KR101230887B1 - 피스톤 냉각을 위한 오일 공급장치 - Google Patents

피스톤 냉각을 위한 오일 공급장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 피스톤 냉각을 위한 오일 공급장치에 관한 것으로서, 특히 크랭크 축의 밸런스 웨이트와 푸쉬로드의 접촉에 의해 오일분사수단으로 오일이 공급되도록 하여, 피스톤 오일분사수단의 오일 분사시점, 분사속도, 분사기간의 최적화를 이루는데 그 목적이 있다.
이러한 본 발명의 목적은 오일 분사시 밸런스 웨이트의 압축에 의해 푸쉬로드와 제 1플런저가 하강하여 제 1실린더내 압축오일이 오일관을 통해 제 2실린더로 이동함으로써, 제 2실린더내 압축오일에 의해 제 2플런저가 상승하여 제 2플런저 상부의 윤활오일이 피스톤 오일분사수단으로 공급되고, 오일 미분사시 제 1, 2스프링의 복원력에 의해 제 1, 2플런저가 이동하여 유입구를 통해 윤활오일이 유입되는 피스톤 냉각을 위한 오일 공급장치의 제공으로 달성된다.
밸런스 웨이트, 피스톤, 플런저, 스프링, 오일, 실린더

Description

피스톤 냉각을 위한 오일 공급장치{Apparatus supplying oil for cooling piston}
도 1은 종래 피스톤 냉각을 위한 오일 공급장치의 전체 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 피스톤 냉각을 위한 오일 공급장치의 전체 구성도,
도 3은 본 발명의 오일분사수단 분사시 작동 개시도,
도 4는 본 발명의 오일분사수단 미분사시 작동 개시도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
200 : 밸런스 웨이트 210 : 푸쉬로드
220 : 제 1플런저 230 : 제 1스프링
240 : 제 1실린더 250 : 오일관
290 : 유입구 300 : 배출구
본 발명은 피스톤 냉각을 위한 오일 공급장치에 관한 것으로, 특히 크랭크 축의 밸런스 웨이트와 푸쉬로드의 접촉에 의해 오일분사수단으로 오일이 공급되도록 하여, 피스톤 오일분사수단의 오일 분사시점, 분사속도, 분사기간의 최적화가 이루어지는 피스톤 냉각을 위한 오일 공급장치에 관한 것이다.
일반적으로, 자동차에는 사용되는 화석연료의 종류에 따라 가솔린을 사용하게 되면 가솔린엔진, 경유를 사용하게 되면 디젤엔진으로 구분되면, 이 양자의 엔진 모두 실린더 블록에 상하로 동작되도록 설치된 피스톤에 연료를 분사하여 점화플러그로 점화시켜 폭발함으로써 고온으로 팽창하면서 폭발하는 가스가 피스톤을 하측으로 이동시켜서 케넥팅로드를 통하여 동력전달장치를 거쳐 자동차를 구동시키게 되는 것이다.
이때, 피스톤을 밀어주는 폭발가스의 순간온도는 수천도에 이르게 되고, 이 고온의 열을 장시간에 걸쳐서 피스톤에 가하여지는 경우에 피스톤이 소성변형하게 되어 열에 뒤틀리게 되고 제대로 상,하동작으로 하지 못하는 경우가 발생되는 경우가 있으므로 디젤엔진의 경우에는 피스톤의 내부에 오일이 이동할 수 있는 오일 갤러리를 형성하여 피스톤이 과열되는 것을 방지하도록 하였다.
첨부한 도 1은 종래 피스톤 냉각을 위한 오일 공급장치의 전체 구성도이다.
도 1에서 도시한 바와 같이, 오일갤러리에 오일을 공급하는 장치의 구성은 엔진의 블록에 형성된 메인갤러리(100)와, 상기 메인갤러리(100)의 일측으로 돌출된 오일펌프(110)로부터 공급되는 오일을 피스톤(120)의 저면에 형성된 오일갤러리(130)로 공급하는 오일분사수단(140)로 구성되는 것이다.
이러한 구성 상태에서 디젤엔진이 가동하게 되면, 엔진블록내에 있는 피스톤(120)이 상,하로 동작하게 되고, 이와 함께 상기 오일펌프(110)로 부터 압축된 오일펌프에 의하여 메인갤러리(100)를 통하여 오일이 공급되면서 오일분사수단(140)에서 상측으로 오일을 급속하게 고속으로 분사하므로 피스톤(120)의 오일갤러리(130)로 오일이 공급되어져서 피스톤(120)이 과열되는 것을 방지하게 되는 것이다.
그런데, 상기한 종래의 오일공급방식으로는 피스톤이(120)이 고속으로 상측으로 동작하여 올라가는 경우에 메인갤러리(100)를 통하여 오일분사수단(140)으로 고속으로 공급되는 오일이 미처 피스톤(120)의 상향동작을 따라가지 못하여서 피스톤(120)의 오일갤러리(130)에 오일이 제대로 공급되지 못하여 피스톤(120)이 과열되는 문제점이 있다.
또한, 메인 갤러리(100)에 오일 쿨링젯(140)이 설치되어 오일 분사수단(140)에 의한 오일 소모를 보상하기 위해 오일 펌프(110)의 용량이 증대되는 것을 피할 수 없고, 메인 갤러리(100)로부터 일정하게 공급되는 오일량은 실린더의 행정에 따라 피스톤(120)의 효율적인 냉각을 위해 요구되는 오일량의 제어가 용이하지 않은 문제점이 있다.
따라서, 종래의 오일 공급장치는 피스톤의 냉각이 더욱 요구되는 압축, 폭발과정에서 오일의 분사량을 증가시키는 것이 불가능한 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상술된 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 오일 분사시 밸런스 웨이트의 압축에 의해 푸쉬로드와 제 1플런저가 하강하여 제 1실린더내 압축오일이 오일관을 통해 제 2실린더로 이동함으로써, 제 2실린더내 압축오일에 의해 제 2플런저가 상승하여 제 2플런저 상부의 윤활오일이 피스톤 오일분사수단으로 공급되고, 오일 미분사시 제 1, 2스프링의 복원력에 의해 제 1, 2플런저가 이동하여 유입구를 통해 윤활오일이 유입됨으로써, 피스톤 오일분사수단의 오일 분사시점, 분사속도, 분사기간의 최적화가 이루어지는 피스톤 냉각을 위한 오일 공급장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
피스톤 냉각을 위한 오일 공급장치에 있어서, 커넥팅로드의 구동에 의해 압축되는 밸런스 웨이트(200)와; 상기 밸런스 웨이트의 압축에 의해 오일 분사압이 형성되는 압력형성수단과; 상기 압력형성수단과 일체로 형성되어 분사압에 의해 오일갤러리로 오일이 분사되는 오일분사수단(330)으로 구성된 것을 특징으로 하는 피스톤 냉각을 위한 오일 공급장치.
바람직한 일 구현예로서, 상기 밸런스 웨이트의 압축에 의해 이동하는 푸쉬로드와; 상기 푸쉬로드와 일체로 형성되고, 이 푸쉬로드와 동일방향으로 이동하는 제 1플런저와; 상기 제 1플런저의 하단에서 제 1플런저를 탄성지지하는 제 1스프링과; 상기 제 1스프링의 하단부가 고정되고, 상기 제 1플런저가 슬라이딩되는 제 1실린더와; 상기 제 1실린더의 외측으로 압축오일이 이동하도록 관통 형성된 오일 관과; 상기 오일관의 일단에 관통 형성된 제 2실린더와; 상기 제 2실린더 내부에서 압축오일에 의해 슬라이딩되는 제 2플런저와; 상기 제 2플런저를 탄성지지하고, 상기 제 2실린더 상단부에 고정된 제 2스프링으로 구성된 것을 특징으로 한다.
바람직한 다른 구현예로서, 상기 제 2실린더는 측벽에 상기 제 2스프링의 복원력에 의해 제 2플런저의 하강시 윤활오일이 공급되는 유입구가 형성된 것을 특징으로 한다.
바람직한 또 다른 구현예로서, 상기 제 2실린더는 상부에 윤활오일이 오일분사수단으로 배출되는 배출구가 형성된 것을 특징으로 한다.
이에 의해, 피스톤 냉각을 위한 적절한 분사 오일량 및 분사압 설정이 용이해지고, 피스톤 쿨링젯의 오일 분사시점 및 분사기간의 최적화가 실현 가능해진다.
이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
첨부한 도 2는 본 발명에 따른 피스톤 냉각을 위한 오일 공급장치의 전체 구성도이다.
도 2에서 도시한 바와 같이, 밸런스 웨이트(200)의 작동에 의해 제 1플런저(220)는 제 1스프링(230)의 탄성력을 이겨 하강하고, 제 1실린더(240)에 충진된 압축오일(310)은 제 1플런저(220)의 압력에 의해 제 2실린더(260)로 이동하여 제 2플런저(270)의 이송이 이루어짐으로써, 제 2실린더(260)내 윤활오일(320)이 배출구(300)를 통해 오일분사수단(330)으로 배출된다.
이하, 2개의 실린더에 의해 효율적인 피스톤 냉각이 이루어지는 피스톤 냉각을 위한 오일 공급장치의 구성을 하나씩 살펴보기로 한다.
상기 밸런스 웨이트(balance weight)(200)는 캠타입으로 형성되고, TDC(Top dead center) 근방에서 오일 공급 피스톤의 순간 압축속도가 최대가 되도록 설계된다.
여기서, 피스톤(350)이 실린더내 상사점에 도달시(TDC) 연소에 의한 피스톤 헤드로의 열전달량이 급격히 증가하기 때문에, 밸런스 웨이트(200)의 캠형상에 따라 윤활오일의 분사시점, 분사순간 속도, 분사기간이 조절된다.
상기 푸쉬로드(210)는 밸런스 웨이트(200)의 하단부에 형성되고, 제 1플런저(220)와 일체로 형성된다.
여기서, 오일분사수단(330)에서 오일 분사가 필요한 경우 밸런스 웨이트(200)의 압축에 의해 푸쉬로드(210)는 하방향으로 이동하고, 오일분사수단(330)의 미분사시 제 1스프링(230)의 복원력에 의해 푸쉬로드(220)는 상방향으로 이동한다.
상기 제 1플런저(220)는 푸쉬로드(210) 하단에서 일체로 형성되어 푸쉬로드(210)와 함께 이동한다.
여기서, 푸쉬로드(210)의 하강에 의해 제 1플런저(220)는 제 1스프링(230)의 탄성력을 이겨 하강하고, 제 1실린더(240)에 충진된 압축오일(310)에 압력을 가함으로써, 압축오일은 오일관(250)을 통해 제 2실린더(260)로 이동한다.
상기 제 1스프링(230)의 일단은 제 1플런저(220) 하단에 결합되고, 타단은 제 1실린더(240) 하단에 결합된다.
여기서, 제 1플런저(220)의 하강시 제 1 스프링(230)은 압축되고, 밸런스 웨이트(200)의 압축이 이루어지지 않는 경우 제 1스프링(230)은 복원되어 제 1플런저(220)가 상승한다.
상기 제 1실린더(240)는 내부에서 제 1플런저(220)가 슬라이딩되고, 제 1플런저(220)와 제 1실린더(240) 사이는 압축오일(310)로 충진된다.
여기서, 제 1실린더(240)의 압축면적은 제 2실린더(260)의 압축면적보다 크고, 오일분사수단(330)에 충분한 분사압이 가해지도록 압축비가 설계된다.
상기 오일관(250)은 제 1실린더(240) 일측면에 관통 형성되고, 제 1플런저(220)의 하강에 의해 압축오일이 제 1실린더로부터 제 2실린더로 이동한다.
상기 제 2실린더(260)는 오일관(250)의 일단에 관통 형성되고, 내부에서 제 2플런저(270)가 슬라이딩되며, 상기 제 2플런저(270)는 제 2스프링(280) 일단에 결합 형성된다.
상기 제 2스프링(280)의 일단은 제 2실린더(260) 상부에 결합하고, 타단은 제 2플런저(270)와 결합한다.
여기서, 오일분사수단(330)의 오일분사시 오일관(250)을 통해 제 2실린더(260)내로 압축오일이 유입되어 그 압축에 의해 제 2플런저(270)는 제 2스프링(280)의 탄성력을 이겨 상방향으로 이동한다.
또한, 오일분사수단(330)의 미분사시 제 1플런저(220)의 상승에 의해 압축오일은 제 1실린더(240)내로 유입되고, 제 2플런저(270)는 제 2스프링의 복원력에 의 해 하방향으로 이동한다.
상기 유입구(290))는 제 2실린더(260) 외측에 형성되어, 오일분사수단(330)의 미분사시 제 2플런저(270)의 하강에 의해 오일팬(340)에 있는 윤활오일(320)이 유입구(290)를 통해 제 2실린더(260)로 흡입된다.
여기서, 오일팬(340)의 오일유면은 제 2실린더(260)의 상단보다 높게 형성되어 제 2실린더(260)내의 공간으로 윤활오일이 유입되는 것이 용이해진다.
상기 배출구(300)는 제 2실린더(260) 상단부에 형성되고, 제 2플런저(270)의 상승에 의해 윤활오일(320)은 배출구를 통해 오일분사수단(330)으로 전달되어, 피스톤(350)에 형성된 오일 갤러리(370)로 분사됨으로써, 피스톤의 냉각이 이루어진다.
첨부한 도 3은 본 발명의 오일분사수단 분사시 작동 개시도이고, 도 4는 본 발명의 오일분사수단 미분사시 작동 개시도이다.
도 3에서 도시한 바와 같이, 피스톤(350)이 실린더내 상사점에 위치하는 경우, 커넥팅 로드(360)에 의해 밸런스 웨이트(200)는 푸쉬로드(210) 방향으로 압축되고, 제 1플런저(220)는 푸쉬로드(210)의 하강에 의해 제 1스프링(230)의 탄성력을 이겨 하방향으로 이동한다.
이에, 제 1실린더(240)내 충진되어 있는 압축오일(310)은 오일관(250)을 따라 제 2실린더(260)로 이동하고, 제 2실린더(260)내로 압축오일(310)이 유입됨에따라 제 2플런저(270)는 제 2스프링(280)의 탄성력을 이겨 상승하여, 제 2플런 저(270)의 상부에 있는 윤활오일(320)이 배출구(300)를 통해 오일분사수단(330)으로 분사된다.
여기서, 제 1실린더(240)와 제 2실린더(260)의 공간은 압축오일(310)이 밀폐된 상태로 형성되고, 오일분사수단(330) 분사시 제 2플런저(270)는 윤활오일의 유입구를 막아 윤활오일의 출입이 차단된다.
도 4에서 도시한 바와 같이, 피스톤 오일분사수단(330)의 미분사시 제 1스프링(230)에 의해 제 1플런저(220)와 푸쉬로드(210)는 상방향으로 이동하고, 압축오일(310)은 제 2실린더(260) 내부의 빈 공간을 채우기 위해 오일관(250)을 통해 제 1실린더(240)에서 제 2실린더(260)로 이동한다.
이에, 제 2플런저(270)는 제 2스프링(280)의 복원력에 의해 유입구(290)까지 하강하여, 윤활오일(320)이 오일팬(340)으로부터 유입구(290)를 통해 제 2실린더(260)내로 흡입된다.
여기서, 밸런스 웨이트(200)의 캠형상에 따라 오일의 분사시점, 분사속도, 분사기간이 조절되고, 실린더내 오일 용량 및 제 1,2플런저의 압축비에 따라 분사 오일량 및 분사압이 조절된다.
이상에서 본 바와 같이 본 발명에 따른 퍼지 컨트롤 솔레노이드 밸브의 진동 저감장치는 다음과 같은 효과를 제공한다.
첫째, 종래 오일펌프의 용량축소를 통해 원가와 동력 손실의 절감이 이루어 지고,
둘째, 밸런스 웨이트의 설계에 의해 피스톤 쿨링젯의 오일 분사시점, 분사속도, 분사기간의 최적화가 이루어지고,
세째, 제 1,2플런저의 압축비와 실린더내 오일량에 따라 피스톤 냉각을 위한 분사 오일량 및 분사압 설정이 용이해지고,
네째, 동력손실 저감에 의해 연비가 향상되고, 피스톤으로 열전달 과다시 적정한 윤활오일이 분사됨으로써, 피스톤의 냉각 효율이 향상되는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 삭제
  2. 피스톤 냉각을 위한 오일 공급장치에 있어서,
    커넥팅로드의 구동에 의해 압축되는 밸런스 웨이트(200)와;
    상기 밸런스 웨이트(200)의 압축에 의해 오일분사압이 형성되는 압력형성수단과;
    상기 압력형성수단과 일체로 형성되어 오일분사압에 의해 오일갤러리로 오일이 분사되는 오일분사수단(330)으로 구성되는 피스톤 냉각을 위한 오일 공급장치에 있어서,
    상기 압력형성수단은 상기 밸런스 웨이트(200)의 압축에 의해 이동하는 푸쉬로드(210)와;
    상기 푸쉬로드(210)와 일체로 형성되고, 이 푸쉬로드(210)와 동일방향으로 이동하는 제 1플런저(220)와;
    상기 제 1플런저(220)의 하단에서 제 1플런저(220)를 탄성지지하는 제 1스프링(230)과;
    상기 제 1스프링(230)의 하단부가 고정되고, 상기 제 1플런저(220)가 슬라이딩되는 제 1실린더(240)와;
    상기 제 1실린더(240)의 외측으로 압축오일(310)이 이동하도록 관통 형성된 오일관(250)과;
    상기 오일관(250)의 일단에 관통 형성된 제 2실린더(260)와;
    상기 제 2실린더(260) 내부에서 압축오일(310)에 의해 슬라이딩되는 제 2플런저(270)와;
    상기 제 2플런저(270)를 탄성지지하고, 상기 제 2실린더(260) 상단부에 고정된 제 2스프링(280)으로 구성된 것을 특징으로 하는 피스톤 냉각을 위한 오일 공급장치.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 제 2실린더(260)는 측벽에 상기 제 2스프링(280)의 복원력에 의해 제 2플런저(270)의 하강시 윤활오일(320)이 공급되는 유입구(290)가 형성된 것을 특징으로 하는 피스톤 냉각을 위한 오일 공급장치.
  4. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서, 상기 제 2실린더(260)는 상부에 윤활오일(320)이 오일분사수단(330)으로 배출되는 배출구(300)가 형성된 것을 특징으로 하는 피스톤 냉각을 위한 오일 공급장치.
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