KR20010005359A - 자동차 엔진의 연소실 독립냉각장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차 엔진의 연소실 독립냉각장치 및 방법에 관한 것으로서, 실린더헤드워터재킷(12)의 일측에 다수의 유로(40)를 형성하고, 이 유로(40)에 대응한 런너(52)가 형성된 매니폴드(50)를 실린더헤드(10)의 일측에 장착하고, 또한 냉각수가 연소실 주변의 실린더헤드워터재킷(12)으로 유입되어 냉각한 후 다수의 유로(40)를 통해 매니폴드(50)의 런너(52)로 유출되도록 한 것을 특징으로 하여 냉각수가 연소실 주변의 실린더헤드워터재킷으로 유입되어 냉각한 후 다수의 유로를 통해 매니폴드의 런너로 유출되므로 이러한 냉각수의 흐름에 의해 실린더헤드의 연소실은 각각 독립적으로 냉각되어 연소실의 냉각작용이 균등하게 이루어지게 되고, 그로 인해 실린더헤드의 열적불균형이 해소됨과 더불어 실린더헤드의 내구성이 향상되며, 또한 엔진의 노킹현상을 방지하여 엔진의 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

자동차 엔진의 연소실 독립냉각장치 및 방법{Independent Cooling Apparatus And Method For Automotive Vehicle Engine}

본 발명은 자동차 엔진의 연소실 독립냉각장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 실린더헤드로 유입된 냉각수가 각각의 연소실을 독립적으로 냉각시키도록 하여 주므로써 냉각성능을 향상시켜 실린더헤드의 내구성을 향상시키고, 엔진의 출력을 향상시키도록 한 자동차 엔진의 연소실 독립냉각장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차 엔진의 작동중 엔진이 과열되지 않고, 적당한 온도를 유지하여 엔진이 손상되지 않도록 하기 위하여 엔진을 냉각시켜야 한다.

이러한 엔진의 냉각방법에는 자동차의 주행중에 받는 공기로 냉각시키는 공냉식과 냉각수를 사용하여 엔진 내부를 냉각시키는 수냉식이 있으며, 일반적으로는 수냉식이 사용되고 있다.

이러한 자동차 엔진의 수냉식 냉각계통을 첨부도면을 참조하여 설명한다.

첨부된 도면 도 1은 일반적인 자동차 엔진의 냉각계통도이고, 도 2는 일반적인 자동차 엔진의 일부분을 절개하여 도시한 부분단면도이며, 도 3은 종래 자동차 엔진의 실린더헤드와 실린더블록을 순환하는 냉각수의 흐름을 도시한 도면이다.

도시된 바와 같이, 자동차 엔진(2)의 냉각계통은 실린더블록(4)에 형성된 실린더블록워터재킷(6) 및 실린더헤드(10)에 형성된 실린더헤드워터재킷(12), 냉각수를 상기 워터재킷(6,12)으로 압송순환시키는 워터펌프(20), 온도가 높은 냉각수의 열을 외기에 전달하여 냉각시키는 라디에이터(24), 라디에이터(24)의 통풍을 돕는 팬(26), 엔진(2) 내부의 냉각수 온도 변화에 따라 자동적으로 통로를 개폐하여 냉각수 온도를 알맞게 조절하기 위한 서모스탯(22)으로 구성되어 있다.

그리고, 상기 실린더블록워터재킷(6)과 실린더헤드워터재킷(12) 사이에는 각각 서로 연통된 다수개의 냉각수통로(8,14)가 형성되어 냉각수가 순환할 수 있도록 되어 있다.

이와 같이 이루어진 자동차 엔진의 냉각계통은 엔진(2)이 정상작동온도(80∼90℃)에 도달하지 않았을 시는, 서모스탯(22)은 닫혀 있고, 이에 냉각수는 라디에이터(24)를 통과하지 못하고, 엔진(2) 내부에서만 순환하게 된다. 이 경우 냉각수는 워터펌프(20)에 의해 실린더블록(4)의 워터재킷(6)을 흐른 후, 이 워터재킷(6)상의 냉각수통로(8)를 통해 이에 연통된 실린더헤드(10)의 냉각수통로(14)를 지나 실린더헤드워터재킷(12)으로 유입되어 흐르고, 이후 실린더헤드워터재킷(12)상의 냉각수통로(14)를 통해 일부는 스로틀바디(미도시)로 유입되고, 나머지 일부는 히터(미도시)로 유입된 후 다시 워터펌프(20)로 유입되어 순환하게 된다.

다음, 상기한 과정을 거치면서 엔진(2)이 가열되어 정상작동 온도에 이르게 되면, 서모스탯(22)이 열리게 되고, 이에 뜨꺼워진 엔진(2)의 실린더헤드워터재킷(12)을 흐른 냉각수는 이 워터재킷(12)상의 냉각수통로(14)를 통해 서모스탯(22)측으로 통하여 라디에이터(24)로 유입되고, 라디에이터(24)를 통과하면서 냉각된 다음 워터펌프(20)에 의하여 엔진(2)으로 다시 순환하게 된다.

그러나, 이와 같이 이루어진 종래 자동차 엔진(2)의 실린더헤드(10)를 순환하는 냉각수는 첨부도면에 도시된 바와 같이, 실린더블록(4)의 워터재킷(6)을 흐른 후, 이 워터재킷(6)상의 냉각수통로(8)를 통해 실린더헤드(10)의 냉각수통로(14)로 유입되어 실린더헤드워터재킷(12)을 흐르는 냉각수는 일측의 냉각수통로(14)를 통해 서모스탯(22)측으로 유출되기 위한 통로가 실린더헤드(10)의 일단부에만 형성되어 있기 때문에 그 흐름이 도 3에 실선의 화살표로 도시된 바와 같이, 실린더헤드(10)의 일단으로부터 각각의 연소실을 순차적으로 지나 냉각시키면서 서모스탯(22)이 구비된 타단으로 흐르게 되므로써 서모스탯(22)측의 연소실은 실린더헤드(10) 일단으로부터 각각의 연소실을 연이어 냉각시키면서 유입된 뜨거워진 냉각수에 의해 냉각작용이 균일하게 이루어지지 않게 되므로 인해 실린더헤드(10)의 연소실에 국부적으로 열적불균형이 발생하여 실린더헤드(10)의 내구성이 저하되고, 또한 엔진(2)의 노킹특성이 악화되어 엔진(2)의 성능이 저하되는 문제점이 있었다.

이에, 본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 실린더헤드의 각 연소실을 연이어 냉각시키면서 서모스탯측으로 유입되는 냉각수의 흐름을 개선하여 이 냉각수가 실린더헤드의 연소실을 각각 독립적으로 냉각시키도록 하므로써 실린더헤드에 형성된 연소실의 냉각작용이 균등하게 이루어지도록 하여 실린더헤드의 내구성을 향상시키고, 엔진의 출력을 향상시키도록 한 자동차 엔진의 연소실 독립냉각장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 구성은 자동차 엔진에 있어서, 상기 엔진의 실린더블록 일측에 구비된 워터펌프에 의해 압송된 냉각수가 유입되어 흐르도록 된 실린더블록워터재킷과; 상기 실린더블록워터재킷을 흐르는 냉각수가 각각의 냉각수통로를 통해 실린더헤드로 유입되어 연소실 주변부를 흐르도록 된 실린더헤드워터재킷과; 상기 실린더헤드워터재킷의 일측에 냉각수가 각각의 연소실을 독립적으로 냉각시키고 유출되도록 실린더헤드를 관통하여 형성된 다수의 유로와; 상기 유로에 대응한 런너가 그 내측에 형성되며, 실린더헤드의 일측에 구비되어 런너의 일단은 각 유로에 일치되어 연통되고, 타단은 서모스탯에 연통되도록 된 매니폴드;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

자동차 엔진의 연소실 독립냉각방법에 있어서, 워터펌프에 의해 압송된 냉각수가 실린더블록의 실린더블록워터재킷으로 유입되어 흐르면서 실린더블록을 냉각시키는 제 1 단계와; 상기 실린더블록워터재킷을 흐르는 냉각수가 냉각수통로를 통해 실린더헤드의 실린더헤드워터재킷으로 유입되어 흐르면서 연소실을 냉각시키는 제 2 단계와; 상기 실린더헤드워터재킷을 흐르는 냉각수가 연소실을 독립적으로 냉각시키고 다수의 유로를 통해 이에 대응한 매니폴드의 런너로 유입되어 서모스탯측으로 유출되도록 된 제 3 단계;로 이루어진 것을 특징으로 한다.

도 1은 일반적인 자동차 엔진의 냉각계통도

도 2는 일반적인 자동차 엔진의 일부분을 절개하여 도시한 부분단면도

도 3은 종래 자동차 엔진의 실린더헤드와 실린더블록을 순환하는 냉각수의 흐름을 도시한 도면

도 4는 본 발명에 따른 자동차 엔진의 연소실을 독립냉각시키는 냉각장치 및 냉각방법을 설명하기 위해 실린더헤드와 실린더블록을 도시한 도면

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

2: 엔진 4: 실린더블록

6: 실린더블록워터재킷 8: 냉각수통로

10: 실린더헤드 12: 실린더헤드워터재킷

14: 냉각수통로 20: 워터펌프

22: 서모스탯 24: 라디에이터

26: 팬 40: 유로

50: 매니폴드 52: 런너

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부된 도면 도 4는 본 발명에 따른 자동차 엔진의 연소실을 독립냉각시키는 냉각장치 및 냉각방법을 설명하기 위해 실린더헤드와 실린더블록을 도시한 도면이다.

도시된 바와 같이, 자동차 엔진(2)의 실린더블록(4) 일측에 구비된 워터펌프(20)에 의해 압송된 냉각수가 유입되어 흐르도록 된 실린더블록워터재킷(6)이 실린더블록(4)의 여러곳에 형성된다.

상기한 실린더블록워터재킷(6)을 흐르는 냉각수가 이 실린더블록워터재킷(6)상의 냉각수통로(8)와 이에 대응한 냉각수통로(14)를 통해 실린더헤드(10)로 유입되어 연소실의 주변부를 흐르도록 된 실린더헤드워터재킷(12)이 실린더헤드(10)의 연소실 주변부를 비롯하여 여러곳에 형성된다.

상기 실린더헤드워터재킷(12)의 일측에는 냉각수가 각각의 연소실을 독립적으로 냉각시키고 유출되도록 된 다수의 유로(40)가 실린더헤드(10)의 일측을 관통하여 실린더헤드워터재킷(12)에 연통되게 형성된다.

또한, 상기한 유로(40)에 대응한 런너(52)가 그 내측에 형성된 매니폴드(50)는 실린더헤드(10)의 일측에 구비되어 런너(52)의 일단이 상기한 각각의 유로(40)에 일치되어 연통되고, 타단은 서모스탯(22)측에 하나의 통로로 연통되게 구비된다.

여기서, 상기한 유로(40)는 냉각수가 각각의 연소실을 냉각시킨 후, 실린더헤드워터재킷(12)의 일측에 형성된 다수의 유로(40)를 통해 매니폴드(50)의 런너(52)로 유입되어 서모스탯(22)측으로 유출되게 되므로써 결국에는 종래와 같이 일측의 냉각수가 서모스탯(22)측으로 유출되기 위해 실린더헤드워터재킷(12)을 통해 각각의 연소실을 순차적으로 지나면서 냉각시키도록 된 구조를 개선하여 상기한 연소실을 독립적으로 냉각시키게 되는 것이다.

한편, 본 발명에 따른 자동차 엔진의 연소실 독립냉각방법은 상기한 워터펌프(20)에 의해 압송된 냉각수가 실린더블록(4)의 실린더블록워터재킷(6)으로 유입되어 흐르면서 실린더블록(4)을 냉각시키는 제 1 단계와, 상기한 제 1 단계의 실린더블록워터재킷(6)을 흐르는 냉각수가 냉각수통로(8)를 통해 실린더헤드(10)의 실린더헤드워터재킷(12)으로 유입되어 흐르면서 연소실을 냉각시키는 제 2 단계와, 상기한 제 2 단계의 실린더헤드워터재킷(12)을 흐르는 냉각수가 연소실을 독립적으로 냉각시키고 실린더헤드워터재킷(12) 일측의 다수의 유로(40)를 통해 이에 대응한 매니폴드(50)의 런너(52)로 유입되어 서모스탯(22)측으로 유출되도록 된 제 3 단계로 구성되어 이루어진다.

상기와 같이 이루어진 본 발명의 작용을 설명하면 워터펌프(20)에 의해 압송된 냉각수는 실린더블록(4)으로 유입되어 실린더블록워터재킷(6)을 흐르면서 실린더블록(4)을 냉각시킨 후, 상기 실린더블록워터재킷(6)상의 냉각수통로(8)를 통해 이와 연통되게 구비된 실린더헤드(10)의 각각의 냉각수통로(14)를 통해 실린더헤드워터재킷(12)으로 유입된다.

이와 같이 실린더헤드워터재킷(12)으로 유입된 냉각수는 첨부도면 도 4에 도시된 바와 같이, 연소실 주변의 실린더헤드워터재킷(12)을 흐르면서 각각의 연소실을 냉각시킨 후, 상기 실린더헤드워터재킷(12)의 일측에 연통되게 형성된 다수의 유로(40)를 통해 실린더헤드워터재킷(12)으로부터 유출되게 된다.

이때, 상기한 냉각수가 각 연소실 주변의 실린더헤드워터재킷(12)을 흐르면서 각각의 연소실을 냉각시킨 후, 다수의 유로(40)를 통해서 서모스탯(22)측으로 유출되게 되므로써 상기한 연소실은 냉각수에 의해 독립적으로 냉각되게 되고, 그로 인해 실린더헤드(10)의 연소실이 균등하게 냉각되어 실린더헤드(10)의 열적불균형이 해소됨과 더불어 내구성이 향상되며, 엔진(2)의 성능이 향상되게 된다.

한편, 상기한 유로(40)를 통해 실린더헤드워터재킷(12)으로부터 유출된 냉각수는 유로(40)에 대응하게 형성된 매니폴드(50)의 각 런너(52)를 통해 서모스탯(22)측으로 흐르게 된다.

이때, 상기한 서모스탯(22)은 엔진(2)이 정상작동온도에 도달하지 않았을 시는 닫혀 있게 되고, 그로 인해 상기한 냉각수는 그 일부가 스로틀바디(미도시)로 유입되고, 나머지 일부는 히터(미도시)로 유입된 후 다시 워터펌프(20)로 유입되어 엔진(2) 내부를 순환하게 된다.

이후, 상기한 과정을 거치면서 엔진(2)이 가열되어 정상작동 온도에 이르게 되면, 서모스탯(22)이 열리게 되고, 이에 뜨꺼워진 냉각수가 매니폴드(50)의 런너(52)에서 서모스탯(22)을 통하여 라디에이터(24)로 유입되고, 라디에이터(24)를 통과하면서 냉각된 다음 워터펌프(20)에 의하여 엔진(2)으로 다시 순환하게 된다.

이상에서 살펴 본 바와 같이, 본 발명의 자동차 엔진의 연소실 독립냉각장치 및 방법은 실린더헤드워터재킷의 일측에 다수의 유로를 형성하고, 이 유로에 대응한 런너가 형성된 매니폴드를 실린더헤드의 일측에 장착하여 주므로써 냉각수가 연소실 주변의 실린더헤드워터재킷으로 유입되어 냉각한 후 다수의 유로를 통해 매니폴드의 런너로 유출되므로 이러한 냉각수의 흐름에 의해 실린더헤드의 연소실은 각각 독립적으로 냉각되어 연소실의 냉각작용이 균등하게 이루어지게 되고, 그로 인해 실린더헤드의 열적불균형이 해소됨과 더불어 실린더헤드의 내구성이 향상되며, 또한 엔진의 노킹현상을 방지하여 엔진의 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 자동차 엔진(2)에 있어서,

   상기 엔진(2)의 실린더블록(4) 일측에 구비된 워터펌프(20)에 의해 압송된 냉각수가 유입되어 흐르도록 된 실린더블록워터재킷(6)과;

   상기 실린더블록워터재킷(6)을 흐르는 냉각수가 각각의 냉각수통로(8,14)를 통해 실린더헤드(10)로 유입되어 연소실 주변부를 흐르도록 된 실린더헤드워터재킷(12)과;

   상기 실린더헤드워터재킷(12)의 일측에 냉각수가 각각의 연소실을 독립적으로 냉각시키고 유출되도록 실린더헤드(10)를 관통하여 형성된 다수의 유로(40)와;

   상기 유로(40)에 대응한 런너(52)가 그 내측에 형성되며, 실린더헤드(10)의 일측에 구비되어 런너(52)의 일단은 각 유로(40)에 일치되어 연통되고, 타단은 서모스탯(22)에 연통되도록 된 매니폴드(50);를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차 엔진의 연소실 독립냉각장치.
2. 자동차 엔진의 연소실 독립냉각방법에 있어서,

   워터펌프(20)에 의해 압송된 냉각수가 실린더블록(4)의 실린더블록워터재킷(6)으로 유입되어 흐르면서 실린더블록(4)을 냉각시키는 제 1 단계와;

   상기 실린더블록워터재킷(6)을 흐르는 냉각수가 냉각수통로(8,14)를 통해 실린더헤드(10)의 실린더헤드워터재킷(12)으로 유입되어 흐르면서 연소실을 냉각시키는 제 2 단계와;

   상기 실린더헤드워터재킷(12)을 흐르는 냉각수가 연소실을 독립적으로 냉각시키고 다수의 유로(40)를 통해 이에 대응한 매니폴드(50)의 런너(52)로 유입되어 서모스탯(22)측으로 유출되도록 된 제 3 단계;로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차 엔진의 연소실 독립냉각방법.