KR100303514B1 - 자동차용냉각수순환장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차용 냉각수 순환장치에 관한 것으로서, 냉각수의 온도를 감지하여 시동 초기의 저온일 때에는 엔진으로부터 배출되는 냉각수를 일부 실린더 블록의 워터 재킷으로 리턴시키는 동시에 라디에이터측으로부터 보내지는 냉각수를 잠시 차단시켜 실린더 라이너의 온도를 상승시킴으로써, 내부의 구성 부품을 보호하고 유해가스의 배출을 최대한 억제할 수 있는 자동차용 냉각수 순환장치를 제공하고자 한 것이다.

Description

자동차용 냉각수 순환장치

본 발명은 자동차용 냉각수 순환장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유로 제어밸브를 이용하여 초기 시동시에 엔진에서 배출되는 냉각수를 일부 엔진 내부로 순환시키는 동시에 라디에이터측으로부터 보내지는 냉각수를 잠시 차단시켜 실린더의 온도를 높여줌으로써, 구성 부품의 수명을 연장하고 유해가스의 배출을 최대한 억제할 수 있는 자동차용 냉각수 순환장치에 관한 것이다.

일반적으로 자동차용 엔진에서 혼합기의 연소시에 발생되는 연소열은 상당히 고온이며, 이 열의 상당량은 실린더 블록이나 실린더 헤드 및 피스톤 등에 전달된다.

따라서, 차량에서는 엔진의 과열을 방지함과 동시에 피스톤이나 피스톤 링과 같은 각각의 부품들이 일정한 온도 이상으로 상승되는 것을 막아 내구성을 증대시키고 그 기능을 최적화하기 위해 냉각장치를 사용한다.

차량에서는 통상 도 1에 도시한 바와 같은 냉각수 순환장치를 사용하고 있다.

엔진을 구성하는 실린더 블록(2)의 내부에는 피스톤이 상하로 왕복 이동하는 다수의 실린더 라이너(2a)가 형성되어 있으며, 실린더 블록(2)의 상부에는 실린더 헤드(4)가 조립되어 있다.

실린더 블록(2)의 하부에는 엔진 오일이 내장되어 있는 오일 팬(6)이 부착되어 있다.

수냉식 냉각장치의 전체적인 구성을 보면, 엔진에서 배출되는 고온의 냉각수를 냉각시키는 라디에이터(12)와, 냉각수의 온도에 따라 개폐되어 냉각수를 라디에이터(12)로 보내거나 다시 엔진 내부로 순환시키는 서모스탯(18)과, 냉각수를 압송하여 엔진의 실린더 블록(2)에 형성된 워터 재킷(8)과 실린더 헤드(4)에 형성된 워터 재킷(10)으로 공급하는 워터 펌프(20)로 이루어져 있다.

실린더 헤드(4)에서 배출되는 냉각수는 상부 호스(14)를 통해 라디에이터(12)로 보내지며, 라디에이터(12)에서 냉각된 냉각수는 하부 호스(16)를 통해 실린더 블록(2)으로 공급된다.

이러한 구성을 지닌 종래의 자동차용 냉각수 순환장치에서는 냉각수의 온도가 70∼80℃ 정도일 때에 실린더 블록(2) 내의 실린더 라이너(2a), 즉 피스톤과 마찰 접촉하는 부분의 마멸이 최저가 되나 이 보다 낮은 경우에는 연소실의 벽면 온도가 낮아져 연소시 연소가스의 농도가 옅어지게 되므로서, HC, CO, NOx 등과 같은 유해물질의 배출이 증대된다.

또한, 연료 속의 황분과 수증기 등에 의해 실린더 벽면이나 피스톤 링이 부식되고, 금속 간의 직접적인 접촉에 의해 소음이 발생되는 문제가 있다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 본 발명은 냉각수의 온도를 감지하여 시동 초기의 저온일 때에는 엔진으로부터 배출되는 냉각수를 일부 실린더 블록의 워터 재킷으로 리턴시키는 동시에 라디에이터측으로부터 보내지는 냉각수를 잠시 차단시켜 실린더 라이너의 온도를 상승시킴으로써, 내부의 구성 부품을 보호하고 유해가스의 배출을 최대한 억제할 수 있는 자동차용 냉각수 순환장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 자동차용 냉각수 순환장치를 보여주는 개략도

도 2는 본 발명에 따른 자동차용 냉각수 순환장치를 보여주는 개략도

도 3은 본 발명에 따른 자동차용 냉각수 순환장치에서 유로 제어밸브를 보여주는 단면도

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

2 : 실린더 블록 4 : 실린더 헤드

6 : 오일 팬 8,10 : 워터 재킷

12 : 라디에이터 14 : 상부 호스

16 : 하부 호스 18 : 서모스탯

20 : 워터 펌프 22 : 리턴 라인

24 : 바이패스 라인

40 : 유로 제어밸브 42 : 케이스

44 : 배출구 46a : 제1유입구

46b : 제2유입구 46c : 제3유입구

48 : 스프링 50 : 플런저

52 : 제1랜드 54 : 제2랜드

56 : 왁스

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 라디에이터(12), 서모스탯(18) 및 워터 펌프(20)를 포함하여 구성되는 자동차용 냉각수 순환장치에 있어서, 상기 워터 펌프(20)와 실린더 블록(2) 사이의 냉각수 라인에 설치되며 실린더 블록(2)의 워터 재킷(8)에서 연장되는 리턴 라인(22)을 통해 전해지는 냉각수의 온도에 따라 개폐되면서 실린더 블록(2)으로 들어가는 냉각수를 단속하는 동시에 워터 펌프(20)로부터의 냉각수는 바이패스 라인(24)으로 진행되게 하는 유로 제어밸브(40)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

특히, 상기 유로 제어밸브(40)는 리턴 라인(22)으로부터 공급되는 냉각수의 입구인 제1유입구(46a) 및 제2유입구(46b)와, 워터 펌프(20)에서 공급되는 냉각수의 입구인 제3유입구(46c)와, 상기 제2유입구(46b)와 제3유입구(46c)를 통해 유입된 냉각수의 출구인 배출구(44)를 갖는 케이스(42)와, 상기 케이스(42)의 내부에서 스프링(48)에 의해 가압된 상태로 제3유입구(46c)와 제2유입구(46b)를 선택적으로 개방하는 제1랜드(52)와 제2랜드(54)를 갖는 플런저(50)와, 상기 제1유입구(46a)를 통해 유입된 냉각수에 의해 팽창되면서 플런저(50)을 가압하여 제2유입구(46b)를폐쇄하는 동시에 제3유입구(46c)를 개방시키는 왁스(56)로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이를 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부한 도 2와 도 3을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동차용 냉각수 순환장치에 대하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 자동차용 냉각수 순환장치를 보여주는 개략도이고, 도 3은 본 발명에 따른 자동차용 냉각수 순환장치에서 유로 제어밸브를 보여주는 단면도이다.

먼저, 도 1에 도시한 바와 같이 자동차용 냉각수 순환장치의 전체적인 구성을 보면, 엔진에서 배출되는 고온의 냉각수를 냉각시키는 라디에이터(12)와, 냉각수의 온도에 따라 개폐되어 냉각수를 라디에이터(12)로 보내거나 다시 엔진 내부로 순환시키는 서모스탯(18)과, 냉각수를 압송하여 엔진의 실린더 블록(2)에 형성된 워터 재킷(8)과 실린더 헤드(4)에 형성된 워터 재킷(10)으로 공급하는 워터 펌프(20)로 이루어져 있다.

이러한 구성을 지닌 냉각수 순환장치에 있어서, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 냉각수의 온도에 따라 엔진으로부터 배출되는 냉각수를 일부 내부로 순환시키는 동시에 라디에이터측으로부터 보내지는 냉각수를 잠시 차단시켜 실린더 라이너(2a)의 온도를 상승시키는 방안으로, 냉각수의 흐름방향을 제어하는 유로 제어밸브(40)를 채용하였다.

이를 위해서, 실린더 블록(2)의 워터 재킷(8)으로부터 배출되는 냉각수의 일부를 유로 제어밸브(40)로 공급되도록 하였다.

도 3에 도시한 바와 같이, 상기 유로 제어밸브(40)는 리턴 라인(22)으로부터 공급되는 냉각수의 입구인 제1유입구(46a) 및 제2유입구(46b)와, 워터 펌프(20)에서 공급되는 냉각수의 입구인 제3유입구(46c)와, 상기 제2유입구(46b)와 제3유입구(46c)를 통해 유입된 냉각수의 출구인 배출구(44)를 갖는 케이스(42)와, 상기 케이스(42)의 내부에서 스프링(48)에 의해 가압된 상태로 제3유입구(46c)와 제2유입구(46b)를 선택적으로 개방하는 제1랜드(52)와 제2랜드(54)를 갖는 플런저(50)와, 상기 제1유입구(46a)를 통해 유입된 냉각수에 의해 팽창되면서 플런저(50)을 가압하여 제2유입구(46b)를 폐쇄하는 동시에 제3유입구(46c)를 개방시키는 왁스(56)로 이루어져 있다.

리턴 라인(22)을 통해 공급되는 냉각수가 제1유입구(46a)를 통해 유입되면, 왁스(56)가 팽창하게 되면서 플런저(50)를 밀게 되고, 이와 동시에 제2유입구(46b)가 닫히고 제3유입구(46c)는 열리게 된다.

다음에는 이러한 구성을 지닌 본 발명에 따른 냉각수 순환장치의 전체적인 작동과정을 설명한다.

실린더 블록(2)의 워터 재킷(8)으로부터 배출되는 냉각수의 일부가 리턴 라인(22)을 통해 케이스(42)의 제1유입구(46a)로 유입되면, 시동 초기에는 냉각수 온도가 낮기 때문에 왁스(56)는 수축된 상태를 유지하게 되며, 플런저(50)는 스프링(48)에 의해 가압되면서 제1랜드(52)가 제3유입구(46c)를 차단함과 동시에 제2랜드(54)는 제2유입구(46b)를 개방시키게 된다.

이때, 리턴 라인(22)을 통해 보내져 오는 냉각수는 제2유입구(46b)로 유입된 다음, 배출구(44)를 통해 엔진 내부로 다시 보내지게 된다.

또한, 워터 펌프(20)로부터 공급되는 냉각수는 플런저(50)의 제1랜드(52)에 의해 제3유입구(46c)가 차단됨에 따라 바이패스 라인(24)을 통해 뒷쪽으로 보내질 수 있게 되므로, 워터 펌프(20)을 부하를 줄일 수 있게 된다.

이러한 상태에서 엔진 내부의 냉각수 온도가 상승되어 리턴 라인(22)을 통해 제1유입구(46a)로 유입되는 냉각수의 온도가 상승하게 되면, 이와 함께 왁스(56)가 팽창하게 되고, 계속해서 플런저(50)는 스프링(48)의 힘을 극복하고 도면의 좌측으로 이동되면서 제3유입구(46c)를 개방시켜주게 되므로서, 이때부터는 라디에이터(12)로부터 보내지는 냉각수가 배출구(44)를 통해 실린더 블록(2)의 워터 재킷(8)으로 공급되어 정상적인 냉각작용을 수행하는 한편, 제2랜드(54)는 제2유입구(46b)를 막게 된다.

지금까지 설명한 본 발명의 바람직한 실시예에서는 왁스를 이용하여 리턴되는 냉각수의 유로를 변경하는 방안을 채용하였으나, 본 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면, 그 밖의 다른 변형도 실시할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

가령, 리턴 라인상에 솔레노이드를 설치한 다음, 통상의 ECU를 이용하여 이를 개폐함으로써, 냉각수의 순환경로를 변경하는 것이 가능하며, 당업자에게는 주지의 기술이므로 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.

이상으로 설명한 본 발명은 서모스탯이 개방되는 시점인 초기의 냉시동시에라디에이터측에서 공급되는 냉각수를 잠시 차단하여 엔진의 전체적인 온도를 올려줌으로써, 유해가스의 배출을 최대한 억제할 수 있으며, 피스톤 링과 같은 기능 부품의 부식을 막아 수명을 연장할 수 있고, 내구성을 향상시킬 수 있는 장점이 있는 것이다.

Claims (2)

1. 라디에이터(12), 서모스탯(18) 및 워터 펌프(20)를 포함하여 구성되는 자동차용 냉각수 순환장치에 있어서,

   상기 워터 펌프(20)와 실린더 블록(2) 사이의 냉각수 라인에 설치되며 실린더 블록(2)의 워터 재킷(8)에서 연장되는 리턴 라인(22)을 통해 전해지는 냉각수의 온도에 따라 개폐되면서 실린더 블록(2)으로 들어가는 냉각수를 단속하는 동시에 워터 펌프(20)로부터의 냉각수는 바이패스 라인(24)으로 진행되게 하는 유료 제어 밸브(40)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자동차용 냉각수 순환장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 유로 제어밸브(40)는 리턴 라인(22)으로부터 공급되는 냉각수의 입구인 제1유입구(46a) 및 제2유입구(46b)와, 워터 펌프(20)에서 공급되는 냉각수의 입구인 제3유입구(46c)와, 상기 제2유입구(46b)와 제3유입구(46c)를 통해 유입된 냉각수의 출구인 배출구(44)를 갖는 케이스(42)와, 상기 케이스(42)의 내부에서 스프링(48)에 의해 가압된 상태로 제3유입구(46c)와 제2유입구(46b)를 선택적으로 개방하는 제1랜드(52)와 제2랜드(54)를 갖는 플런저(50)와, 상기 제1유입구(46a)를 통해 유입된 냉각수에 의해 팽창되면서 플런저(50)을 가압하여 제2유입구(46b)를 폐쇄하는 동시에 제3유입구(46c)를 개방시키는 왁스(56)로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차용 냉각수 순환장치.

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