KR0177334B1 - 내연기관의 냉각장치 - Google Patents

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Abstract

물펌프(1), 수온조절기(2), 물펌프 출구(3), 물재킷 입구 통로(4), 냉각수 출구(5), 바이패스 통로(6) 및 바이패스 개구(7)가 실린더 헤드(8)의 후방(트랜스 미션측)에 배치되어 있는 내연기관의 냉각장치로서, 물펌프/수온조절기 본체(13)가 실린더 헤드(8)의 후면에 착탈 가능하게 취부되고, 냉각수 출구(5)와 함께 바이패스 통로(6)가 금형 드래그를 사용하여 주조된다. 냉각수 유동경로는 실린더 헤드(8)의 후방에 위치한 물펌프(1)로부터 출발하여 실린더 헤드(8)의 전방으로 흐른 다음, 실린더 블록(10)의 전방으로 하향 유동하고, 이어 실린더 블록(10)의 후방으로 흐른 후 실린더 헤드(8)의 후방으로 상향유동하여 U자형유동경로를 그린다.

Description

[발명의 명칭]
내연기관의 냉각장치
[기술분야]
본 발명은 내연기관의 냉각장치에 관한 것으로, 특히 내연기관의 냉각장치에 있어서 물펌프와 수온조절기(thermostat)의 개량된 배치에 관한 것이다.
[배경기술]
내연기관의 수냉식 냉각장치는 실린더 헤드와 실린더 블록에 형성된 물재킷(water jacket)내로 냉각수를 순환시킴으로써 기관을 냉각시키는 것으로, 그 주요부는 라디에이터, 물펌프, 냉각팬 및 수온조절기로 구성되어 있다.
에스에이이 테크니컬 페이퍼 시리즈(SAE Technical Paper Series) 제 920671호에서, 외부배관의 복잡성을 완화시키고 부속품들의 체결을 용이하게 하기 위하여 물펌프가 실린더 블록의 후단에 배치되어 좌측 흡입캠에 의해 구동되고, 수온조절기는 물펌프의 바로 전방에 배치되어 있는 냉각장치가 개시되어 있다. 이러한 냉각장치에서 냉각수는 실린더 블록의 후방으로부터 전방으로 유동하고, 이어 실린더 헤드로 상향 이동한 후 실린더 헤드의 후방으로 귀환하는 유동경로를 갖는다. 상기 종래의 냉각장치는 유동경로에 있어서 마찰손실이 많아 기관의 워밍-업 시간이 길어지며 구성이 복잡하다는 단점을 갖는다.
아우디 엔 에스우 아우토 우니온 아게(Audi NSU Auto Union AG)에게 허여된 독일특허 2706954에서 물펌프와 수온조절기는 냉각수 케이싱과 결합해있는 하우징 내에서 실린더 블록의 측방에 배치되어 있다. 상기 하우징은 내부로 수온조절기를 수납하기 위한 측방 개구를 구비하고 있다.
그러나, 이러한 물펌프 및 수온조절기의 배치는, 워밍-업 시간이 길고 물펌프실을 형성하기 위한 sand core가 필요하다는 점에서 문제가 있다.
한편, 에스에이이 테크니컬 페이퍼 시리즈 제 920673호에 개시되어 있는 냉각장치는 역류냉각(reverse flow cooling)방식을 채택하고 있는 바, 상기 역류냉각 방식에 있어서 냉각수는 물펌프로부터 유출되어 실린더블록으로 유입되고 그후 실린더 헤드로 유입된다. 이어 냉각수는 실린더 헤드에서 순환하다가 실린더 블록으로 귀환한다.
그러나 상기의 역류냉각방식은 그 유동경로가 복잡하고 아울러 긴 워밍-업 시간을 갖는다.
또한, 엠테체트 모토아테히니쉐 차이트슈리프트(MTZ Motortechnische Zeitschrift)51(1990) 11은 냉각수 출구와 수온조절기가 실린더 헤드의 후단에 배치되고 물펌프가 종방향 부재의 지역에 배치되어 있는 냉각장치를 제안하고 있는 바, 이 냉각장치 또한 물펌프와 수온조절기 사이의 거리가 길어 엔진 길이를 단축하지 못하며 유량제어가 어렵다는 단점이 있다.
[발명의 개시]
따라서, 본 발명의 1 목적은 횡으로 장착된 엔진의 길이를 단축시킬 수 있는 내연기관의 냉각장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 워밍-업 중에 마찰손실을 줄이고 워밍-업 시간을 단축할 수 있는 내연기관의 냉각장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 바이패스 통로와 냉각수 출구를 금형 드래그(metal mold drag)를 이용하여 제작함으로써 제조비를 줄일 수 있는 내연기관의 냉각장치를 제공하고자 함이다.
본 발명의 또 다른 목적은 물펌프와 수온조절기에 보다 쉽게 손이 닿을 수 있도록 하는 내연기관의 냉각장치를 제공하고자 함이다.
상기의 목적들을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 냉각장치는 물펌프와 유동제어수단, 예컨대, 물펌프 출구, 수온조절기, 물 재킷 입구통로 등이 실린더 헤드의 후면에 배치되는 것과 상기 물재킷 입구 통로가 상기 물펌프 출구에 직접 접속되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 냉각장치는 바이패스 통로 및/또는 냉각수 출구가 금형 드래그에 의해 주조될 수 있는 것을 특징으로 한다.
이러한 구성적인 특징에 따라, 본 발명은 물펌프와 실린더 헤드의 물재킷이 상호 직접 연결되어 있기 때문에, 실린더 헤드의 배기구나 배기밸브 브리지 등과 같은 고온 부위의 높은 온도에 따른 열이 실린도 블록으로 전달됨으로써, 워밍-업 시간을 단축시키고 보다 높은 압축비를 갖게 하는 잇점이 있다. 또한, 횡으로 장착된 엔진의 길이를 단축시키고 금형 드래그의 사용에 의해 유동 제어수단의 제조비를 줄일 수 있다. 아울러, 실린더 헤드의 후단에 물펌프와 수온조절기를 배치하기 때문에 손이 쉽게 닿을 수 있는 장점을 갖는다.
[도면의 간단한 설명]
본 발명의 전술한 목적 및 다른 특징들은 첨부도면에 의한 본 발명의 바람직한 실시예의 설명으로 부터 보다 명확하게 알 수 있을 것이다. 첨부도면에서,
제1도는 냉각수 유동경로가 도시된, 본 발명에 따른 냉각장치를 나타내는 개략 사시도.
제2도는 물펌프가 설치된 실린더 헤드의 배면도로서, 실린더 블록의 일부가 나타난 도면.
제3도는 제2도의 선 III-III에 따른, 실린더 헤드의 후단부의 횡단면도, 냉간시의 냉각수의 흐름을 나타낸 도면.
제3a는 제2도의 선 III-III에 따른, 실린더 헤드의 후단부의 횡단면도, 워밍 업후의 냉각수의 흐름을 나타낸 도면.
제4도는 제3도의 선 IV-IV에 따른, 실린더 헤드 및 실린더 블록의 종단면도.
[발명의 실시하기 위한 최선의 형태]
제1도 내지 제3a도를 참조하면, 물펌프(1)는 수온조절기(2), 물펌프 출구(3), 물재킷 입구 통로(4), 냉각수 출구(5), 바이패스 통로(6), 및 바이패스 개구(7)를 포함하는 유동제어 수단과 함께 실린더 헤드(8)의 후방(트랜스미션 측)에 배치된다. 상기 물펌프(1)는 캠샤프트(21)에 의해 밸트구동된다.
물펌프/수온조절기 본체(13)는 물펌프(1)와 수온조절기(2)를 실린더 헤드(8)의 후방에 위치시키기 위해 실린더 헤드(8)의 후면에 착탈기능 하게 취부된다. 제3 및 제3a도에 도시된 바와같이, 물펌프 출구(3)는 물펌프/수온조절기 본체(13)내에 놓여진 물펌프(1)의 후류(downstream)에 형성되어 있다. 물재킷 입구 통로(4)는 실린더 헤드(8)의 후단에 형성되어 있으며 물펌프 출구(3)와 서로 통할 수 있도록 물펌프 출구(3)에 직접 접속된다.
수온조절기(2)는 실린더 헤드(8)의 후단에서 물펌프(1)에 평행하게 배치된다.
수온조절기(2)는 실린더 헤드(8)의 후단에서 물펌프(1)에 평행하게 배치된다. 수온조절기(2)의 출구는, 제3도에 도시된 바와같이, 바이패스 개구(7)를 통해 바이패스 통로(6)와 통함과 아울러 실린더 헤드(8)내에 형성된 냉각수 출구(5)와 통한다.
제1도에서, 실린더 헤드 가스켓(12)에는 다수개의 크기가 다른 구멍(11)들이 형성되어 냉각수가 상기 구멍(11)을 거쳐 실린더 블록(10)으로 유동될 수 있게 한다.
본 발명의 실시예에 따라, 바이패스 통로(6)는 금형 드래그를 사용하여 주조된다. 아울러, 냉각수 출구(5) 또한 상기 바이패스 통로(6)와 함께 금형 드래그에 의해 주조될 수 있다.
이하, 본 발명의 냉각장치의 냉각수 유동경로에 대해 제1도 및 제3도를 참조하여 설명한다.
냉각수는 제3 및 제3a도의 화살표 A로 도시된 바와같이, 물펌프(1)로 부터 유출하여 물재킷 입구통로(4)를 거쳐 실린더 헤드(8)내의 물재킷(9)로 바로 흐른다. 이때, 도시하지 않은 고온의 연소실, 배기구 및 배기밸브 브리지가 냉각된다. 냉각수는 실린더 블록(10)로 유입되기 전에 종방향으로 실린더 헤드(8)를 거쳐 흐른다. 이어, 냉각수는 실린더 헤드 가스켓(12)에 형성되어 있는 구멍(11)을 통과하여 실린더 블록(10)로 유입되어 실린더 보어(cylinder bores)들 사이의 임계지역을 냉각시킨다.
워밍-업을 하는 중에 냉각수는 고온의 실린더 헤드(8)로부터의 열을 저온의 실린더 블록(10)로 전달하면서 오일과 실린더 보어를 워밍업한다. 메인오일덕트 및 라이너(liners)내의 높은 온도의 오일은 마찰손실을 줄이고 워밍업 시간을 단축 시킨다. 냉각수는 실린더 블록(10)의 후방으로 흐른 다음 실린더 헤드 가스켓(12)의 출구(15)를 거쳐 실린더 블록(10)로부터 흘러나와 제3a에서와 같이 실린더 헤드(8)의 후방에 형성되어 있는 냉각수 출구(5)와 바이패스 통로(6)로 유입된다. 냉각수는 수온조절기(2)가 열려있는 상태이면, 냉각수 출구(5)로부터 라디에어터(23)와 히팅장치(25)로 흐른다. 기관이 워밍업되어 있지 않고 수온조절기(2)가 닫혀있는 상태이면 제3도와 같이 냉각수는 바이패스 통로(6)를 거쳐 물펌프(1)로 바로 유입된다.
이상과 같이, 냉각수 유동경로는 실린더 헤드(8) 후방의 물펌프(1)로 부터 출발하여 실린더 헤드(8)의 전방으로 유동한 다음, 실린더 블록(10)의 전방으로 하강한다. 이어 실린더 블록(10)의 후방으로 유동한 후 실린더 헤드(8)의 후방으로 상향 유동하여 U자형 유동(U-path)을 완료한다.

Claims (1)

  1. 그 내부에 실린더 및 물 재킷이 형성된 실린더 블록과; 개스킷을 사이에 두고 상기 실린더 블록에 고정되어 있으며, 또한 그 내부에는 물 재킷이 형성되어 있는 실린더 헤드와; 상기 실린더 헤드의 일측에 부착되어 있으며, 상기 실린더 헤드에 탑재되어 있는 캠축에 의하여 구동되어 냉각수를 순환시키는 물 펌프; 및 상기 순환되는 냉각수의 온도가 소정의 온도 이하이면 닫혀서 냉각수가 라디에이터로 흐르지 못하게 하고, 냉각수의 온도가 소정의 온도 이상이면 점차로 열리기 시작하여 엔진의 정상 가동 온동에서는 완전히 열리는 수온조절기를 구비하는 내연기관의 냉각장치에 있어서, 상기 수온 조절기는 상기 물 펌프의 축과 수평 평행하게 상기 실린더 헤드에 부착되며, 상기 실린더 블록의 물재킷의 냉각수 출구와 상기 수온조절기의 냉각수 입구가 냉각수 온도에 따라 선택적으로 연통되고, 상기 물펌프는 상기 실린더 헤드에 부착되며, 상기 물펌프의 냉각수입구와 상기 수온조절기의 냉각수 출구와 직접 연통되며, 상기 물펌프의 냉각수 출구가 상기 실린더 헤드에 형성된 상기 물재킷의 냉각수 입구와 직접 연통되도록 이루어져서, 상기 냉각수가, 상기 물펌프 작동에 의하여, 상기 물펌프에서 멀리 떨어진 상기 실린더 헤드의 일단부를 거쳐, 상기 실린더 헤드와 대응하는 상기 실린더 블록의 일단부로 하강한 후, 상기 물펌프에 인접하는 상기 실린더 블록의 타단부로 유동하여, 상기 실린더 블록의 타단부와 대응하는 상기 실린더헤드의 타단부로 상향 유동한 후, 상기 수온 조절기를 통하여 상기 물펌프로 복귀하는 방식으로 순환하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 냉각장치.
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