기관 19 > 냉각장치의 구성품의 구조 및 특징

1. 물 재킷(Water jacket)

  물재킷(Water jacket)은 실린더 블록과 실린더 헤드에 설치된 냉각수 순환통로이며 이곳을 통과하는 냉각수가 실린더 벽, 밸브 시트, 밸브 가이드, 연소실과 접촉하여 열을 흡수한다. 워터 재킷은 보통 실린더 블록 또는 실린더 헤드와 일체로 주조되어 있다.

 

2. 수온 조절기(Thermostat)

1) 역할 : 서모스탯은 엔진과 라디에이터 사이에 설치되어 있으며 냉각수 온도 변화에 따라 자동적으로 개폐하여 라디에이터로 흐르는 유량(流量)을 조절함으로써 냉각수의 적정온도를 유지하는 역할을 한다.

 

2) 종류 :  펠릿형(Pellet type).  벨로스형(Bellows type)

◈ 펠릿형 : 펠릿형 서모스탯의 작동은 수온이 규정온도(약 80℃)까지 높아지면 펠릿안의 왁스가 팽창하여 고무부분을 압축함 으로써 그 중심부에 있는 스핀들을 밀어 올리려고 하나 스핀들은 케이스에 고정되어 있으므로 펠릿이 밑으로 내려가서 밸브가 열린다. 반대로 수온이 낮아지면 팽창 했던 왁스가 수축되고 고무의 압축이 제거되어 펠릿은스프링에 의해 원위치로 돌아가면서 밸브는 닫힌다.

 

   

 

◈ 벨로스형 : 이 형식은 벨로즈 속에 휘발성이 큰 에테르나 알코올을 봉입하여 냉각수 온도에 따라 봉입한 액체가 팽창 또는 수축하며, 여기에 고정된 밸브가 통로를 개폐한다

 

3. 라디에이터(Radiator)

1) 역할 :라디에이터는 엔진에서 가열된 냉각수를 냉각하는 장치이며, 큰 방열 면적을 가지고 있고 대량의 물을 받아 들이는 일종의 탱크이다.

 

2) 구조 : 라디에이터는 상부탱크와 코어 및 하부 탱크로 구성되어 있으며 상부탱크에는 라디에이터 캡, 오버 프로워 파이프 및  입구 파이프가 있고 하부탱크에는 출구 파이프와 드레인 콕(Drain cock)이 부착되어 있다.

 

 

 

 

 

 

 

3) 라이에이터 캡 " 방열기 뚜껑은 압력밸브진공 밸브로 구성되어 있으며 냉각장치내의 압력을 0.9 ~ 1.1 bar로 유지한다. 아래 그림은 방열기 뚜껑의 역할을 나타낸다.

압력밸브의 열림

진공밸브의 열림

방열기 뚜껑은 냉각 계통을 밀봉하여 냉각수의 열 팽창에 의한 냉각 계통에 압력을 가하도록 한다. 그 결과 냉각수의 온도가 100。C가 되더라도 끓지 않아 수증기의 발생을 억제하여 냉각수의 온도를 더욱 높이게 된다. 그러므로 냉각수는 외기와의 온도차가 커서 냉각 효율을 높이는 결과를 가져온다.

방열기 내의 압력이 규정압력 이하일 때는 압력밸브와 진공 밸브가 닫혀 방열기내의 기밀을 유지한다. 냉각수의 온도가 규정압력 이상일 때는 그림과 같이 압력밸브가 열려 초과한 압력을 보조 물통을 통하여 대기 중으로 방출하여 방열기내의 압력을 규정압력으로 조정한다. 이때 체적이 팽창하여 흘러나 냉각수는 보조 물통에 저장된다. 냉각수가 냉각되어 수축하면 방열기내의 압력은 떨어져 부압(負壓)이 된다. 부압이 더욱 커지면 방열기가 찌그러져 파손되므로 그림과 같이 진공 밸브가 열려 보조 물통의 냉각수를 흡인한다. 방열기내의 압력이 대기압 부근까지 오르면 방열기내의 냉각수의 량을 항상 일정하게 유지한다. 냉각수가 부족하지 않도록 보조 물통의 냉각수의 량을 항상 점검하는 것이 필요하다.

 

4. 냉각팬(Cooling fan)

1) 냉각 팬 : 냉각팬은 라디에이터 뒤쪽에 부착하여 강제로 통풍시킴으 로써 냉각 효과를 충분히 얻게 하고 고속시에는 배기 매니 폴드 등의 과열을 방지하는 역할도 한다.

 

2) 팬 클러치 : 팬 클러치(Fan clutch)는 자동 팬이라고도 하며 팬의 회전을 엔진 실내의 온도에 따라 자동적으로 조절하여 팬의구동에 소비되는 동력손실을 적게 하고, 엔진의 과냉이나 팬의 소음을 적게 하기 위한 장치이다.

 

3) 전동팬 : 전동팬은 모터로 냉각 팬을 구동하는 형식이며 앞엔진 앞바퀴 동(FF CAR) 자동차에서는 이 형식을 많이 이용하고 있다. 라디에이터에 부착된 서모 스위치는 냉각수의 온도를 감지하여 어느 온도에 도달하면 팬을 작동(냉각팬 ON)시키고, 어느 온도 이하로 내려가면 팬의 작동을 정지(냉각 팬 OFF)시킨다. 서모 스위치의 설정온도는 일반적으로 90~100℃ 사이이고, ON~OFF의 온도차는 대략 3~5℃이다. 이러한 전동 팬은 다음 과 같은 장점으로 근간의 승용차에서 상당히 많이 사용 한다.

◆ 라디에이터의 설치가 자유롭다.

◆ 엔진의 워밍 업이 빠르다.

◆ 냉각수의 일정한 온도에서 작동되므로 불필요한 동력 손실을 줄일 수 있다.

 

 

 

5. 팬 벨트

    팬 벨트는 V벨트(V 리브드 벨트)를 사용하며 크랭크 축의 회전을 발전기 풀리와 팬 풀리(워터 펌프와 동시 구동)에 전달하여 팬을 회전시킨다. 그러나 전동 팬을 사용하는 엔진에서는 팬 풀리 대신에 워터 펌프 풀리를 회전시킨다. 팬 벨트의 장력이 너무 팽창하면 워터 펌프 또는 알터네이터의 베어링 마모가 쉽게 되고, 너무 헐거우면 벨트가 미끄러져 충전불량 및 과열의 원인이 되기도 하기 때문에 적절한 장력(10kg의 힘을 가했을 때 약 7-10mm 정도)을 유지하여야 한다.

 

6. 물 펌프(Water pump)

1) 역할 : 워터 펌프(Water pump)는 실린더 블록의 앞쪽에 부착되어 냉각수를 강제로 순환시키는 장치이며, 보통 원심 펌프를 많이 사용한다.  이 펌프는 임펠러(Impeller)의 회전으로 원심력을 이용해서 라디에이터에서 냉각시킨 물을 바깥둘레로 뿜어 실린더 블록의 워터 재킷으로 물을 보내는 작용을 한다.

 

2) 구조 : 워터펌프는 펌프 몸체, 임펠러, 펌프, 축, 베어링, 풀리 및 밀폐씰(seal) 등으로 구성되어 있다.

 

7. 냉각수(부동액)

1) 수냉식 냉각장치에는 대부분 물을 사용해 왔으나 물에 의한 녹 발생 등의 문제를 해결하기 위해 부식 방지제나 동결 방지제가 첨가된 냉각수 를 쓰게 되었다. 이러한 냉각수를 롱 쿨런트(long life coolant)라 하며, 특히 동결을 방지할 목적으로 쓰이는 것을 부동액이라 한다.

 

2) 물은 0℃가 되면 얼어서 체적이 약 10% 정도 팽창하므로 한냉기에 라디에이터나 실린더가 파손될 경우가 있다. 따라서 겨울철에는 냉각수 에 빙점이 낮은 부동액을 첨가한다.

 

3) 부동액에는 보통 에틸렌 글리콜에 청색 물감과 안정제, 부식 방지제 등을 넣어 물과 혼합하여 사용한다. 혼합비율은 그 지역의 최저 온도를 기준으로 하여 물과 약 40~50%로 희석하여 사용한다. 부동액을 선정할 때에는 라디에이터의 재질에 따라 선택해야 하며,종래의 황동제에서는 일반적인 부동액을 사용했으나 알루미늄 라디 에이터에서는 알루미늄 전용의 부동액을 사용해야 한다. 황동제의 라디에이터에서는 알루미늄 전용 부동액을 사용해도 무방하나 알루 미늄제인 경우에는 부동액과 혼용하면 냉각계통의 부식 또는 침전물이 생기기 때문에 주의할 필요가 있다. 또한 여름철이라고 부동액을 빼고 물만 사용하게 되면 쉽게 녹 발생이 되기 때문에 피해야 하며, 냉각수(부동액)는 2년에 1번씩 가을철에 교환하는 것이 좋다.