KR100218886B1 - 실린더 헤드의 냉각성 향상 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엔진의 연소실을 구성하며 열적 부하를 많이 받게 되는 실린더 헤드의 냉각성 향상 구조에 관한 것으로 이에 본 발명은 실린더 헤드로 공급되는 별도의 냉각수통로를 구비하여 연소실에서 발생하는 과열을 방지하는데 본 발명의 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로 본 발명은,

워터펌프에 의해 냉각수를 실린더 블록을 거쳐 실린더 헤드로 공급하고 냉각수의 온도에 따라 라디에이터로 보내거나 바이패스시켜 강제적으로 순환되도록 하는 실린더 헤드의 냉각장치에 있어서,

밸브시트(8)의 결합부에 형성되는 제 2 냉각통로(5a)와;

워터펌프(3)에서 흐르는 냉각수를 제 2 냉각통로(5a)로 공급되도록 연결시킨 제 1 경로(6)와;

상기 제 2 냉각통로(5a)를 거친 냉각수의 온도에 따라 작동되도록 구성되는 제 2 서머스탯(4a)과;

상기 제 2 서머스탯(4a)을 통과한 냉각수가 라디에이터(7)로 공급되도록 형성되는 제 2 경로(6a);

의 구성을 특징으로 한다.

Description

실린더 헤드의 냉각성 향상 구조

본 발명은 엔진의 연소실을 구성하며 열적 부하를 많이 받게 되는 실린더 헤드의 냉각성 향상 구조에 관한 것이다.

일반적으로 엔진은 과열시 여러 가지 문제점이 생기므로 과열을 방지하고 적당한 온도로 유지하여야 하는데 가장 많이 쓰이는 방법이 수냉식으로서 도 3 에서와 같이 워터펌프에 의해 냉각수를 실린더 블록을 거쳐 실린더 헤드로 공급하고 냉각수의 온도에 따라 라디에이터로 보내거나 바이패스시켜 강제적으로 순환되도록 하는 것이다. 또한 상기한 냉각수는 워터펌프에 의해 강제적으로 외기와 만나면서 냉각이 이루어지도록 하게 되어 있는 것이다.

이러한 엔진의 연소실은 혼합기를 압축 및 폭발시키면서 에너지를 얻는데 폭발행정시의 온도는 고온이므로 연소실을 이루는 실린더 헤드와 피스톤 및 실린더 블록등은 가장 많은 열적 부하를 받는다.

또한 혼합기의 흡입을 위한 흡기밸브와 폭발행정후의 배기가스를 배출하는 배기 밸브는 지속적인 상하운동을 하게 되는데 특히 연소실의 밀폐가 이루어지도록 하며 밸브와의 접촉에 의해 마모가 심한 밸브시트는 지속적인 냉각이 이루어져야 하는 것이다.

이러한 밸브시트는 종래의 경우 도 4 에 도시한 것과같이 흡기 통로와 배기 통로의 상측으로 냉각수 통로를 형성하고 실린더 헤드의 하부로 연소실과 근접한 위치에도 작은 냉각수 통로가 이루어지도록 하여 연소실에서 발생하는 고온을 냉각하도록 하여 밸브 및 시트의 열적부하를 방지하고 있다.

그러나 상기와 같은 구조는 냉각수의 흐름이 워터펌프에서 공급되어 실린더 블록을 거친후에 실린더 헤드로 이동되어 연소실에서 발생하는 고온이 냉각될 수 있도록 하지만 이미 실린더 블록에서 고온으로 상승한 냉각수가 실린더 헤드에 공급되므로 실질적으로 많은 냉각효과를 보지 못하며 이에 따라 연소실의 밸브와 시트는 잦은 접촉으로 인하여 마모가 심하게 되고 열적부하를 심하게 받는 부분으로 별도의 냉각구조가 없기 때문에 부품의 성능이 저하되며 연소실의 밀폐가 제대로 이루어지지 않아 엔진의 출력이 저감되어 연소실을 자주 점검해야 하는 문제점이 지적되고 있다.

이에 본 발명은 상기한 문제점을 개선시키기 위하여 실린더 헤드로 공급되는 별도의 냉각수통로를 구비하여 연소실에서 발생하는 과열을 방지하는데 본 발명의 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로 본 발명은,

워터펌프에 의해 냉각수를 실린더 블록을 거쳐 실린더 헤드로 공급하고 냉각수의 온도에 따라 라디에이터로 보내거나 바이패스시켜 강제적으로 순환되도록 하는 실린더 헤드의 냉각장치에 있어서,

밸브시트의 결합부에 형성되는 제 2 냉각통로와;

워터펌프에서 흐르는 냉각수를 제 2 냉각통로로 공급되도록 연결시킨 제 1 경로와;

상기 제 2 냉각통로를 거친 냉각수의 온도에 따라 작동되도록 구성되는 제 2 서머스탯과;

상기 서머스탯을 통과한 냉각수가 라디에이터로 공급되도록 형성되는 제 2 경로와;

의 구성을 특징으로 한다.

도 1 은 본 발명에 의한 실린더 헤드의 냉각성 향상 구조를 나타내는 개략도

도 2 는 본 발명에 의한 실린더 헤드의 단면도

도 3 는 종래 기술에 의한 실린더 헤드의 냉각성 향상 구조를 나타내는 개략도

도 4 는 종래 기술에 의한 실린더 헤드의 단면도

* 도면 중 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 실린더 헤드 2 : 실린더 블록

3 : 워터펌프 4 : 제 1 서모스탯

4a : 제 2 서모스탯 5 : 제 1 냉각통로

5a : 제 2 냉각통로 6 : 제 1 경로

6a : 제 2 경로 7 : 라디에이터

8 : 밸브시트 9 : 연소실

이를 첨부한 실시예 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하면 도 1 은 본 발명에 의한 실린더 헤드의 냉각성 향상 구조를 나타내는 개략도이고, 도 2 는 본 발명에 의한 실린더 헤드의 단면도이다. 도면중 부호 1 은 실린더 헤드이고 부호 2 는 실린더 블록이다.

엔진의 연소실(9)을 구성하는 실린더 헤드(1)에는 밸브가 작동되어 밀폐가 가능하도록 포트의 단부로 밸브시트(8)가 결합되는데 내측으로 제 2 냉각통로(5a)를 구성한다.

또한 워터펌프(3)에서 흐르는 냉각수의 일부가 실린더 블록(2)을 거치지 않고 직접 제 2 냉각통로(5a)에 공급되도록 제 1 경로(6)를 구성하며, 상기 제 2 냉각통로(5a)를 거쳐 통과되도록 제 2 서머스탯(4a)을 구비한다. 상기 제 2 서머스탯(4a)을 통과하는 냉각수는 제 1 서머스탯(4)을 통과한 냉각수와 합쳐져 라디에이터(7)로 흐르도록 한다.

상기와 같은 구성에 따른 작용을 살펴보면 우선 엔진이 구동되면 워터펌프(3)는 크랭크 샤프트와 밸트로 연결되어 회전을 시작하게 된다. 따라서 엔진에 충진되어 있던 냉각수는 상기한 워터펌프(3)에 의해 강제로 회전을 시작하게 된다.

이때 상기 실린더 블록(2)을 거쳐 실린더 헤드(1)를 통과한 통상의 냉각수는 연소실(9)에서 폭발행정이 연속되므로 온도가 서서히 상승하게 되는데 적정온도의 이하일때에는 제 1 서머스탯(4)을 통과하지 못하고 바이패스되어 다시 워터펌프(3)로 이동하게 되는 것이다.

그러나 상기 워터펌프(3)의 배출구에서 흐르는 냉각수를 제 1 경로(6)에서 일부 수용하여 실린더 블록(2)을 거치지 않고 직접 실린더 헤드(1)의 제 2 냉각통로(5a)로 흐르도록 한다. 상기 냉각수는 밸브시트(8)의 주변을 거쳐 일반 냉각수와 합쳐지는 것이 아니라 제 2 서머스탯(4a)으로 이동되어 지며 이곳에서 일정온도 이하이면 냉각수의 흐름은 정체되는 것이다.

상기 냉각수는 정체가 지속되어 제 1 경로(6) 및 밸브시트(8)의 제 2 냉각통로(5a)에 머물다가 연소실(9)에서 발생하는 혼합기의 연소에 의해 온도가 상승하게 되며 상기 냉각수가 이동되지 못하도록 닫혀있던 제 2 서머스탯(4a)은 온도상승으로 작동되어 입구가 열리게 되는데 상기한 제 2 서머스탯(4a)은 제 1 서머스탯(4)보다 낮은 온도에서 작동되도록 구성하였다.

왜냐하면 실린더 블록(2)에서 발생하는 고온보다 실린더 헤드(1)에서 발생하는 고온이 더 심각하게 되면 밸브시트(8)의 기능저하 및 연소실(9)의 밀폐능력이 떨어지기 때문에 실린더 블록(2)보다 냉각이 우선되어야 하기 때문이다.

따라서 상기 연소실(9)의 주위에 머물던 냉각수는 온도의 상승에 따라 제 2 서머스탯(4a)이 열리면 이를 통과하여 제 1 서머스탯(4)이 통과하여 지나는 통로와 연결되어 있는 제 2 경로(6a)로 이동되어 라디에이터(7)로 흐르는 것이다.

이때 상기 통상의 냉각수는 제 1 냉각통로(5)를 지나더라도 제 1 서머스탯(4)이 열리지 않으므로 다시 바이패스되어 워터펌프(3)에 의해 실린더 블록(2)으로 순환된다.

상기한 통상의 냉각수는 엔진이 고온에 도달하면 제 1 서머스탯(4)은 고온에 작동하는 왁스에 의해 밸브가 열리면서 냉각수는 더 이상 바이패스 방향으로 되돌리지 않고 라디에이터(7)의 입구로 흐르도록 한다.

또한 상기한 제 2 경로(6a)를 지나 라디에이터(7)로 흐르는 냉각수는 통상의 냉각수와 만나면서 냉각팬에 의해 고온에서 온도가 낮아지면서 다시 워터펌프(3)로 이동되어 지는 것이다.

그러나 워터펌프(3)를 통과하는 냉각수는 종래와 달리 전량 실린더 블록(2)으로 이동되는 것이 아니라 워터펌프(3)의 배출구에 연결된 제 1 경로(6)에서 냉각수의 일부를 수용하여 제 2 냉각통로(5a)로 보내게 되며 나머지의 냉각수는 실린더 블록(2)으로 흐르게 되는 것이다.

그러므로 실린더 블록(2)을 통과하여 일정온도의 고온으로 상승한 냉각수만이 실린더 헤드(1)로 공급되는 것이 아니라 제 1 경로(6)를 통하여 직접 실린더 헤드(1)로 이동되어 연소실(9)의 고온을 방지하게 되며 특히 연소실(9)의 고온에 따라 열적 부하를 많이 받고 고온에 의해 밀폐기능이 저하되어 혼합기의 압축력을 저감되도록 하는 원인의 밸브시트(8)와 밸브의 냉각이 가능하게 되는 것이다.

상기와 같은 본 발명에 의하면 연소실에서 열적부하를 많이 받는 밸브시트의 냉각통로를 별도로 설치하여 냉각이 되도록 하므로서 연소실의 전체적인 냉각이 가능하고 특히 밸브시트의 고온을 방지하여 밸브의 정확한 작동을 유도할 수 있어 밸브와의 밀착시 연소실의 압축력이 향상되므로 엔진의 출력이 향상되며 밸브시트의 마모가 저감되어 잦은 부품의 교체나 점검을 하지 않아도 되는 유용한 발명인 것이다.

Claims (3)

1. 워터펌프에 의해 냉각수를 실린더 블록을 거쳐 실린더 헤드로 공급하고 냉각수의 온도에 따라 라디에이터로 보내거나 바이패스시켜 강제적으로 순환되도록 하는 실린더 헤드의 냉각장치에 있어서,

   밸브시트(8)의 결합부에 형성되는 제 2 냉각통로(5a)와;

   워터펌프(3)에서 흐르는 냉각수를 제 2 냉각통로(5a)로 공급되도록 연결시킨 제 1 경로(6)와;

   상기 제 2 냉각통로(5a)를 거친 냉각수의 온도에 따라 작동되도록 구성되는 제 2 서머스탯(4a)과;

   상기 제 2 서머스탯(4a)을 통과한 냉각수가 라디에이터(7)로 공급되도록 형성되는 제 2 경로(6a);

   의 구성을 특징으로 하는 실린더 헤드의 냉각성 향상 구조.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 2 서머스탯(4a)은 제 1 서머스탯(4)보다 낮은 온도에서 작동되도록 구성됨을 특징으로 하는 실린더 헤드의 냉각성 향상 구조.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 1 경로(6)는 실린더 블록(2)을 거치지 않고 직접 제 2 냉각통로(5a)로 냉각수가 공급되도록 구성됨을 특징으로 하는 실린더 헤드의 냉각성 향상 구조.