KR20090102191A - 자동차 엔진의 워터자켓 - Google Patents

Abstract

본 발명은 헤드 워터자켓의 배기측에 위치한 냉각수 모임통로를 삭제한 상태로 크로스 플로우(Cross flow)의 냉각 패턴을 유지할 수 있도록 한 자동차 엔진의 워터자켓 냉각수 유동 구조에 관한 것으로,

종래의 크로스 플로우 방식의 엔진 냉각수 유동 구조의 경우 헤드 워터자켓(22)의 배기측에 형성된 냉각수 모임통로(23)가 차지하는 공간이 커서 크로스 플로우(Cross Flow)를 채택하지 않는 다른 엔진에 비하여 실린더헤드의 용적과 무게가 매우 증대되는 문제가 있었고, 이렇게 증대된 실린더헤드의 크기로 인하여 차량 상태에서의 배기매니폴드 설계 공간이 제한되어 배기매니폴드 최적 설계가 불가능하게 되므로 엔진 성능에도 악영향을 미치게 되는 문제가 있었던 바,

블록 워터자켓의 배기측에서 상승된 냉각수가 헤드 워터자켓의 배기측으로 유입되어 각 기통에 크로스 플로우로 흐르도록 하고, 헤드 워터자켓의 냉각수가 헤드 워터자켓의 흡기측에서 다시 블록 워터자켓의 흡기측으로 흐르도록 한 것을 특징으로 하는 본 발명에 의하면 실린더헤드 및 실린더블록의 중량을 대폭 줄일 수 있게 되고, 배기계 설계 자유도 증가에 따라 출력 증대 효과를 기대할 수 있게 되며, 헤드 및 블록 유동의 크로스 플로우(Cross flow) 형태 적용에 따라 엔진의 유동 저항(압력 차이)이 감소하여 동일한 엔진 회전수(RPM)에서 더 많은 라디에이터 및 히터 유량을 확보할 수 있게 됨에 따라 차량의 냉각성능 및 난방성능을 향상시킬 수 있게 되는 등의 효과를 얻을 수 있게 된다.

Description

자동차 엔진의 워터자켓 냉각수 유동 구조 {a coolant flow structure of water jacket for vehicle's engine}

본 발명은 자동차 엔진의 워터자켓 냉각수 유동 구조에 관한 것으로, 더 자세하게는 헤드 워터자켓의 배기측에 위치한 냉각수 모임통로를 삭제한 상태로 크로스 플로우(Cross flow)의 냉각 패턴을 유지할 수 있도록 한 것에 관한 것이다.

일반적으로 엔진 워터자켓 및 차량 냉각계(히터, 라디에이터)는 냉각수를 통해 엔진의 연소열을 빼앗아 구성 부품의 온도를 일정온도로 유지함으로써 신뢰성이 확보되도록 하는 역할을 한다.

상기에서 엔진의 워터자켓은 일반적으로 헤드 워터자켓 및 블록 워터자켓으로 구성된다.

도 1에는 종래의 엔진의 워터자켓 냉각수 유동상태를 나타낸 요부 분해사시도가 도시되어 있다.

한편 본 발명은 특히 엔진 워터자켓의 냉각수 흐름상태가 크로스 플로우(Cross Flow) 형태로 되어 있는 엔진에 관계하는 것으로, 종래의 엔진의 워터자켓 냉각수 유동 구조는 도 1과 같이 엔진의 뱅크 사이로 토출된 냉각수가 블록 워터자켓(21)의 후단에서 헤드 워터자켓(22)과 블록 워터자켓(21)으로 분기되며, 헤드 워터자켓(22)으로 유입된 냉각수는 배기측의 모임통로(23)에서 횡방향으로 이동하면서 각 기통측으로 순차 공급되고, 블록 워터자켓(21)의 후단에서 블록 워터자켓(21)의 안쪽으로 유입되는 냉각수는 블록 워터자켓(21)의 내부를 배기로부터 흡기의 순서인 유턴(U-Turn) 형태로 흐른 후 블록 워터자켓(21)의 후단에서 헤드 워터자켓(22)으로 상승하여 헤드 워터자켓(22) 내부의 냉각수와 합류되는 형태로 되어 있었다.

그런데 상기와 같은 종래의 크로스 플로우 방식의 엔진 냉각수 유동 구조의 경우 헤드 워터자켓(22)의 배기측에 형성된 냉각수 모임통로(23)가 차지하는 공간이 커서 크로스 플로우(Cross Flow)를 채택하지 않는 다른 엔진에 비하여 실린더헤드의 용적과 무게가 매우 증대되는 문제가 있었고, 이렇게 증대된 실린더헤드의 크기로 인하여 차량 상태에서의 배기매니폴드 설계 공간이 제한되어 배기매니폴드 최적 설계가 불가능하게 되므로 엔진 성능에도 악영향을 미치게 되는 문제가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 실정을 감안하여 안출한 것이며, 그 목적이 코어 튜브의 양측에 어퍼 스트림 탱크(Upper Stream Tank)와 다운 스트림 탱크(Down Stream Tank)가 설치되는 크로스 플로우(Cross Flow) 방식의 라디에이터에 냉각수를 보다 효율적으로 충진할 수 있도록 하는 차량용 라디에이터의 냉각수 충진 구조를 제공하는 데에 있는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 헤드 워터자켓의 배기측에 위치한 냉각수 모임통로를 삭제한 상태로 크로스 플로우(Cross flow)의 냉각 패턴을 유지할 수 있도록 한 것을 특징으로 하며, 특히 블록 워터자켓에 2개의 냉각수 분리격벽( Coolant separator)을 적용하여 크로스 플로우를 용이하게 할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

즉, 본 발명은 블록 워터자켓 및 헤드 워터자켓으로 구성되는 엔진의 워터자켓 냉각수 유동 구조를 구성함에 있어서, 블록 워터자켓의 배기측에서 상승된 냉각수가 헤드 워터자켓의 배기측으로 유입되어 각 기통에 크로스 플로우로 흐르도록 하고, 헤드 워터자켓의 냉각수가 헤드 워터자켓의 흡기측에서 다시 블록 워터자켓의 흡기측으로 흐르도록 하여서 되는 것이다.

본 발명에 있어서 블록 워터자켓의 전방과 후방에는 블록 워터자켓의 흡기측과 배기측을 분리할 수 있도록 한 쌍의 냉각수 분리격벽(Coolant separator)이 설치된다.

본 발명에 의하면 헤드 워터자켓 배기측에 냉각수 모임통로를 마련하지 않고서도 간편하게 크로스 플로우 냉각 유로를 구성할 수 있게 되고, 헤드 워터자켓 배키측의 냉각수 모임통로 뿐만 아니라 헤드 워터자켓의 흡기측에서 토출된 냉각수가 모이던 실린더블록의 뱅크 사이에 있던 냉각수 통로를 추가 삭제할 수 있게 되어 실린더헤드 및 실린더블록의 중량을 대폭 줄일 수 있게 되며, 배기계 설계 자유도 증가에 따라 출력 증대 효과를 기대할 수 있게 된다.

또한 본 발명에 의하면 헤드 및 블록 유동의 크로스 플로우(Cross flow) 형태 적용에 따라 엔진의 유동 저항(압력 차이)이 감소하여 동일한 엔진 회전수(RPM)에서 더 많은 라디에이터 및 히터 유량을 확보할 수 있게 됨에 따라 차량의 냉각성능 및 난방성능을 향상시킬 수 있게 되는 등의 효과를 얻을 수 있게 된다.

도 1은 종래의 엔진의 워터자켓 냉각수 유동상태를 나타낸 요부 분해사시도

도 2는 본 발명의 한 실시예의 엔진의 워터자켓 냉각수 유동상태를 나타낸 요부 분해사시도

< 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 >

11 : 블록 워터자켓 10 : 헤드 워터자켓

14 : 냉각수 분리격벽

이하 본 발명의 구체적인 기술내용을 첨부도면에 의거하여 더욱 자세히 설명하면 다음과 같다.

도 2에는 본 발명의 한 실시예의 엔진의 워터자켓 냉각수 유동상태를 나타낸 요부 분해사시도가 도시되어 있다.

본 발명은 블록 워터자켓(11) 및 헤드 워터자켓(12)으로 구성되는 엔진의 워터자켓 냉각수 유동 구조를 구성함에 있어서, 블록 워터자켓(11)의 배기측에서 상승된 냉각수가 헤드 워터자켓(12)의 배기측으로 유입되어 각 기통에 크로스 플로우로 흐르도록 하고, 헤드 워터자켓(12)의 냉각수가 헤드 워터자켓(12)의 흡기측에서 다시 블록 워터자켓(11)의 흡기측으로 흐르도록 하여서 되는 것이다.

본 발명에 있어서 블록 워터자켓(11)의 전방과 후방에는 블록 워터자켓(11)의 흡기측과 배기측을 분리할 수 있도록 한 쌍의 냉각수 분리격벽(14; Coolant separator)이 설치된다.

도면부호중 미설명부호 24는 냉각수 분리격벽이다.

본 발명에 있어서는 블록 워터자켓(11)의 전방과 후방에 마련되는 냉각수 분리격벽(14)을 통해 블록 워터자켓(11)이 흡기측과 배기측으로 분리되며, 블록 워터자켓(11)의 후단으로 유입되는 냉각수는 그 전체가 블록 워터자켓(11)의 배기측으로 유입되어 실린더블록의 배기측을 냉각하게 되고, 이후 헤드 워터자켓(12)의 배기측으로 상승하여 기통별로 크로스 플로우(Cross Flow) 형태로 흐른 뒤 블록 워터자켓(11)의 흡기측으로 하강하여 다시 실린더블록의 흡기측을 냉각하고 엔진 출구로 토출된다.

이처럼 본 발명은 종래 구조의 헤드 워터자켓(22) 배기측에 마련되는 냉각수 모임통로(23) 없이 크로스 플로우 냉각 유로를 구성할 수 있게 되는 것으로, 종래 구조에서 헤드 워터자켓(22)의 흡기측에서 토출된 냉각수가 모이던 실린더블록의 뱅크 사이에 있던 냉각수 통로를 추가 삭제할 수 있게 되어 실린더헤드 및 실린더블록의 중량을 대폭 줄일 수 있게 된다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

Claims (2)

1. 블록 워터자켓(11) 및 헤드 워터자켓(12)으로 구성되는 자동차 엔진의 워터자켓 냉각수 유동 구조를 구성함에 있어서, 블록 워터자켓(11)의 배기측에서 상승된 냉각수가 헤드 워터자켓(12)의 배기측으로 유입되어 각 기통에 크로스 플로우로 흐르도록 하고, 헤드 워터자켓(12)의 냉각수가 헤드 워터자켓(12)의 흡기측에서 다시 블록 워터자켓(11)의 흡기측으로 흐르도록 한 것을 특징으로 하는 자동차 엔진의 워터자켓 냉각수 유동 구조.
2. 제1항에 있어서, 블록 워터자켓(11)의 전방과 후방에 블록 워터자켓(11)의 흡기측과 배기측을 분리할 수 있도록 한 쌍의 냉각수 분리격벽(14; Coolant separator)을 설치한 것을 특징으로 하는 자동차 엔진의 워터자켓 냉각수 유동 구조.