엔진냉각장치

엔진냉각장치 구조 

디젤 엔진의 냉각장치는 쉽게 말하자면 일반적으로 수냉식으로 워터 펌프에 의한 강제순환방식이 사용되고 있습니다.

라디에이터, 쿨링팬, v 벨트, 워터 펌프, 썸머스탯, 실린더 블록 및 실린더 헤드의 냉각수 홀, 워터 매니폴드 등으로 구분됩니다. 라디에이터에는 코르 게이트 핀 식이 일반적으로 사용되며, 라디에이터 캡에는 가솔린 엔진과 마찬가지로 가압식이 사용되고 있습니다. 워터 펌프 즉 냉각수 펌프는 일반적으로 와류식이 사용되고 있으나, 구동방법에는 v 벨트에 의한 구동과 크랭크 축 기어에 의한 기어 구동방식이 있습니다. 또한 팬 클러치에는 종래부터 있던 유체 커플링식, 바이메탈식 외에 어떤 엔진에 있어서는 냉각수의 온도를 감지하여 적절히 작동하는 마그넷 코일식을 사용되는 것도 있습니다. 써모 스텟에는 일반적으로 왁스 펠릿식이 사용되고 있으며, 엔진의 형식에 따라 써모 스텟을 2~3개 설치하고 있는 것이 있습니다. 냉각수의 유량에 따라서 써모스텟이 옵션으로 수량이 결정이 됩니다. v형 엔진에서는 수로가 2계통이 되므로 써모스텟이 2개 설치되어 있습니다. 또한 대형의 디젤 엔진에서는 냉각수의 순환량이 많아지므로 밸브 열림 온도에도 각각 차이가 있는 써머스탯을 여러 개 설치하여 냉각수로의 통과 면적을 원활하게 변환하도록 하여 급격한 온도와 수압의 변화를 완화하여 고장을 방지 및 적정 온도 유지를 하고 있습니다. 

온도조절발브

 

기어 구동식 워터펌프 

이 방식의 워터 펌프는 타이밍 기어 케이스의 뒷면에 장치되며, 워터 펌프 축을 구동하는 기어는 크랭크 축 기어로부터 아이들 기어 등을 거쳐서 회전이 전달됩니다. 워터 펌프 즉 냉각수 펌프 구동 기어의 반대쪽에는 임펠러가 장치되어 냉각수를 오일 쿨러로 압송하고 있습니다. 계속해서 냉각수는 실린더의 워터 재킷을 경유하여 워터 매니폴드에서 라디에이터로 압송되며 또다시 워터 펌프로 순환됩니다. 

 

라디에이터 캡

라디에이터 캡은 가압식으로 구조, 기능은 가솔린 엔진에서 사용되고 있는 것과 같습니다. 달린 레버는 라디에이터 내의 압력을 빼내는 것으로 캡을 풀 때 미리 이 레버를 그림과 같이 세우면 라디에이터 내의 압력이 빠지고, 캡을 안전하게 풀 수 있습니다. 

냉각수캡

 

써모스텟

일반적으로 워터 매니폴드 선단에 서머스탯이 1개 설치되어 있으나 여러 개가 설치된 것도 있습니다. 여러 개가 달린 써머스탯은 1개의 밸브 열림 온도가 가장 낮고, 다른 밸브들이 약간의 온도가 높은 온도에서 밸브가 열리도록 되어 있습니다. 이와 같이 하면, 1개의 서머스탯이 고장 나서 수로를 막고 있어도 다른 밸브가 작동하므로 엔진의 오버히트를 방지할 수 있습니다. 또한 밸브 열림 온도에 차이를 설치해 놓으면 밸브 열림이 단계적으로 되므로 냉각수 경로에 급격한 수압이나 온도의 변화를 주지 않도록 할 수 있습니다. 또 서머스탯이 전개하면 서머스탯의 하부에 설치된 바이패스 밸브가 워터 펌프에의 바이패스 파이프를 닫게 되어, 냉각수는 전량 라디에이터로 순환하게 됩니다.  

써모스텟구조

팬 클러치 

라디에이터의 냉각 능력은 통상의 주행이나 온도에 고저가 있어도 상당히 여유를 가지고 있으므로 고속주행 시나 냉각수의 온도가 적정온도 이하일 때는 엔진 회전에 비례하여 팬을 구동하는 것은 마력 손실이나 소음도 커져 낭비가 된다. 팬 클러치는 이와 같은 낭비를 줄이기 위하여 설치된 것으로 냉각수의 온도가 일정한 범위로 유지되도록 팬의 회전을 제어하는 것입니다. 팬 클러치에는 오일의 점성을 이용하는 유체 커플링식, 온도를 감지하여 작동하는 바이메탈식 등이 있으나, 여기서는 전기적으로 팬의 회전제어을 하는 마그네트 코일식에 대해서 설명해보겠습니다. 냉각수의 온도가 서머스탯을 여는 온도까지 상승하면 서머스탯스위치가 작동하여 팬 클러치의 마그넷 코일에 전류가 흘러 자력이 발생합니다. 이 자력에 의해 클러치 플레이트가 클러치 휠 쪽으로 당겨져 결합하게 됩니다. 이와 같이 되면 엔진의 회전으로 구동하고 있는 풀리에서 클러치 플레이트, 클러치 휠, 축의 순으로 회전이 전달되어, 팬이 회전하는 구조로 되어 있습니다. 한편 라디에이터의 수온이 서머스탯을 닫는 온도까지 내려가면, 서머스탯 위차가 마그넷 코일에의 전류를 끊고, 클러치 플레이트와 클러치 휠과의 전자적인 결합을 풀기 때문에 팬은 회전이 멈추게 됩니다. 이와 같이 하여 냉각수의 온도를 일정범위로 유지하도록 작동되고 있습니다.