에너지원

2017-07-07 13:03:57

냉각수의 온도 관리 역할

물의 비등점과 비교할 경우, 엔진부품의 평균작동온도는 상대적으로 아주 높다. 예를 들면 피스톤 온도는 약 260℃, 배기밸브는 약 650℃ 그리고 실린더 라이너의 냉각수측 온도는 약 120℃ 정도이다. 이 온도 범위는 물을 비등시키기에 충분한 온도이다. 이 들 영역에서 냉각수의 유동속도는 결정적인 요소이다.

이유는 열전달을 방해하고 열점의 원인이 되는 국소비등을 방지하기에 충분할 만큼 냉각수의 유동속도가 빨라야 하기 때문이다. 따라서 엔진설계 시에 이 점을 고려하여 냉각수가 실린더 라이너 주위에서 그리고 실린더헤드의 연소실 주위에서 고속으로, 지속적으로 유동하도록 설계한다.

어떠한 작동상황에서도 충분한 양의 냉각수의 지속적인 순환이 보장되어야 한다. 냉각수의 순환유동이 정지되면 아주 짧은 시간일지라도 엔진이 곧바로 위험에 직면하게 된다. 전부하운전 시 냉각수 유동이 정지된 후, 30초 이내에도 피스톤링은 스커핑(scuffing) 현상을 유발할 수 있으며, 피스톤은 긁히거나 융착될 수 있다. 충분한 양의 냉각수가 들어 있다고 하더라도 열전달이 최대인 지점에서 국소적으로 비등이 발생하면, 그 지점의 온도는 유막을 파괴하기에 충분할 만큼 상승하게 될 것이다. 온도가 상승하는 만큼 피스톤은 팽창하게 되고, 이어서 융착의 초기과정에 진입하는 것을 피할 수 없을 것이다.

기관을 일시적으로 과열된 상태로 운전하게 될 경우가 있을 수 있다. 그러나 과열에 의한 잔류 손상은 여러 가지 부품에 영향을 미치기 시작할 것이다. 실린더 또는 피스톤의 스커핑 자국은 윤활유의 소비를 증대시키고, 블로바이 현상을 유발하고, 장기적으로는 피스톤의 융착을 일으키게 될 것이다. 대부분의 경우, 윤활유소비의 과대와 같은 고장은 냉각시스템의 고장에 그 원인이 있다.

[네이버 지식백과] 냉각수와 부동액 [coolant-antifreeze, Kühlmittel-] (최신자동차공학시리즈 1 - 자동차가솔린기관(오토기관), 2012. 9. 3., 도서출판 골든벨)