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KR920007889B1 - 내연기관의 내부 중심용 공냉기구 - Google Patents

내연기관의 내부 중심용 공냉기구 Download PDF

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KR920007889B1
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Abstract

내용 없음.

Description

내연기관의 내부 중심용 공냉기구
제1도는 본 발명에 다른 내연기관의 내부 중심용 공냉기구의 전체 구조에 대한 실시예를 도 시한 설명도.
제2도는 본 실시예의 엔진 몸체에 대한 단면도.
제3도 및 제4도는 본 실시예의 음압 발생기의 2개의 실예에 대한 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1a, 1b, 1c, 1d : 공기재킷 10 : 엔진몸체
20 : 대기입구 22 : 공기입구관
30 : 배기관 40 : 음압발생기
본 발명은 공기로 직접 내연기관의 내부 중심을 냉각시키기 위한 기구에 관한 것이다.
내연기관에서 공냉식을 사용하는 것은 공지되어 있으며, 공냉식은 특히 작은 열량을 발생시키기 위한 소형 엔진에서 자주 사용된다. 엔진의 크기가 증가함에 따라, 주로 액냉식의 수냉식 또는 기름냉각식을 사용한다. 그렇지만, 냉각제는 주로 물이다.
물의 비등점은 회전하는 엔진의 통상온도와 작은 차이를 가지고 있기 때문에, 만약 부하가 증가되거나 또는 엔진이 고속으로 회전하여 과열현상이 엔진에서 일어나게 된다면 냉각제는 비등점에 즉시 도달한다.
액냉식의 다른 결점들은 그 구조가 복잡하고, 약 100℃에서 온도 변화하에서 액체가 누출되는 것을 방지하기 위한 밀봉재들이 제공되어야 하며, 냉각제의 품질 및 성분들의 관리들로 인하여 그 유지가 복잡하다는 것이다. 액냉식에서 냉가제의 온도를 낮추는 것은 방열기인데, 거기에서 열은 공기와 교환한다.
대기의 평균온도는 약 20℃이며 최악의 상태하에서는 약 50℃인데, 액냉식인 경우에 냉각제의 비등점과 충분한 온도차이가 있으며, 그리고 물은 거의 비소모성으로 유용하다.
본 발명자는 상기 언급된 관점들로 인하여 공기로 직접 엔진의 내부 중심을 냉각시키기 위한 기술 연구 및 개발에 착수했다.
결과적으로 발명자는 종래의 공냉처럼 자연 공냉에 의해서가 아니라 강제공냉에 의해서 엔진의 내부 중심을 냉각하는 형식이 우수하다는 사실을 발견했으며, 본 발명을 완성했다.
본 발명의 목적은 냉각공기를 엔진의 내부 중심으로 강제로 유입시킴으로써, 그리고 공기를 배기시킴으로써 공기로 직접 엔진의 내부 중심을 냉각시킬 수 있는 내연기관의 내부 중심에 대한 공냉기구를 제공하는 것이다.
본 발명의 상기 목적은 엔진 몸체의 연소 챔버 둘레에 제공된 다수의 공기재킷들, 이 공기재킷들을 대기 입구에 연결시키기 위한 공기입구관, 및 공기재킷들로부터 배기되는 가열 공기용의 공기흡입 유니트에 연결되는 배기관을 포함하고 있는, 내연기관의 내부 중심용 공냉기구에 의하여 달성될 수 있다.
상기 설명된 공기재킷은 종래 액냉식 엔진에서 물재킷과 유사한 역할을 가지고 있는 것으로 간주될 수 있으며, 공기재킷을 지나가는 공기는 열발생기의 연소챔버, 즉 엔진의 내부 중심의 주위를 냉각시킨다.
냉각공기의 흡입 및 배기는 중요한 요소들이며, 본 발명의 특징들중의 하나는 흡입에 의하여 냉각 공기를 배기시킨다는 것이다. 냉각후의 공기가 흡입에 의하여 매우 원활하게 배기된다는 결과에 따라, 저온 냉각공기는 공기재킷에 효율적으로 도입되므로 본 발명에 따른 냉각효과가 증명된다. 냉각공기를 흡입하기 위하여 필요한 음압은 배기가스 흐름을 이용함으로써 얻어질 수 있다. 이러한 경우에 전체 엔진의 효율은 최대로 된다. 만약 전력이나 또는 회전력이 엔진을 음압으로 전환시키는 팬을 회전시키기 위하여 엔진으로부터 발생된다면, 엔진 동력의 사용효율은 감소된다.
본 발명의 공냉기구와 종래 공냉기구의 가장 큰 차이는, 종래의 공냉기구는 공냉기구를 운반하는 이동수단과 주변 공기와의 사이의 상대속도에 따라 좌우되는 반면에, 본 발명의 기구에 있어서는 냉각효과가 정지 상태에서도 얻어진다는 데에 있다.
본 발명의 기구에서, 엔진몸체(1)가 작동될 때, 음압은 배기가스 흐름이 배기다기관으로부터 배기됨에 따라 음압발생기(40)에서 형성된다.
결과적으로 엔진몸체(10) 및 배기관(30)의 공기재킷(1a,1b,1c,1d)을 통하여 대기 입구(20)로부터 소음기(51)의 하류쪽으로 안내되는 냉각공기의 흐름은 강제적으로 발생된다.
입구(20)로부터 유입되고 정화된 대기는, 연소에 의하여 온도가 올라가는 경향이 있는 내부 중심을 둘러 싸기 위하여 공기재킷(1a,1b,1c,1d)에 공급되어 큰 온도차이에 의하여 내부 중심의 고온을 대기온도와 열교환하고 그리하여 엔진 몸체의 내부 중심을 냉각시키며, 그로 인하여 소음기(51)의 하류로부터 대기를 배기시키기 위하여 배기관(30)으로부터 음압발생기(40)로 대기를 흡입한다. 배기가스온도가 소음기의 하류측에서 배기가스와 조합된 공기흐름에 의하여 감소될 수 있는 장점이 생긴다.
엔진의 회전속도가 증가될 때, 엔진 몸체의 내부 중심은 그 온도가 증가되며, 속력 및 배기가스 흐름의 유량도 더 강한 음압을 얻기 위하여 또한 증가되고, 그로 인하여 냉각효과를 증가시킨다.
제4도에 도시된 바와 같이 구성될 때, 엔진 외부에서의 공기 흐름이 이용될 수 있기 때문에 흡입효과는 더욱 향상된다.
그러므로, 본 발명에 따라서, 공기로 직접 엔진의 내부 중심을 강제적으로 냉각시킴으로써 엔진 몸체의 내부 중심을 엔진을 작동시키기에 적합한 온도로 유지시키는 효과가 얻어진다.
또한, 엔진의 배기가스 흐름을 이용한 음압이 엔진을 강제적으로 냉각시키기 때문에, 엔진의 동력손실을 아주 높은 효율을 수행할 때라도 거의 일어나지 않는다.
본 발명에 따라서, 액냉식으로 냉각시키기 위하여 필요한 액체 순환 및 액체 누출에 대한 대책들은 완전히 불필요하며, 그 유지는 현저하게 단순화되고, 엔진의 무게는 현저하게 감소되며, 냉각효과는 매우 빠르게 나타난다.
본 발명은 첨부 도면을 참조로 하여 본 발명에 따른 내연기관의 내부 중심용 공냉기구의 실시예에 관하여 설명될 것이다.
도면들에서, 참조번호 10은 본 발명의 공냉기구가 실시된 엔진 몸체를 표시하며, 번호 20은 대기 입구를 표시하고, 번호 30은 열교환후의 가열공기용 배기관을 표시하며, 번호 40은 배기다기관(50)의 머플러(51)내에 구비되는 공기 흡입유니트의 음압발생기를 표시한다.
공기재킷(1a,1b,1c,1d)은 실린더(1), 피스톤(12), 실린더헤드(13)와 같은 열발생기들의 주변을 둘러싸도록 엔진몸체(10)내에 각각 제공된다. 대기입구(20)로부터 유입되어 필터(21)에 의하여 정화된 공기는 공기입구관(22)을 통하여 하나 또는 그 이상의 포오트(23)로부터 모든 공기재킷(1a,1b,1c,1d)으로 유입된다.
도관(30)은 열교환후에 공기를 배기시키기 위하여 공기재킷(1a,1b,1c,1d)에 연결되며, 도관(30)의 끝은 음압발생기(40)에 연결된다.
음압발생기(40)는 제3도 및 4도에 도시된 바와 같은 구조로 이루어진다. 제3도는 오직 배기가스흐름에 의하여 음압을 형성하는 실예를 도시하고 있다, 음압발생기(40)는 쓰로틀(40 : throttle)의 상류측에 통로의 단면적을 교축시키기 위하여 구비된 원추형 가속기(41), 및 쓰로틀(40)의 하류측에 연결된 배기관(30)을 가지고 있다.
참조번호 52는 머플러(51)의 주통로를 표시하며, 그리고 번호 54 및 55는, 배기가스 기류가 구멍(53)을 통하여 공급되는 바이패스 통로를 형성하기 위한, 내부 및 중간 실린더를 표시한다.
제4도는 작동중의 공기의 속도에 응답하여 음압을 형성하는 실예를 도시하고 있으며, 제3도에서의 것과 유사한 구조에 추가하여 다중단계로 대기를 유입시키기 위한 가속관(61,62,63 및 64)을 가지고 있다, 따라서 보다 더 강한 음압이 발생될 수 있다.
참조번호 60은 보조적으로 임의로 사용될 수 있는 팬을 표시한다. 팬이 사용될 때, 몸체 외측의 자연 공냉은 가속된다.

Claims (6)

  1. 엔진작동에 의해 가열되는 피가열부와, 배기 머플러를 포함하는 배기 시스템을 가진 내연기관용 공냉장치에 있어서, 엔진의 피가열부의 적어도 하나의 둘레에 있으며 상기 적어도 하나의 피가열부와 열교환 관계에 있는 적어도 하나의 공동재킷, 상기 적어도 하나의 공냉재킷속으로 대기를 도입시키기 위한 상기 적어도 하나의 공냉재킷용 입구, 상기 적어도 하나의 공냉재킷으로부터 공기를 방출시키기 위한 상기 적어도 하나의 공냉재킷용 출구, 머플러의 하류에 연결되어 머플로부터 엔진배기가스 흐름을 수용하며 이에 따라 음압을 발생시키는, 배기시스템내의 음압발생기, 발생된 음압을 증진시키도록 주위 공기에 대한 상기 음압발생기수단의 속도를 이용하기 위하여 배기가스 흐름과 연이어 통하여 있는 적어도 하나의 주변공기 입구수단을 더 포함하고 있는 상기 음압발생기 수단, 상기 음압발생기 수단에 의해 발생된 음압이 상기 적어도 하나의 냉각재킷 입구를 통하여 공기를 끌어당기도록 상기 냉각재킷 출구에 연결된 입구 끝과 상기 주변 공기 입구 수단의 하류에서 상기 음압발생기에 연결된 방출끝을 가지고 잇는 방출도관 수단, 엔진의 상기 적어도 하나의 피가열부를 냉각시키는 상기 적어도 하나의 냉각재킷 및 상기 방출도관으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 내연기관용 공냉장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 음압발생기 수단은, 엔진배기가스가 흐르는 중공내부를 가진 하우징, 엔진배기가스의 흐름경로 내에서의 흐름속도를 증가시키기 위한 상기 하우징내의 가속기 수단, 및 엔진배기가스를 증가된 흐름속도로 수용하기 위하여 상기 가속기수단의 하류에서의 상기 하우징내의 음압영역을 포함하고 있으며, 상기 방출관로의 상기 방출끝은 상기 음압영역과 연이어 통하는 상태로 상기 하우징에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 내연기관용 공냉장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 적어도 하나의 주변 공기 입구수단은, 상기 하우징에 연결되어 있으며, 주위공기에 대한 상기 하우징의 속도에 응답하여 대기를 엔진배기가스 흐름 내로 도입하기 위하여 상기 음압영역과 연이어 통하는 복수의 주변 공기 흡인수단을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 내연기관용 공냉장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 가속기수단은 엔진배기가스가 흐르는 상기 하우징의 상기 중공내부의 단면적을 감소시키는 축소단면을 포함하고 있으며, 상기 음압영역을 상기 하우징 하류 및 상기 축소 단면 근방의 상기 중공내부의 단면적을 증가시키는 확대단면을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 공냉장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 축소 단면은 상기 하우징 내에서의 엔진 배기가스 흐름경로내에 장착된 점진확대 원추형 부재를 포함하고 있으며, 상기 가속기 수단은, 상기 점진확대 원추형 부재의 근방 및 하류의 상기 중공내부내의 점진 축소 원추대형 단면과, 상기 점진축소 원추대형 단면과 상기 음압영역과의 사이의 원통형 흐름구역을 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 내연기관용 공냉장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 적어도 하나의 주변 공기 입구수단은, 상기 감소단면의 하류에서 상기 하우징에 연결되어 있으며, 상기 하우징 및 주위공기의 상대속도에 응답하여 대기를 엔진배기가스 흐름 내로 도입하기 위하여 상기 음압영역과 연이어 통하는 복수의 주변공기 흡인수단을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 내연기관용 공냉장치.
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