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냉각성능이 향상된 피스톤의 설계

전문가 제언: ○ 내연기관 엔진에서 발열부인 연소실 주변의 온도상승에 따른 여러 가지 문제점 들을 해소하기 위한 냉각 시스템의 설계는 매우 중요하다. 특히, 실린더 블록이나 실린더 헤드와 같이 고정되어 있는 부분보다, 피스톤처럼 고속으로 움직이는 부분에서의 냉각을 위한 설계는 더욱 어렵다. 본 발명은 공개특허로써 이와 같은 피스톤의 냉각문제를 비교적 효과적으로 해결하기 위한 한 가지 방법을 제시한다. 또한 엔진의 형식이나 형태 그리고 종류에 관계없이 적용 가능하다는 장점이 있다.

○ 피스톤은 커넥팅 로드를 경유하여 크랭크샤프트와 연결되며, 피스톤의 왕복운동이 크랭크샤프트의 회전운동으로 변환되어 엔진과 기계장비의 동력원으로써의 역할을 한다. 피스톤에는 상단의 연소실에 접한 크라운(crown), 그의 아래쪽 원주방향의 스커트(skirt) 그리고 몸체(body)부로 나누어지며 피스톤 핀을 조립하기 위한 보어(bore)가 있다.

○ 크라운 직하부에 내측 냉각통로(inner cooling gallery)를 그리고 스커트와 보디 사이 크라운 하단부에 외측 냉각통로(outer cooling gallery)를 만들고, 추가로 커넥팅 로드 상단부에 오목한 오일 저장고(reservoir)를 설치하여 충분한 냉각유 저장공간을 확보한다. 또한 내·외측 냉각통로와 피스톤 핀 보어(piston pin bore) 및 크랭크샤프트 간을 상호 관통시키는 냉각 윤활유공을 만들어 유통시킴으로써 피스톤의 냉각효율을 극대화하는 것이다. 특히, S자형 커버 플레이트(cover plate)의 구상은 특이하다.

○ 이 특허의 출원자인 Mahle사는 원래 독일의 피스톤 전문 제조사로서 세계 제일의 기술과 명성을 갖고 있다. 소형부터 대형까지, 자동차용뿐만 아니라 선박용과 산업용 그리고 저속에서 고속엔진까지 거의 전 부문의 피스톤을 생산하고 있다. 그러나 본 특허는 내용으로 볼 때, 비교적 저속의 중·대형급으로서 산업용 또는 선박용의 특수엔진에 적용할 것으로 생각된다. 여하간 내연기관에서, 특히 운동부인 피스톤의 냉각문제의 중요성은 아무리 이야기하여도 지나치지 않을 것이다.

저자: MAHLE TECHNOLOGY, INC.
자료유형: 특허정보