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자동차 냉각 장치 Car cooling system

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작성자 월하月下 작성일18-01-08 12:04 조회3,881회 댓글0건

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1. 개요

냉각장치(Cooling System)는 기관을 냉각하여 과열을 방지하고 또 적당한 온도로 유지하는 장치이다.   실린더안 연소가스의 온도는 2,000~2,500℃에 이르며, 이 열의 상당한 양이 실린더, 실린더 헤드, 피스톤, 밸브 등에 전도된다. 이러한 부분의 온도가 과도하게 높아지면 부품 재료의 강도가 저하되어 고장이 생기거나, 수명이 단축되고, 연소상태도 나빠져 노킹이나 조기 점화가 발생하며 그 결과 기관의 출력이 저하된다.   또 냉각이 불완전한 상태에서는 실린더 벽의 유막이 끊기는 등의 윤활 기능 저하와 오일의 변질 등으로 이상마모나 눌어 붙는 등 고장의 원인이 된다.   반대로 지나치게 냉각되면 연소에서 발생한 열량 가운데 냉각으로 손실되는 열량이 크기 때문에, 기관의 열효율이 낮아지고 연료 소비량이 증가하는 등의 문제가 생기므로, 기관의 온도를 약 80~90℃로 알맞게 유지하는 것이 냉각장치의 기능이다.   기관의 냉각 방식에는 외부 공기로 기관을 직접 냉각하는 공냉식과, 냉각수를 기관의 내부로 순환시켜 냉각하는 수냉식이 있다.
 

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2.  공냉식 냉각장치
  
공냉식 냉각장치는 엔진을 직접 대기와 접촉시켜 열을 방산하는 형식으로 구조가 수냉식에 비해 간단하나 운전 상태에 따른 엔진의 온도가 변화되기 쉽고 냉각이 균일하게 되지 않아 과열되기가 쉽다.
이 방식은 자동차용 엔진에는 거의 이용되지 않고 모터 사이클이나 경비행기의 엔진에 이용되고 있다.

3. 수냉식 냉각장치

수냉식(Water Cooling Type) 냉각장치는 냉각수를 사용하여 기관을 냉각하는 형식이다. 냉각수는 물펌프(Water Pump)를 돌려서 냉각수를 실린더 블록과 실린더 헤드의 물자켓(Water Jacket)으로 보낸 다음, 가열된 냉각수를 라디에이터(Radiator)로 보내 방열하며 식힌 다음 다시 물펌프로 순환시킨다. 물펌프에는 냉각팬(Cooling Fan)이 부착되어 외부 공기를 라디에이터를 통해 강제적으로 흡입하여 방열효과를 좋게 한다.
수냉식(Water cooling type) 냉각장치는 냉각수를 이용하여 엔진을 냉각하는 형식으로 물의 순환 방식에 따라 자연 순환식과 강제 순환식이 있다.

 

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자연 순환식은 냉각수를 대류에 의해 순환시키기 때문에 현재의 고성능 엔진에는 적합하지 못하며 전혀 사용되지 않고 있다.

강제 순환식은 자동차 엔진의 대표적인 방식으로 워터펌프를 이용하여 냉각수를 강제로 순환시켜 냉각하는 방식이다. 이 방식의 주요 구성부품은 라이에이터(Radiator), 워터펌프(Water pump), 워터 재킷(Water jacket), 서모 스탯(Thermostat:수온 조절기) 등으로 구성된다.
 
자동차의 냉각장치는 바이패스 방식에 따라 바텀 바이패스(Bottom by-pass)방식과 인라인 바이패스(In line by-pass)방식이 있으며, 일반적으로 인라인 바이패스 방식이 많이 사용되고 있다.

 
엔진이 시동된 후 냉각수 온도가 낮을 때(워밍 업 전)
냉각수를 라디에이터로 보내지 않고 워터 펌프를 통해 엔진으로 순환시키기 때문에 빠른 워밍 업을 유도한다.

엔진의 냉각수 온도가 어느 정도(약 80℃ 가량) 뜨거워지면 
서모스탯이 열리면서 라디에이터로 흘러들어가 냉각되고, 냉각된 물은 워터 펌프를 통하여 엔진으로 공급된다.
 

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4. 수냉식과 공냉식의 장단점

구   분

수냉식

공냉식

냉각효과

각 부분의 균일 냉각 가능하며 냉각능력이 크다

균일 냉각이 곤란하며 열변형을 일으키기 쉽다

출력.내구성

압축비가 높게되고 평균 유효압력 증대로 출력증가 가능하다. 열부하용량 증대로 내구성이 뛰어나다

압축비가 낮고 냉각팬 손실마력등 때문에 고출력화가 곤란하다

중량.용량

냉각수 재킷,방열기,물펌프등이 필요하지만 제적적으로는 간소화된다.

냉각팬,실린더 도풍커버등이 필요하게 되고 체적이 커진다.

연비.엔진소비.마멸

열효율이 높고 연비가 좋으며 열변형이 적고, 오일 소비가 적다. 저온에서는 마멸의 가능성이 있다.

연비.오일의 소비가 커지는 경향이 있으며, 오일의 고온열화가 있다. 저온에서는 마멸이 적다.

소음

워터 재킷이 방음벽이 되며 소음이 적다.

냉각팬 및 핀에 의한 소음이 크다.

보수

냉각수의 보수 및 점검이 필요하다.

보수 점검이 용이하다.

 

 

 

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