 3은 본 발명에 따른 실린더라이너 구조를 부분적으로 확대 도시한 단면도,

도 4는 본 발명에 따른 실린더라이너와 종래의 실린더라이너의 캐비테이션 마모시험 결과를 도시한 그래프,

도 5는 본 발명에 따른 실린더라이너 구조의 다른 실시예를 도시한 단면도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

20 : 실린더블럭 30 : 워터재킷

40 : 실린더라이너 42 : 냉각수접촉부

44 : 폴리머코팅층 45 : 열전도첨가제

50a,50b : 실링재

본 발명은 엔진의 실린더라이너에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 실린더블럭에 결합되어 엔진의 성능효율을 향상시킬 수 있는 엔진의 실린더라이너에 관한 것이다.

일반적으로, 실린더라이너(Cylinder Liner)는 엔진 구동시 고속으로 왕복운동하는 피스톤과의 마찰에 의해 발생되는 마모율을 최소화시키기 위한 용도로 사용된다.

이러한 실린더라이너는 냉각수에 직접 접촉되지 않고 실린더블럭을 거쳐서 냉각되는 건식형 실린더라이너와, 워터재킷에 수용되어 있는 냉각수에 직접 접촉되어 냉각되는 습식형 실린더라이너로 구분된다.

종래의 습식형 실린더라이너는 실린더블럭의 내측에 결합되어, 워터재킷을 형성하는 구조를 지니고 있다. 특히, 도 1에서와 같이 실린더라이너(10)의 일영역에 형성되어 워터재킷(미도시)의 내부를 순환하는 냉각수와 직접 접촉되는 냉각수접촉부(2)의 표면에는 외부환경에 의한 부식 및 냉각수에 의한 캐비테이션(Cavitation) 마모를 최소화할 수 있도록 일정 두께의 코팅층(4)이 형성되어 있다.

코팅층(4)을 형성하는 코팅재로는 금속 또는 세라믹 재질이 주로 사용되나, 두 종류의 코팅재 모두 기능성 및 경제성을 충분히 만족시키지 못하고 있는 실정이다.

예컨대, 금속 재질은 실린더라이너의 원소재인 주철재에 비해 내식성 및 캐비테이션 마모에 대한 저항성이 상대적으로 우수하나, 세라믹 재질에 비해서는 내식성이 현저하게 떨어질 뿐 아니라 코팅 공정의 특성상 후막화하는 데 한계가 있다.

그리고 세라믹 재질은 내식성 및 캐비테이션 마모에 대한 저항성이 상대적으로 우수하나, 재료 자체가 고가일 뿐 아니라 코팅 공정이 복잡하다는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 냉각수접촉부의 부식 및 캐비테이션 마모를 효율적으로 저감시킬 수 있는 엔진의 실린더라이너를 제공하고자 하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 실린더블럭의 내측에 결합되어 워터재킷을 형성하며, 상기 워터재킷의 내부를 순환하는 냉각수와 접촉되는 냉각수접촉부를 갖는 엔진의 실린더라이너에 있어서, 상기 냉각수접촉부의 표면에 폴리머코팅층이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기 폴리머코팅층은 열전도성 우수한 폴리머 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 폴리머코팅층에 열전도성을 향상시킬 수 있는 열전도첨가제가 첨가될 수 있다.

상기 폴리머 재질은 폴리아미드(PA), 폴리부탄테레프탈레이트(PBT), 폴리페닐렌설파이드(PPS) 및 열경화성 불시네이트(TPV) 중 어느 하나를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 폴리머코팅층의 두께는 대략적으로 0.1㎜∼2.0㎜인 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 실린더라이너(Cylinder Liner)(40)는 실린더블럭(Cylinder Block)(20)의 내측에 결합되어, 워터재킷(Water Jacket)(30)을 형성한다.

실린더블럭(20)은 중량이 가볍고 열전도성이 우수한 알루미늄 합금 등과 같은 재질로 이루어지며, 실린더라이너(40)는 주철 또는 특수주철 등으로 이루어진다.

실린더블럭(20) 및 실린더라이너(40) 사이에는 냉각수의 누출을 방지하기 위한 링형의 실링재(50a,50b)가 한 쌍으로 개재되어 있다. 한 쌍의 실링재(50a,50b)는 워터재킷(30)의 상부 및 하부에 위치한다.

워터재킷(30)은 냉각수를 수용할 수 있는 일정의 공간부를 가지고 실린더블럭(20) 및 실린더라이너(40) 사이에 마련되며, 그 내부에는 냉각수가 지속적으로 순환된다. 워터재킷(30)의 형상 및 크기는 필요에 따라 다양하게 변경 가능하다.

실린더라이너(40)는 원통형 구조를 지니고 있으며, 일영역에는 워터재킷(30)의 내부를 순환하는 냉각수와 직접 접촉되는 냉각수접촉부(42)가 형성되어 있다. 냉각수접촉부(42)는 워터재킷(30)의 크기와 대응되며, 냉각수접촉부(42)의 표면에는 폴리머코팅층(44)이 형성되어 있다.

폴리머코팅층(44)은 냉각수접촉부(42)의 부식 및 캐비테이션(Cavitation) 마모를 최소화할 수 있도록 내식성 및 캐비테이션 마모에 대한 저항성이 우수한 폴리머(Polymer) 재질로 이루어진다.

폴리머코팅층(44)은 필요에 따라 실린더라이너(40)의 외주면 전체에 형성할 수도 있다.

폴리머 재질은 기존의 금속 재질에 비해 상대적으로 우수한 내식성을 가짐과 아울러 캐비테이션 마모에 대한 저항성은 비슷하며, 코팅하는 공정이 금속이나 세라믹 재질에 비해 단순할 뿐 아니라 후막화하는 데 유리하다는 장점이 있다. 폴리머 재질은 공지된 기술의 일부이므로 그 자세한 설명은 생략하기로 한다.

특히, 실린더라이너(40)의 주된 기능 중 하나가 연소실 내부에서 발생된고열을 워터재킷(30) 내부의 냉각수로 신속히 전달하는 것이므로 폴리머코팅층(44)은 열전도성이 상대적으로 우수한 폴리머 재질, 즉 폴리아미드(PA), 폴리부탄테레프탈레이트(PBT), 폴리페닐렌설파이드(PPS) 및 열경화성 불시네이트(TPV) 등과 같은 재질을 사용하는 것이 바람직하다.

폴리머코팅층(44)을 형성하는 데 사용되는 폴리머 재질은 상기에서 설명한 것 외 열전도성이 우수한 공지된 다양한 종류의 것을 선택적으로 적용할 수 있다.

폴리머코팅층(44)의 두께는 대략 0.1㎜∼2.0㎜인 것이 바람직하다. 즉, 안정적인 코팅을 위해서는 폴리머코팅층(44)의 두께가 0.1㎜ 이상이 되어야 하며, 폴리머코팅층(44)의 두께가 2.0㎜ 이상이 되면 냉각수로의 충분한 열전달이 이루어지지 않기 때문에 폴리머코팅층(44)의 두께는 대략 0.1㎜∼2.0㎜ 범위 내에 존재하는 것이 효율적이다.

폴리머코팅층(44)을 실린더라이너(40)의 냉각수접촉부(42) 표면에 형성하는 방법은 스프레이, 전사, 분말소성 등과 같은 공지된 다양한 방법을 선택적으로 사용할 수 있다.

한편, 냉각수접촉부(42)에 폴리머코팅층(44)이 형성되어 있는 본 발명의 실린더라이너(40)와 냉각수접촉부(2,도1참조)에 금속코팅층(4,도1참조)이 형성되어 있는 실린더라이너(10,도1참조)를 엔진에 장착하여 연소실의 온도차이를 서로 비교한 결과, 둘 사이의 온도차는 거의 발생되지 않았다. 이로 인해, 폴리머코팅층(44)을 실린더라이너(40)의 냉각수접촉부(42)에 형성한 경우에도 충분한 냉각성능이 발휘된다는 것을 알 수 있다.

또한, 캐비테이션 마모에 대한 저항성을 비교한 결과, 도 4에서와 같이 냉각수접촉부(42)에 폴리머코팅층(44)이 형성되어 있는 본 발명의 실린더라이너(40)와 냉각수접촉부(2,도1참조)에 금속코팅층(4,도1참조)이 형성되어 있는 실린더라이너(10,도1참조)가 거의 동등한 수준을 나타내었다.

도 5에 도시된 바와 같이, 실린더라이너(40)는 냉각수접촉부(42)의 표면에 형성되어 있는 폴리머코팅층(44)에 열전도첨가제(45)를 추가로 첨가하여, 열전도성을 보다 향상시킬 수 있다.

열전도첨가제(45)로는 유리섬유 또는 탄소섬유 등과 같은 섬유물질 또는 철, 철합금, 동, 동합금, 알루미늄 및 알루미늄 합금 등의 금속분말을 사용할 수 있다.

열전도첨가제(45)는 폴리머코팅층(44)의 열전도성을 향상시킬 수 있는 범위 내에서 선택적으로 적용할 수 있음은 물론이다.

상기에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 냉각수접촉부의 부식 및 캐비테이션 마모를 저감시킴으로써 실린더라이너의 내구성을 보다 향상시킬 수 있다.

그리고 폴리머코팅층이 열전도성이 우수한 폴리머 재질로 이루어져, 냉각수로의 열전달이 용이하다.

또한, 폴리머코팅층의 코팅공정을 단순화시킬 수 있으며, 그에 따른 경제적 비용을 절감할 수 있다는 장점이 있다.

Claims

실린더블럭의 내측에 결합되어 워터재킷을 형성하며, 상기 워터재킷의 내부를 순환하는 냉각수와 접촉되는 냉각수접촉부를 갖는 엔진의 실린더라이너에 있어서,

상기 냉각수접촉부의 표면에 폴리머코팅층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 엔진의 실린더라이너.
제1항에 있어서,

상기 폴리머코팅층은 열전도성 폴리머 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 엔진의 실린더라이너.
제2항에 있어서,

상기 폴리머코팅층에 열전도성을 향상시킬 수 있는 열전도첨가제가 첨가되어 있는 것을 특징으로 하는 엔진의 실린더라이너.
제2항에 있어서,

상기 폴리머 재질은 폴리아미드(PA), 폴리부탄테레프탈레이트(PBT), 폴리페닐렌설파이드(PPS) 및 열경화성 불시네이트(TPV) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 엔진의 실린더라이너.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 폴리머코팅층의 두께는 0.1㎜∼2.0㎜인 것을 특징으로 하는 엔진의 실린더라이너.