KR100808670B1 - 엔진의 실린더 헤드 개조 방법 및 이 방법에 의해 개조된실린더 헤드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엔진의 실린더 헤드 개조 방법 및 이 방법에 의해 개조된 실린더 헤드에 관한 것으로, 본 발명에 따라 디젤 엔진으로부터 LPG 또는 CNG 엔진으로 개조된 실린더 헤드(4)는 실린더 블록(1)과 접촉하여 연소실(3)을 형성시키는 하단면(8)이 수평면으로 형성되어 있으며, 상기 수평 하단면(8)에 흡배기 밸브(5,6)의 밸브헤드(9,10)가 설치되어 상하로 작동하는 작동공간(11)과 점화플러그(7)에서 발생되는 불꽃이 튕기는 불꽃 확산 공간(12)만 형성된 구조로 이루어져, LPG 또는 CNG 엔진의 연소실을 최소화시켜서 압축비를 최대화 시킬 수 있으므로, 엔진의 연소 효율을 증대시키는 효과를 얻을 수 있게 된다.

또한, 불꽃의 점화가 피스톤(2)의 상부 공간인 연소실(3)의 내부에서 직접 이루어지기 때문에 불완전 연소 등에 의한 출력 저하를 방지할 수 있는 것이다.

이를 위하여 본 발명은, 디젤 엔진 실린더 헤드의 연료를 분사하는 인젝터를 제거한 다음 인젝터가 삽입된 홈과 인젝터의 앞쪽에 형성된 연료분사공간을 실린더 헤드의 재질과 동일한 재질로 메꾸는 과정; 메꿔진 연료분사공간의 위치에 반구형의 불꽃 확산 공간을 형성한 다음 실리더 헤드의 상부로부터 불꽃 확산 공간까지 점화 플러그 삽입홈을 형성하는 과정; 점화 플러그 삽입홈에 점화 플러그를 삽입하여 불꽃 확산 공간을 통해 실린더 블록의 연소실의 상부에 최대한 근접하여 장착하는 과정;으로 구성되며, 또한, 위의 방법에 의하여 개조되면서, 엔진의 피스톤(2)이 내장되어 상하 왕복 이동하는 실린더 블록(1)의 상단에 장착되어, 흡배기 밸 브(5,6)와 점화 플러그(7)가 내장된 구조로 이루어진 엔진의 실린더 헤드에 있어서,

상기 흡배기 밸브(5,6)와 점화 플러그(7)가 설치되는 실린더 헤드(4)의 하단면(8)이 수평단면으로 이루어지면서, 상기 실린더 헤드(4)의 수평단면(8)에 흡배기 밸브(5,6)의 밸브헤드(9,10)가 작동할 수 있는 작동공간(11)과 상기 점화 플러그(7)의 불꽃이 확산되는 불꽃 확산 공간(11)만이 형성되도록 구성된다.

가솔린 또는 LPG엔진, 실린더 헤드, 연소실

Description

엔진의 실린더 헤드 개조 방법 및 이 방법에 의해 개조된 실린더 헤드{Method of alternating cylinder head and an alternated cylinder head}

도 1은 본 발명에 따라서 디젤 엔진에서 LPG 또는 CNG 엔진으로 개조된 실린더 헤드에 대한 단면도,

도 2는 본 발명에 따라 개조된 실린더 헤드에 대한 흡배기 밸브의 설치상태를 나타낸 단면도,

도 3은 본 발명에 따라 개조된 실린더 헤드에 대한 점화플러그의 설치상태를 나타내 단면도,

도 4는 일반적인 디젤 엔진의 구조를 나타낸 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호설명

1 - 실린더 블록 2 - 피스톤

3 - 연소실 4 - 실린더 헤드

5 - 흡기 밸브 6 - 배기 밸브

7 - 점화 플러그 8 - 하단면

9 - 밸브 헤드 10 - 밸브 헤드

11 - 작동공간 12 - 불꽃 확산공간

본 발명은 디젤 엔진을 LPG 또는 CNG 엔진으로 개조하는 것에 관한 것으로, 특히 개조된 엔진의 연비와 출력을 향상시킬 수 있게 실린더 헤드의 구조를 개선시킨 엔진의 실린더 헤드 개조 방법 및 이 방법에 의해 개조된 실린더 헤드에 관한 것이다.

일반적으로 내연기관은 사용 연료의 종류에 따라 가솔린 또는 LPG 엔진과 디젤 엔진으로 구별 지워지는데, 이들 가솔린 또는 LPG 엔진과 디젤 엔진은 모두 피스톤이 상하 이동하도록 설치된 실린더 블록 위에 엔진의 상단을 이루면서 각종 밸브 등이 장착되는 실린더 헤드가 설치된 구조로 이루어져 있다.

한편, 휘발유를 연료로 사용하는 가솔린 또는 LPG 엔진은 공기와 연료가 혼합된 혼합기를 사용하면서 혼합기를 압축시킨 다음 연료 스파크 플러그를 사용하여 압축된 혼합기에 전기 스파크를 발생시킴으로써, 혼합기를 연소시켜 동력을 얻도록 되어 있다.

이에 비하여 연소점이 휘발유보다 상대적으로 낮은 디젤유를 연료로 사용하는 디젤 엔진은 공기를 고압으로 압축시킨 다음, 고압의 공기 속에 연료를 분사하여 연소시킴으로써 동력을 얻도록 되어 있다.

일반적인 디젤 엔진의 구조는 도 4에 도시한 바와 같이, 가솔린 또는 LPG 엔 진에서와 같이 연소홈을 갖추고 있지 아니한 실린더 헤드(100)에 흡배기 밸브(110,120)가 실린더 블록(200)의 연소실(220)의 상부에 근접하게 설치되어 있고, 또한 연료를 분사하는 인젝터(140)가 설치되어 있는 한편, 상기 인젝터(140)의 앞쪽에 연료 분사공간(130)이 마련된 구조로 되어 있다.

또한, 실린더 블록(200)은 피스톤(210)이 연소실(220)에서의 폭발력에 의하여 왕복 운동하는 구조로 되어 있다.

최근에는 이러한 디젤 엔진의 미세 분진에 의하여 환경오염이 심하게 발생하게 되므로, 이들 디젤 엔진을 친환경적인 LPG 또는 CNG 엔진으로의 개조를 정책적으로 장려하고 있다.

그런데, 디젤 엔진을 LPG 또는 CNG 엔진으로 개조함에 있어서 가장 큰 문제점은 출력이 현저히 저하됨과 아울러 연비가 크게 나빠지는 결과를 초래하게 되므로 차량 소유주로 하여금 엔진의 개조를 망설이게 하는 문제점이 있다.

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 극복하기 위하여, 디젤 엔진을 LPG 또는 CNG 엔진으로 개조하는 경우 실린더 헤드의 구조를 변경하여 연료의 연소효율을 높이고 출력을 증대시킬 수 있게 한 엔진의 실린더 헤드 개조 방법 및 이 방법에 의해 개조된 실린더 헤드를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 엔진의 실린더 헤드 개조 방법 은,

디젤 엔진 실린더 헤드의 연료를 분사하는 인젝터를 제거한 다음 인젝터가 삽입된 홈과 인젝터의 앞쪽에 형성된 연료분사공간을 실린더 헤드의 재질과 동일한 재질로 메꾸는 과정;

메꿔진 연료분사공간의 위치에 반구형의 불꽃 확산 공간을 형성한 다음 실리더 헤드의 상부로부터 불꽃 확산 공간까지 점화 플러그 삽입홈을 형성하는 과정;

점화 플러그 삽입홈에 점화 플러그를 삽입하여 불꽃 확산 공간을 통해 실린더 블록의 연소실의 상부에 최대한 근접하여 장착하는 과정;으로 구성된다.

또한, 상기 엔진의 실린더 헤드 개조 방법에 의해 개조된 실린더 헤드는, 엔진의 피스톤(2)이 내장되어 상하 왕복 이동하는 실린더 블록(1)의 상단에 장착되어, 흡배기 밸브(5,6)와 점화 플러그(7)가 내장된 구조로 이루어진 엔진의 실린더 헤드에 있어서,

상기 흡배기 밸브(5,6)와 점화 플러그(7)가 설치되는 실린더 헤드(4)의 하단면(8)이 수평단면으로 이루어지면서, 상기 실린더 헤드(4)의 수평단면(8)에 흡배기 밸브(5,6)의 밸브헤드(9,10)가 작동할 수 있는 작동공간(11)과 상기 점화 플러그(7)의 불꽃이 확산되는 불꽃 확산 공간(12)만이 형성된다.

이러한 구조로 이루어진 본 발명은 실린더 블록의 연소실과 마주하는 실린더 헤드의 하단면이 수평으로 형성되어 실린더 헤드에 별도의 연소공간이 형성되어 있지 않게 함으로써, 연소실의 체적을 최소화시켜 줄 수 있게 되어 혼합기의 압축 비 율을 최대한으로 높일 수가 있으므로 최대한의 연소효율을 얻을 수 있는 것이다.

또한, 점화플러그와 피스톤이 최근접 거리를 갖도록 실린더 헤드를 구성함으로써 원하는 시점에서 정확한 폭발을 이루도록 한다.

이하 본 발명을 첨부한 예시도면을 참조하여 자세히 설명한다.

도면 1은 본 발명에 의하여 디젤 엔진을 LPG 또는 CNG 엔진으로 개조한 상태를 보인 단면도이다.

개조하는 과정을 설명하면, 먼저 도 4에서와 같이 디젤 엔진의 실린더 헤드(100)의 연로 노즐인 인젝터(140)를 제거한 다음 인젝터(140)가 장착된 홈과 그 인젝터(130)의 앞쪽에 형성되어 있는 연료분사공간을 메꾸게 되는데, 이때 메꾸는 재질은 실린더 헤드(100)와 동일한 재질로 함이 바람직하다.

따라서, 실린더 헤드(100)는 흡배기 밸브(110,120)만이 남아 있는 상태가 된다.

이후, 도 1과 같아 연료분사공간이 위치한 실린더 헤드(4)의 저면에 반구형의 불꽃 확산 공간(12)을 형성하게 되는데, 이 불꽃 확산 공간(12)은 점화플러그(7)로부터 발생된 불꽃이 실린더 블록(1)의 연소실(3)로 확산될 수 있도록 하는 최소한의 공간만을 가지도록 형성되며, 또한 불꽃의 확신이 원활하게 이루어지도록 하기 위하여 반구의 형태로 됨이 바람직하다.

불꽃 확산 공간(12)이 형성된 다음 실리더 헤드(4)의 상부로부터 불꽃 확산 공간(12)까지 드릴링에 의하여 점화 플러그 삽입홈을 형성하게 되고, 그 점화 플러그 삽입홈에 점화 플러그(7)를 삽입하여 불꽃 확산 공간(12)을 통해 노출되도록 장착한다.

이때, 실린더 블록(1)의 연소실(3)에서 불꽃이 바로 점화가 이루어질 수 있도록 하기 위하여 실린더 블록(1)의 연소실(3)의 상부에 최대한 근접하도록 점화 플러그(7)를 장착하여야 한다.

이는 곧, 종래의 LPG 또는 CNG 엔진에서와 같이 부연소실에서 불꽃의 점화가 이루어지는 경우 그 체적에 의하여 출력 및 연비 효율이 떨어졌으나, 본 발명에서는 부연소실을 없애고 곧바로 실린더 블록(1)의 연소실(3)에서 점화가 이루어질 수 있도록 하여 출력 및 연비 효율을 높이는 것이다.

즉, 부연소실을 구비하여 이 곳에 점화플러그가 장착되는 경우 점화플러그로부터 발생된 불꽃이 연소실 내로 확산되는 시간이 오래 걸리기 때문에 출력이 떨어지고 그만큼 연비가 좋지 않게 되는 것이다.

그러나, 본 발명에서는 부연소실을 없애고 실린더 헤드의 하부면에 점화플러그가 최대한 근접하도록 장착함으로써 불꽃확산의 시간을 줄이게 되어 출력과 연비를 향상시키는 것이다.

도면 2는 본 발명에 의해 개조된 LPG 또는 CNG 엔진의 실린더 헤드에 대한 점화플러그의 설치상태를 나타내 단면도이며, 도면 3은 실린더 헤드에 대한 흡배기 밸브의 설치상태를 나타낸 단면도로서, 이들 도면에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따라 개조된 엔진은, 실린더 블록(1)의 내부에 피스톤(2)이 상하 왕복이동하면서 연료와 공기가 혼합된 혼합기가 연소되는 연소실(3)이 형성되어 있고, 상기 실린더 블록(1)의 위쪽에 실린더 헤드(4)가 결합되어 있다.

그리고, 상기 실린더 헤드(4)에는 도면 1에 도시한 바와 같이, 공기를 흡입하는 흡기밸브(5)와 연소된 공기를 배출하는 배기밸브(6)가 설치되어 있고, 상기 공기와 함께 투입되어 혼합되는 연료를 점화시키는 점화플러그(7)가 설치되어 있다.

한편, 본 발명에 따라 개조된 엔진의 실린더 헤드는 상기 흡배기 밸브(5,6)와 점화플러그(7)가 설치되는 실린더 헤드(4)의 하단면(8)이 수평면으로 이루어져 있다.

그리고, 도면 2와 도면 3에 도시한 바와 같이, 상기 실린더 헤드(4)의 수평 하단면(8)에 흡배기 밸브(5,6)의 밸브헤드(9,10)가 설치 작동할 수 있는 작동공간(11)이 형성되어 있는 한편, 상기 실린더 헤드의 수평 하단면(8)에 점화플러그(7)로부터 발생된 불꽃이 연소실(3)로 확산되기 위한 불꽃 확산 공간(12)만이 형성된 구조로 이루어져 있다.

즉, 본 발명에 따른 엔진의 실린더 헤드(4)의 수평 하단면(8)은 상기 밸브 헤드(9,10)의 작동공간(11)과 점화 플러그(7)의 불꽃 확산 공간(12) 만을 제외한 나머지 부분은 전부 도면 1에 도시하여 나타낸 바와 같이 수평면의 상태로 이루어져 있는 것이다.

이러한 구조로 이루어진 본 발명에 의해 개조된 엔진은 실린더 헤드(4)의 하단면(8)이 작동공간(11)과 블꽃 확산 공간(12)만을 제외한 나머지 부분이 수평으로 이루어져 있기 때문에, 실린더 블록(1)의 피스톤(2)이 상사점 쪽으로 밀고 올라 왔을 때, 연소실(3)의 공간을 최소화되어지게 된다.

이는 곧, 점화플러그(7)와 피스톤이 압축되었을 때 피스톤의 상단부와 최근접 거리를 갖도록 함으로써 폭발력을 증대시킴과 아울러 정확한 시점에 폭발이 이루어질 수 있도록 하는 것이다.

따라서, 본 발명에 따른 실린더 헤드(4)를 갖춘 엔진은 연소실(3)의 최적을 최소한으로 만들 수가 있기 때문에, 연소실(3)의 내부로 유입된 혼합기를 일반적인 가솔린 또는 LPG 엔진에 비하여 더 고효율로 압축시킬 수가 있어 연소효율을 증대시킬 수가 있는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따라 디젤 엔진으로부터 LPG 또는 CNG 엔진으로 개조된 실린더 헤드(4)는 실린더 블록(1)과 접촉하여 연소실(3)을 형성시키는 하단면(8)이 수평면으로 형성되어 있으며, 상기 수평 하단면(8)에 흡배기 밸브(5,6)의 밸브헤드(9,10)가 설치되어 상하로 작동하는 작동공간(11)과 점화플러그(7)에서 발생되는 불꽃이 튕기는 불꽃 확산 공간(12)만 형성된 구조로 이루어져, LPG 또는 CNG 엔진의 연소실을 최소화시켜서 압축비를 최대화 시킬 수 있으므로, 엔진의 연소 효율을 증대시키는 효과를 얻을 수 있게 된다.

또한, 불꽃의 점화가 피스톤(2)의 상부 공간인 연소실(3)의 내부에서 직접 이루어지기 때문에 불완전 연소 등에 의한 출력 저하를 방지할 수 있는 것이다.

Claims (2)

1. 디젤 엔진 실린더 헤드의 연료를 분사하는 인젝터를 제거한 다음 인젝터가 삽입된 홈과 인젝터의 앞쪽에 형성된 연료분사공간을 실린더 헤드의 재질과 동일한 재질로 메꾸는 과정;

   메꿔진 연료분사공간의 위치에 반구형의 불꽃 확산 공간을 형성한 다음 실린더 헤드의 상부로부터 불꽃 확산 공간까지 점화 플러그 삽입홈을 형성하는 과정;

   점화 플러그 삽입홈에 점화 플러그를 삽입하여 불꽃 확산 공간을 통해 실린더 블록의 연소실의 상부에 최대한 근접하여 장착하는 과정;으로 구성된 것을 특징으로 하는 엔진의 실린더 헤드 개조 방법.
2. 제 1 항의 디젤 엔진의 실린더 헤드 개조 방법에 의해 개조되면서, 엔진의 피스톤(2)이 내장되어 상하 왕복 이동하는 실린더 블록(1)의 상단에 장착되어, 흡배기 밸브(5,6)와 점화 플러그(7)가 내장된 구조로 이루어진 엔진의 실린더 헤드에 있어서,

   상기 흡배기 밸브(5,6)와 점화 플러그(7)가 설치되는 실린더 헤드(4)의 하단면(8)이 수평단면으로 이루어지면서, 상기 실린더 헤드(4)의 수평단면(8)에 흡배기 밸브(5,6)의 밸브헤드(9,10)가 작동할 수 있는 작동공간(11)과 상기 점화 플러그(7)의 불꽃이 확산되는 불꽃 확산 공간(12)만이 형성되도록 구성된 것을 특징으로 하는 엔진의 실린더 헤드.

Images