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(19) 대한민국특허청(KR)
(12) 공개특허공보(A)
(51)Int. Cl.6
F02N 17/06
(11) 공개번호 특2000-0045722
(43) 공개일자 2000년07월25일
(21) 출원번호 10-1998-0062297
(22) 출원일자 1998년12월30일
(71) 출원인 대우자동차 주식회사 정주호
인천광역시 부평구 청천동 199번지
(72) 발명자 홍흔
인천광역시 부평구 산곡4동 한신아파트 101동 303호
(74) 대리인 김영철
심사청구 : 있음
(54) 자동차 엔진의 웜업장치
요약
본 발명은 자동차 엔진의 웜업장치에 관한 것으로서, 자동차 엔진(1)의 실린더 블록(2)내에 형성된 워터
재킷(3)으로부터 그 일단이 연결되어서 오일 팬(4) 내부를 거치고 그 타단이 다시 워터재킷(3)으로 연결
된 냉각수 통로관(20)이 설치되되, 상기 냉각수 통로관(20)의 일단에는 냉각수 온도가 설정된 값 이상일
때 열려서 냉각수가 유입되도록 하는 서모스텟(21)이 설치되고, 그 타단에는 냉각수 통로관(20)내의 냉각
수가 워터재킷(3)으로만 유출되도록 하는 체크밸브(22)가 설치된 자동차 엔진의 웜업장치를
제공함으로써, 엔진의 시동초기시 온도상승이 느린 엔진오일이 비교적 온도상승이 빠른 냉각수에 의해 웜
업되어 상기 엔진오일이 오일 펌프에 의해 압송됨이 빨라지고, 이에따라 엔진 전체의 웜업이 신속히 이루
어짐과 아울러, 엔진오일이 고온일 경우, 반대로 적정온도를 유지하는 냉각수에 의해 냉각되어 엔진효율
이 증대되는 효과가 있도록 한 것이다.
대표도
도2
명세서
도면의 간단한 설명
도 1은 일반적인 자동차 엔진의 윤활경로를 개략적으로 나타낸 도면,
도 2는 본 발명에 의하여 엔진의 석션 파이프에 냉각수 통로관이 감겨진 상태를 개략적으로 나타낸 도면,
도 3(a)는 본 발명에 따라 엔진의 시동초기에 엔진오일과 냉각수의 온도변화 관 계를 그래프로 나타
낸 도면이고,
도 3(b)는 본 발명에 따라 엔진의 웜업후에 엔진오일과 냉각수의 온도변화 관계 를 그래프로 나타낸
도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 엔진 2 : 실린더 블록
3 : 워터재킷 4 : 오일 팬
5 : 오일 펌프 6 : 석션 파이프
7 : 오일 스트레이너 20 : 냉각수 통로관
21 : 서모스텟 22 : 체크 밸브
발명의 상세한 설명
발명의 목적
발명이 속하는 기술분야 및 그 분야의 종래기술
본 발명은 자동차 엔진의 웜업장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 엔진시동시 오일 팬내의 엔진오일
온도를 빠르게 상승시켜서 엔진오일의 윤활을 원활히 함과 아울러 엔진의 웜업이 신속하게 이루어지도록
한 자동차 엔진의 웜업장치에 관한 것이다.
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일반적으로, 자동차 엔진(1)은 엔진 내부의 마찰저항을 저감함과 동시에 엔진 내부의 냉각을 위하여 윤활
작용을 하게 된다.
따라서, 이 윤활작용을 위하여 엔진(1)에는 엔진오일이 주입되어 있는데, 이 엔진오일은 엔진(1)의 최하
부에 장착되는 용기형상의 오일 팬(4)에 저장되어 있게 된다.
이와 같이, 오일 팬(4)에 저장되어 있는 엔진오일을 엔진시동시 엔진내부로 끌어올리기 위하여 엔진(1)의
일측에 오일 펌프(5)가 설치되어 있고, 이 오일 펌프(5)로부터 일단이 연결된 석션 파이프(Suction
Pipe)(6)가 오일 팬(4)의 내부로 연결되며, 그 단부에 오일을 흡입하는 오일 스트레이너(7)가 구비되어
있다.
따라서, 엔진시동시 오일 펌프(5)가 작동하여 오일 팬(4)내의 오일을 오일 스트레이너(7)에 의해 흡입하
면, 이 엔진오일이 석션 파이프(6)를 통해 끌어올려지고, 다시 이 엔진오일은 엔진 내부의 주요운동부분
은 물론, 밸브장치에서 실린더까지 모든 것에 대해서 윤활하게 된다.
즉, 상기 주요운동부분의 크랭크 축, 커넥팅 로드, 피스톤에 대한 윤활의 마찰저항은 물론, 크랭크 축 베
어링, 커넥팅 로드 베어링에 대한 윤활은 오일 펌프(5)에 의한 압송으로 이루어지고, 피스톤과 실린더 벽
에의 윤활은 크랭크 축의 회전에 의한 엔진오일의 비산에 의한다.
또한, 밸브 장치의 캠 축, 로커암, 흡배기 밸브에 대한 윤활은 이 부분의 접동저항을 저감하고 배기밸브
의 방열을 도와주고 이것을 냉각하며, 캠 축 베어링, 로커 암에도 엔진오일은 압송되고 있으며, 흡배기
밸브 장치에는 로커 암에서 윤활유를 보낸다.
이와 같이 엔진오일의 유막은 매우 얇으나, 이 엔진오일의 유막이 끊어지지 않는 한 회전부분이나 접동부
분의 금속 서로간에 직접 접촉하는 경우는 없고, 또 회전하는 부분으로 엔진오일을 주입하면 축이 엔진오
일을 원심력으로 균등하게 베어링에 유지시키기 때문에 마찰저항이 크게 저감되는 것이다.
그러나, 상기와 같은 작용을 하는 윤활유 즉, 엔진오일은 시동초기시 그 온도가 매우 낮은 경우에 엔진오
일의 점성이 커서 오일 스트레이너로의 흡입이 잘 이루어지지 않음으로써, 엔진내부의 윤활이 원활하게
이루어지지 않게 되며 또한, 상기 엔진오일의 저온에 따라 엔진의 신속한 웜업이 이루어지지 않게 되는
문제점이 있었다.
발명이 이루고자 하는 기술적 과제
이에, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로서, 엔진의 시동초기시 엔진오일보
다 빠르게 온도가 상승하는 냉각수를 이용하여 상기 엔진오일의 온도를 신속히 상승시켜줌으로써, 상기
엔진오일이 오일 펌프에 의하여 신속히 윤활공급이 이루어지도록 함과 더불어 엔진의 신속한 웜업이 달성
되도록 한 자동차 엔진의 웜업장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 자동차 엔진의 실린더 블록내에 형성된 워터재킷으로부터
그 일단이 연결되어서 오일 팬 내부를 거치고 그 타단이 다시 워터재킷으로 연결된 냉각수 통로관이 설치
된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 냉각수 통로관의 일단에는 냉각수 온도가 설정된 값 이상일 때 열려서 냉각수가 유입되도록
하는 서모스텟이 설치되고, 그 타단에는 냉각수 통로관내의 냉각수가 워터재킷으로만 유출되도록 하는 체
크밸브가 설치된 것을 특징으로 한다.
발명의 구성 및 작용
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.
첨부된 도면 중 도 2는 본 발명에 의하여 엔진의 석션 파이프에 냉각수 통로관이 감겨진 상태를 개략적으
로 나타낸 도면이고, 도 3(a)는 본 발명에 따라 엔진의 시동초기에 엔진오일과 냉각수의 온도변화 관계를
그래프로 나타낸 도면이며, 도 3(b)는 본 발명에 따라 엔진의 웜업후에 엔진오일과 냉각수의 온도변화 관
계를 그래프로 나타낸 도면이다.
종래에 있어서와 동일한 부분에 대하여는 동일 부호를 부여하여 설명하고, 그 반복되는 설명은 생략한다.
먼저, 본 발명에 대한 설명에 앞서, 엔진의 냉각작용 및 그 구조에 대하여 간략히 설명한다.
엔진에서 혼합기가 연소될 때 연소가스의 최대온도가 약 2500℃정도에 이르게 되며, 이 열 중 일부는 실
린더블록, 실린더헤드, 피스톤, 밸브 및 기타부품에 전달되는데 이를 제거하지 않으면 엔진은 곧 과열되
게 된다.
예컨대, 실린더블록 온도는 약 200∼600℃정도를 넘지 않아야 하는데, 만약 이 온도보다 실린더블록의 온
도가 높아지면 유막이 파손되고 윤활유는 고유의 윤활특성을 상실하게 된다.
이에따라, 자동차의 엔진에는 모든 주행조건과 전속도범위에 걸쳐서 엔진이 정상 작동온도(워터재킷의 냉
각수온도로 표시하며 75∼85℃)를 유지하도록 하는 냉각장치가 구비되어 있다.
상기 냉각장치는 엔진의 실린더블록과 실린더헤드에 걸쳐서 형성된 워터재킷과, 상기 워터재킷에 냉각수
를 압송순환시키는 워터펌프와, 온도가 높은 냉각수의 열을 외기에 전달하여 냉각하는 라디에이터와, 상
기 라디에이터의 통풍을 돕는 냉각팬과, 시동직후에 냉각수를 빨리 적정온도로 올리기 위한 서모스텟
(thermostat)등으로 구성된다.
상기 엔진내에 형성된 워터재킷에 비치된 냉각수는 상기 엔진이 시동되기전에 저온을 유지하고 있게
되나, 일반적으로 엔진의 시동후에 상기 냉각수는 빠른시간에 웜업되어 정상작동온도에 도달하게 된다.
즉, 첨부된 도면 중 도 3(a)에 도시된 바와같이, 냉각수는 엔진시동후 대략 2∼3분후에 70-80도로 웜업되
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게 된다.
하지만, 엔진오일은 대략 5분후에도 30∼40도로밖에 웜업이 이루어지지 않게 된다.
따라서, 본 발명은 이러한 원리를 이용하여 엔진의 시동초기시 냉각수의 고온을 이용하여 엔진오일의 온
도를 높여주고, 이로써 엔진의 웜업달성을 신속히 하도록 한 것이다.
첨부된 도면 중 도 2에 도시된 바와같이, 실린더 블록(2)내의 워터재킷(3)으로부터 그 일단이 연결되는
냉각수 통로관(20)이 석션 파이프(6)를 그 하부까지 감고 그 타단이 다시 워터재킷(3)으로 연결되어
있다.
이때, 상기 냉각수 통로관(20)의 일단에는 냉각수가 정상온도로 올라가면 이 신호에 의해 열리는 서모스
텟(21)이 장착되어 있고, 타단에는 냉각수가 워터재킷(3)내로 유출만이 이루어지도록 체크밸브(22)가 설
치되어 있다.
따라서, 엔진(1)의 시동초기시 상기한 바와같이 대략 2∼3분후에 냉각수의 온도가 70∼80도로 온도가 올
라가면 이 신호에 의해 상기 냉각수 통로관(20)의 유입구측에 설치된 서모스텟(21)이 열리면서 냉각수가
이 냉각수 통로관(20)을 흐르게 된다.
즉, 도 2에 도시된 바와같이, 석션 파이프(6)를 감고 있는 냉각수 통로관(20)에 고온의 냉각수가 흐르면
서 이 열이 석션 파이프(6)로 전달되므로써, 상기 석션 파이프(6)를 통해 오일 펌프(5)로 압송되는 엔진
오일의 온도가 올라가게 된다.
또한, 상기 석션 파이프(6)를 감고 있는 냉각수 통로관(20)은 오일 팬(4)내의 엔진오일에 직접 담겨지기
도 하기 때문에 오일 팬(4)내의 엔진오일 전체에도 열을 전달하므로써, 엔진오일의 온도를 높일 수 있게
된다.
참고로, 이러한 구조로 이루어진 냉각수 통로관(20)은 열전도도가 높은 동 재질로 하는 것이 바람직하며
또한, 굳이 석션 파이프(6)를 감는 구조가 아니어도 예컨대, 워터재킷(3)으로부터 그 일단이 연결된 냉각
수 통로관(20)이 직접 오일 팬(4)으로 연결되어서 오일 팬(4)내부에 코일식으로 감기고 그 타단이 다시
워터재킷(3)으로 연결된 구조로 하여 상기 냉각수 통로관(20)을 흐르는 냉각수의 고온이 직접 오일 팬
(4)내의 엔진오일에 전달되도록 하여도 무방하다.
그런데, 잘 알려진 바와 같이, 냉각수는 그 냉각장치를 거쳐 순환하면서 적정온도(85∼100도)를 유지하여
엔진의 과열을 방지하는 것이므로, 엔진이 웜업후에도 일정온도를 유지하게 되고, 엔진오일은 별도의 오
일 쿨러라는 장치에 의해 그 온도가 높은 온도로 가열되는 것을 방지하고 있으나, 첨부된 도면 중 도
3(b)에 도시된 바와같이 엔진오일은 최고 150도까지 온도가 상승하게 된다.
즉, 엔진오일의 온도가 너무 상승하면, 상기한 바에서 알 수 있는 바와같이 그 유막이 파손되고, 윤활특
성을 상실하게 되는 우려가 있는 바, 상기 엔진오일의 온도가 너무 상승되는 것을 방지하기 위하여 오일
쿨러(미도시됨)로써 가열됨을 방지하고 있으나, 그 온도가 최고 150도까지 상승하게 되는 것이다.
따라서, 이러한 경우에는 도 3(b)에 도시된 바와같이, 열전도성을 이용하여 상기 석션 파이프(6)에 감겨
진 냉각수 통로관(20)을 흐르는 냉각수가 이와 같이 가열된 엔진오일을 냉각시키는 기능을 겸할 수 있게
된다.
발명의 효과
위와 같은 구성으로 이루어진 자동차 엔진의 웜업장치에 따르면, 엔진의 시동초기시 온도상승이 느린 엔
진오일이 비교적 온도상승이 빠른 냉각수에 의해 웜업되어 상기 엔진오일이 오일 펌프에 의해 압송됨이
빨라지고, 이에따라 엔진 전체의 웜업이 신속히 이루어짐과 아울러, 엔진오일이 고온일 경우, 반대로 적
정온도를 유지하는 냉각수에 의해 냉각되어 엔진효율이 증대되는 효과가 있다.
(57) 청구의 범위
청구항 1
자동차 엔진(1)에 있어서,
상기 엔진(1)의 실린더 블록(2)내에 형성된 워터재킷(3)으로부터 그 일단이 연결되어서 오일 팬(4) 내부
를 거치고 그 타단이 다시 워터재킷(3)으로 연결된 냉각수 통로관(20)이 설치된 것을 특징으로 하는 자동
차 엔진의 웜업장치.
청구항 2
제 1항에 있어서,
상기 냉각수 통로관(20)의 일단에는 냉각수 온도가 설정된 값 이상일 때 열려서 냉각수가 유입되도록 하
는 서모스텟(21)이 설치되고, 그 타단에는 냉각수 통로관(20)내의 냉각수가 워터재킷(3)으로만 유출되도
록 하는 체크밸브(22)가 설치된 것을 특징으로 하는 자동차 엔진의 웜업장치.
청구항 3
제 1항에 있어서,
상기 냉각수 통로관(20)은 열전도도가 높은 동 재질로 이루어지고, 오일 팬 (4)내의 석션 파이프(6)를 감
는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차 엔진의 웜업장치.
6-3
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도면
도면1
6-4
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도면2
도면3a
6-5
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도면3b
6-6
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