KR100219307B1 - 불꽃점화기관용 실린더헤드 - Google Patents

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KR100219307B1
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유타카 마타요시
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하나와 요시카즈
닛산 지도우샤 가부시기가이샤
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Abstract

통내 직접 분사식 실린더 헤드에 있어서의 냉각수 통로의 구조의 개량을 도모하여, 실린더 헤드의 주조 품질의 향상을 도모하는 동시에, 내노킹성의 악화, 기관 출력의 저하를 방지한다.
사중자에 의해 형성되는 냉각수 통로부(1d)를 흡기포트(1a) 하부를 피하여 설치하고, 흡기포트(1a) 하부에는, 독립한 오목부 공간(3)을 형성하여, 사중자(4)에 의해 형성되는 냉각수 통로부(1d)와, 독립한 흡기포트(1a)부의 오목부 공간(3)을 드릴등의 절삭 공구로서 절삭 가공하여 설치한 각 연결통로(1e)로써 연결시키고, 다기통의 냉각수 통로를 형성하도록 하여, 충분한 냉각수 통로가 형성할 수 있도록 하여, 냉각수 통로 형성용의 사중자의 파손의 발생을 방지하여, 실린더 헤드의 주조품질을 높이는 동시에, 냉각수 통로의 용적이 삭감되는 일도 없으며, 내노킹성의 향상을 도모하고, 기관 출력의 향상을 도모하도록 하였다.

Description

불꽃 점화기관용 실린더 헤드
본 발명은 불꽃 점화기관의 실린더 헤드에 관한 것으로, 특히, 통내 직접 분사식 실린더 헤드의 구조에 관한 것이다.
종래, 불꽃 점화기관의 실린더 헤드로서 통내 실린더 헤드가 알려져 있고, 예를 들면, 일본 특허 공개평 6-207542호 공보에는 이 실린더 헤드의 구조가 나타나 있다.
이러한 종래 기술에는, 피스톤(10)의 관면(10a)상에 홈(11)을 형성하여, 기관의 저부하 이전시에는 압축행정 말기에 홈(11) 내를 향하여 연료를 분사함으로써, 점화마개(12) 주위가 한정된 영역내에만 혼합기를 형성하고, 크랭킹 개시후 기관 회전수가 미리 정해진 회전수까지 상승하는 동안은 소기행정말기와 압축행정말기의 2회로 나눠 연료를 분사하며, 기관 회전수가 미리 정해진 회전수를 초과한 후는 압축 말기에 1회 연료를 분사하도록 한 점이 개시되어 있고, 연료분사밸브(13)를 배기포트(14)와 실린더 헤드(15) 하면의 사이에 가로 놓여서 배치되고, 연료 분무를 연료분사밸브(13)의 중심라인보다 하측으로 편향시키는 구성이 개시되어 있다(도 8 참조).
그러나, 이러한 종래 기술에 있어서의 통내 직접 분사식 실린더 헤드에 있어서는, 다음과 같은 문제점이 있었다.
즉, 도 9는 일반적인 실린더 헤드이고, 흡기포트(16a) 또는 배기포트(16b)의 주위에 충분한 냉각수 통로(16d)가 확보되어 있다.
이에 대해서, 도 2는 상기 종래의 통내 직접 분사식 실린더 헤드(1)를 도시하며 흡기포트(1a)의 하부에 통내 직접 분사밸브(2)를 짜넣도록 하고 있다.
이러한 종래의 통내 직접 분사식 실린더 헤드(1)에 있어서, 상기한 바와 같이 흡기포트(1a)의 하부에 통내 직접 분사 밸브(2)를 짜넣도록 하고 있는 결과, 냉각수 통로의 충분한 확보는 바랄 수 없으며, 뒤에 상술하는 도 11에 나타내는 바와 같은, 실린더 헤드 내 냉각수 통로를 형성하기 위한 사중자를 설치하면, 주조 도중의 온수의 무게라든지 반송중의 진동 등으로 흡기포트 하부의 냉각수 통로 형성용의 사중자의 파손이 발생하여, 실린더 헤드의 주조 품질의 대폭적인 악화를 초래한다.
상기한 바와 같은 사중자의 파손을 방지하기 위해서, 일부의 사중자를 삭제하면, 냉각수 통로의 용적이 삭감되어, 내노킹성의 악화를 초래하여, 기관 출력의 저하를 초래하는 문제점이 발생한다.
그리하여, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 감안하여, 통내 직접 분사식 실린더 헤드에서 냉각수 통로의 구조의 개량을 도모하여, 실린더 헤드의 주조품질의 향상을 도모하는 동시에, 내노킹성의 악화, 기관 출력의 저하를 방지하는 것을 목적으로 한다.
그리하여, 제1항과 관계되는 발명은 주조할 때에, 그 냉각수 통로의 일부를 사중자를 사용하여 형성하도록 한 불꽃 점화기관용 실린더 헤드에 있어서, 1개의 실린더에 대하여 각 2개의 흡기밸브와 배기밸브를 설치하고 또한 실린더 중앙부에 점화플러그를 배치하는 동시에, 흡기포트의 하부에 통내 직접 분사밸브를 배치하는 한편, 상기 사중자를 사용하여 형성하는 냉각수 통로의 일부를 상기 흡기포트를 하부를 피하여 설치하고, 해당 흡기포트 하부에는 독립한 오목부 공간을 형성하며, 상기 사중자를 사용하여 형성하는 냉각수 통로의 일부와 상기 오목부 공간을 기계 가공에 의해 관통 형성한 연통 구멍으로 연결하여 다기통의 냉각수 통로 전체를 형성하도록 하였다.
이러한 제1항과 관계되는 발명에 있어서는, 충분한 냉각수 통로가 형성되기 때문에, 주조 도중의 온수의 무게라든지 반송중의 진동 등으로 흡기포트 하부의 냉각수 통로 형성용 사중자의 파손이 발생하지 않고, 실린더 헤드의 주조 품질이 높아지며, 냉각수 통로의 용적이 삭감되는 일도 없다.
제2항과 관계되는 발명은 제1항의 불꽃 점화기관용 실린더 헤드에 있어서, 상기 점화 플러그와 통내 직접 분사밸브의 배치위치를 대신하여, 실린더 중앙부에 통내 직접 분사밸브를 배치하는 동시에, 흡기포트의 하부에 점화 플러그를 배치하도록 하였다.
이러한 제2항과 관계되는 발명에 있어서는, 통내 직접분사밸브의 위치라든지 점화 플러그의 위치가 교체하더라도, 제1항, 제3항 내지 제6항과 관계되는 발명의 효과를 같게 하여 얻어진다.
제3항과 관계되는 발명은 상기 오목부 공간을, 기계 가공에 의해 형성하였다.
이러한 제3항과 관계되는 발명에 있어서는, 오목부 공간이 기계 가공에 의해 절삭가공되므로, 사중에 의해 형성되는 냉각수 통로부의 흡기포트 하부측 통로의 일부를 삭제하여 주조한 것이다.
이러한 구성에 의하면, 기계 가공 부분이 증가하여 대량 생산 정밀도가 향상하여 주조 불량도 개선된다.
제4항과 관계되는 발명은 상기 오목부 공간을 연소실측의 주조금형에 설치한 볼록부로써 형성하였다.
이러한 제4항과 관계되는 발명에 있어서는, 주조금형에 설치한 블록부에 의해 오목부 공간을 주조로써 형성한 결과, 가공에 의한 제조시간을 단축할 수 있고, 또한, 비용상승도 개선할 수 있다.
제5항과 관계되는 발명은 상기 오목부 공간을 흡기포트, 통내 직접 분사밸브 혹은 점화 플러그용 보스형상을 따라서 크게 형성하였다.
이러한 제5항과 관계되는 발명에 있어서는, 흡기포트 하부의 오목부 공간을 충분히 확보할 수 있고, 냉각수 통로의 용적의 증대를 도모할 수 있기 때문에, 더욱 내노킹성의 개선 및 기관 출력의 개선을 도모할 수 있다.
제6항과 관계되는 발명은 상기 사중자를 사용하여 형성하는 냉각수 통로의 일부와 상기 오목부 공간의 일부를 실린더 헤드 하면에 대하여 겹치도록 형성하고, 실린더 헤드 하면과 수직인 방향으로 가공 방향을 설정한 기계 가공구로 연통 구멍을 가공하도록 하였다.
이러한 제6항과 관계되는 발명에 있어서는, 연통 구멍이 실린더 헤드 하면과 수직으로 형성되어 있고, 마찬가지로 실린더 헤드 하면과 수직으로 형성하는 헤드 포트 구멍 등과 동시 가공이 가능하게 되어, 연통 구멍을 적당한 각도로 가공하는 경우와 비교하여, 가공테이블이 필요없게 되어 비용 감소를 도모할 수 있다.
제1도는 본 발명의 실시형태를 나타내는 실린더 헤드 하면도.
제2도는 제1도중 B-B 화살표 단면도.
제3도는 본 발명의 실시형태에 있어서 사용되는 사중자의 사시도.
제4도는 실린더 헤드 주조금형의 일부구조를 나타내는 사시도.
제5도는 본 발명의 실시형태에 있어서의 오목부 공간의 다른 실시형태를 나타내는 평면도.
제6도는 다른 실시형태를 나타내는 실린더 헤드 하면도.
제7도는 제6도중 C-C 화살표 단면도.
제8도는 종래기술의 실린더 헤드 구조를 나타내는 종단면도.
제9도는 일반적인 실린더 헤드의 구조를 나타태는 하면도.
제10도는 제9도중 A-A 화살표 단면도.
제11도는 종래의 사중자를 나타내는 사시도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 통내 직접 분사식 실린더 1a : 흡기포트
1b : 배기포트 1c : 연소실
1d : 냉각수 통로부 1e : 연결통로
2 : 통내 직접 분사밸브 3 : 오목부 공간
4 : 사중자
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상술한다.
우선, 본 발명의 제1실시형태(제1항과 관계되는 발명의 실시형태)를 도 1 내지 도 3에 근거하여 설명한다.
즉, 도 1 및 도 2는, 통내 직접 분사식 실린더 헤드(1)의 구조를 나타내고 있으며 흡기포트(1a)와, 배기포트(1b)와, 연소실(1c)이 형성되어 있다.
실린더 헤드(1)의 주조시에 후술하는 사중자로써 형성되는 냉각수 통로의 일부[1d, 이하, 냉각수 통로부(1d)라고 한다]는 흡기포트(1a)와 배기포트(1b)의 주위를 둘러싸도록 형성되어 있다.
또한, 상기 흡기포트(1a)의 하부에는 통내 직접 분사밸브(2)가 배치되어 있다.
또한, 흡기포트(1a)와 통내 직접 분사밸브(2)의 하부에는 오목부 공간(3)이 형성되어 있다.
여기에서, 도 11에 나타내는 종래의 실린더 헤드의 냉각수 통로 형성용의 사중자(4)로서는, 흡기포트 하부 냉각 통로 부분(4a)이 있어, 헤드볼트 구멍(4b)이나 배기 밸브구멍(4c)이나 점화 플러그구멍(4d)이 있는 것에 대하여, 도 3에 나타내는 본 발명의 제1실시형태의 실린더 헤드의 냉각수 통로 형성용의 사중자(4)에서는, 마찬가지로 헤드볼트 구멍(4b), 배기 밸브구멍(4c)이나 점화 플러그구멍(4d)이 있지만, 도 11에 나타낸 흡기포트 하부 냉각통로부분(4a)의 형성이 폐지되어 있다.
도 1은 실린더 헤드(1)를 연소실 측에서 본 도면이고, 각 흡기포트(1a) 하부에는 오목부 공간(3)이 실린더 헤드(1) 하면에 개방되어 마련되어 있다.
그리고, 상기 사중자(4)에 의한 실린더 헤드내 냉각수 통로부(1d)의 각 흡기포트(1a) 하부의 오목부 공간(3)을 드릴 등의 절삭 공구로써 절삭 가공(기계 가공)하여 마련된 각 연결통로(1e)에서 연결하여, 다기통의 냉각수 통로 전체를 형성하도록 하고 있다.
이러한 제1실시형태의 통내 직접 분사식 실린더 헤드(1)에 의하면 사중자(4)에 의해 형성되는 냉각수 통로부(1d)를 흡기포트(1a) 하부를 피하여 설치하고, 흡기포트(1a) 하부에는 독립한 오목부 공간(3)을 형성하고, 상기 사중자(4)에 의해 형성되는 냉각수 통로부(1d)와, 독립한 흡기포트(1a)부의 오목부 공간(3)을 드릴등의 절삭 공구에 의해 절삭 가공하여 설치한 각 연결통로(1e)에서 연결하여, 다시통의 냉각수 통로를 형성하도록 하였으므로, 도 11에 나타내는 바와 같은, 실린더 헤드내 냉각수 통로를 형성하기 위한 사중자를 설치하지 않더라도, 충분한 냉각수 통로를 형성할 수 있기 때문에, 주조 도중의 온수의 무게나 반송중의 진동 등으로 흡기포트 하부의 냉각수 통로 형성용의 사중자의 파손이 발생하지 않고, 실린더 헤드의 주조 품질을 높을 수 있는 동시에, 일부의 사중자를 삭제할 필요도 없으므로 냉각수 통로의 용적이 삭감되지 않고, 내노킹성의 향상을 도모하여 기관 출력의 향상을 도모할 수 있다.
다음에, 본 발명의 제2실시형태(제3항과 관계되는 발명의 실시형태)에 대하여 설명한다.
이 제2실시형태에 있어서는, 사중자(4)에 의해 형성되는 냉각수 통로부(1d)와는 독립하고 있는 흡기포트(1a) 하부의 오목부 공간(3)을 기계 가공에 의해 절삭 가공하도록 하여, 사중자에 의해 형성되는 냉각수 통로부(1d)의 흡기포트(1a) 하부측 통로의 일부를 삭제하여 주조한 것이다.
이러한 구성에 의하면, 기계 가공 부분이 증가하여 대량 생산 정밀도가 향상되고 주조불량도 개선된다.
다음에, 본 발명의 제3실시형태(제4항과 관계되는 발명의 실시형태)에 대하여 설명한다.
이 제3실시형태에 있어서는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 연소실측의 주조금형(실린더 헤드 하면 주형; 6)에 마련된 볼록부(6a)에 의해, 오목부 공간(3)을 주조로써 형성하고, 사중자(4)에 의해 형성되는 냉각수 통로부(1d)와 연소실측의 금형(6)에 설치한 볼록부(6a)에 의한 오목부 공간(3)을 드릴 등의 절삭 공구에 의한 가공으로써 형성되는 연결통로(1e)에서 연결한 것이며, 주조금형(6)에 설치한 볼록부(6a)에 의해, 오목부 공간(3)을 주조로써 형성한 결과, 가공에 의한 제조시간을 단축할 수 있고, 또한, 비용 상승도 개선할 수 있다.
또한, 도 4는 냉각수 통로 형성용의 사중자(4), 배기포트 형성용의 사중자(7) 및 흡기포트 형성용의 사중자(8)를 도시하고 있다.
다음에, 본 발명의 제4실시형태(제5항과 관계되는 발명의 실시형태)에 대하여 설명한다.
이 제4실시형태에 있어서는, 도 5에 나타낸 바와 같이, 흡기포트(1a) 하부의 오목부 공간(3)을 흡기포트(1a) 또는 통내 직접 분사밸브(2)(또는 점화 플러그용 보스형상)를 따라서 보다 크게 형성한 것이며, 흡기포트(1a) 하부의 오목부 공간(3)을 충분히 확보할 수 있고, 냉각수 통로의 용적의 증대를 도모할 수 있으므로, 더욱 내노크성의 개선 및 기관 출력의 개선을 도모할 수 있다.
다음에, 본 발명의 제5실시형태(제6항과 관계되는 발명의 실시형태)에 대하여 설명한다.
이 제5실시형태에 있어서는, 사중자(4)에 의해 형성되는 냉각수 통로부(1d)를 흡기포트(1a) 하부를 피하여 설치하고, 흡기포트 하부에 오목부 공간(3)을 형성할 때, 상기 사중자(4)에 의해 형성되는 냉각수 통로부(1d)의 일부와 흡기포트(1a) 하부의 오목부 공간(3)의 일부를 실린더 헤드(1) 하면에 대하여 겹치도록 형성하며, 실린더 헤드(1) 하면과 수직인 방향으로 가공 방향을 설정한 드릴 등의 절삭 공구로 연통 구멍(1e)을 뚫어서 형성한 것이고, 연통 구멍(1e)이 실린더 헤드(1) 하면과 수직으로 형성되어 있으며, 마찬가지로 실린더 헤드(1) 하면과 수직으로 형성하는 헤드볼트 구멍 등과 동시 가공이 가능하게 되어 연통 구멍을 적당한 각도로 가공하는 경우와 비교할때, 가공테이블이 필요없게 되어 비용 감소를 도모할 수 있다.
또한, 본 발명은, 상기의 각 실시형태에 있어서 나타낸 통내 직접 분사밸브의 위치 또는 점화 플러그의 위치가 교체하더라도 같이 적용할 수 있고, 실시형태에 있어서 서술한 효과를 같은 형태로 하여 얻어진다.
예를 들면, 제2항과 관계되는 발명과 같이, 상술한 각 실시형태에 있어서의 점화 플러그와 통내 직접 분사밸브의 배치위치를 대신하여, 실린더 중앙부에 통내 직접 분사밸브를 배치하는 것과 동시에, 흡기포트의 하부에 점화 플러그를 배치해도 된다.
상술한 바와 같이, 제1항과 관계되는 발명에 의하면, 충분한 냉각수 통로를 형성할 수 있기 때문에, 주조 도중의 온수의 무게라든지 반송중의 진동 등으로 흡기포트 하부의 냉각수 통로 형성용의 사중자의 파손이 발생하지 않고, 실린더 헤드의 주조 품질을 높일 수 있는 동시에 일부의 사중자를 삭제할 필요도 없으므로, 냉각수 통로의 용적이 삭감되지 않으며, 내노킹성의 향상을 도모하여 기관 출력의 향상을 도모할 수 있다.
제2항과 관계되는 발명에 의하면, 통내 직접 분사밸브의 위치라든지 점화 플러그의 위치가 교체하더라도, 각 청구항과 관계되는 발명의 효과를 동일하게 얻어지는 제3항과 관계되는 발명에 의하면, 기계 가공 부분이 증가하여, 대량생산 정밀도가 향상되어 주조불량도 개선된다.
제4항과 관계되는 발명에 의하면, 가공에 의한 제조시간을 단축할 수 있고, 또한, 비용 상승도 개선할 수 있다.
제5항과 관계되는 발명에 의하면, 흡기포트 하부의 오목부 공간을 충분히 확보할 수 있고, 냉각수 통로의 용적의 증대를 도모할 수 있기 때문에, 보다 내노킹성의 개선 및 기관 출력의 개선을 도모할 수 있다.
제6항과 관계되는 발명에 의하면, 연통 구멍을 실린더 헤드 하면과 수직으로 형성하는 헤드볼트 구멍 등과 동시 가공하는 것이 가능하게 되어, 연통 구멍을 적당한 각도로 가공하는 경우와 비교할 때, 가공테이블이 필요없게 되어 비용감소를 도모할 수 있다.

Claims (6)

  1. 주조할 때에, 그 냉각수 통로의 일부를 사중자를 사용하여 형성하도록 한 불꽃 점화기관용 실린더 헤드에 있어서, 1개의 실린더에 대하여 각 2개의 흡기밸브와 배기밸브를 설치하고, 또한 실린더 중앙부에 점화 플러그를 배치하는 동시에, 흡기포트의 하부에 통내 직접 분사밸브를 배치하는 한편, 상기 사중자를 이용하여 형성하는 냉각수 통로의 일부를 상기 흡기포트 하부를 피하여 설치하고, 해당 흡기포트 하부에는 독립한 오목부 공간을 형성하고, 상기 사중자를 사용하여 형성되는 냉각수 통로의 일부와 상기 오목부 공간을 기계가공에 의해 관통 형성한 연통 구멍으로 연결하여 다기통의 냉각수 통로 전체를 형성하도록 한 것을 특징으로 하는 불꽃 점화기관용 실린더 헤드.
  2. 제1항에 있어서, 상기 점화 플러그와 통내 직접 분사 밸브의 설치위치를 대신하여, 실린더 중앙부에 통내 직접 분사밸브를 배치하는 동시에, 흡기포트의 하부에 점화 플러그를 배치한 것을 특징으로 하는 불꽃 점화기관용 실린더 헤드.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 오목부 공간을 기계 가공으로 형성한 것을 특징으로 하는 불꽃 점화기관용 실린더 헤드.
  4. 제3항에 있어서, 상기 오목부 공간을 연소실측의 주조 금형에 설치한 볼록부로써 형성한 것을 특징으로 하는 불꽃 점화기관용 실린더 헤드.
  5. 제3항에 있어서, 상기 오목부 공간을 흡기포트, 통내 직접 분사밸브 혹은 점화 플러그용 보스형상에 따라서 크게 형성한 것을 특징으로 하는 불꽃 점화 기관용 실린더 헤드.
  6. 제3항에 있어서, 상기 사중자를 사용하여 형성하는 냉각수 통로의 일부와 상기 오목부 공간의 일부를 실린더 헤드 하면에 대하여 겹치도록 형성하고, 실린더 헤드 하면과 수직 방향으로 가공 방향을 설정한 기계 가공구로서 연통 구멍을 가공하도록 한 것을 특징으로 하는 불꽃 점화기관용 실린더 헤드.
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