KR100916787B1 - 실린더 헤드 및 배기 시스템 - Google Patents

Abstract

실린더 헤드 및 배기 시스템에 관한 것으로 엔진에 구비된 실린더 헤드, 상기 실린더 헤드 내에 형성된 배기 포트 입구부, 상기 배기 포트 입구부와 연결되어 상기 실린더 헤드 내에 형성된 배기 포트부를 포함한다.

실린더 헤드, 배기 포트

Description

실린더 헤드 및 배기 시스템{CYLINDER HEAD AND EXHAUST SYSTEM}

본 발명은 실린더 헤드 및 배기 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 실린더 헤드에 배기 시스템을 구성하여 냉각 효과가 향상되고, 생산 과정을 단축할 수 있는 실린더 헤드 및 배기 시스템에 관한 것이다.

통상적인 차량용 엔진은 내연기관(internal combustion engine)으로서, 실린더 내에서 연소된 배기가스의 배출을 위한 시스템을 갖추고 있고, 이를 배기 시스템이라고 한다.

통상적인 배기 시스템에 따르면, 실린더의 배기가스가 실린더 헤드를 통해 배출되도록, 실린더 헤드 내에는 배기 포트가 형성되어 있다. 다기통 엔진의 다수의 배기 포트로부터 배출되는 배기가스는 배기 매니폴드(exhaust manifold)를 통해 집합되어 촉매 컨버터(catalytic converter)에 공급된다.

통상적으로 배기 매니폴드는 실린더 헤드 일측에 플랜지를 통하여 장착되어 엔진 각 연소실로부터 배출되는 배기가스를 각각의 포트(Port)에 연결된 각각의 런너와 일체로 구성된 배기관을 통하여 집합되어 촉매 컨버터 측으로 배출된다.

이러한 배기 매니폴드는, 통상적으로 엔진과는 별도의 부재로 제작되어 엔진 에 볼트 등으로 결합된다. 다수의 배기 포트를 하나의 촉매 컨버터에 연결하는 배기 매니폴드는, 그 부피를 많이 차지하게 된다. 아울러, 엔진 성능 개선을 위해 단계적으로 배기 매니폴드의 유로를 합류시키고자 할 경우에 배기 매니폴드의 외형이 복잡하게 되여 엔진에 볼트결합하기가 힘들게 되는 경우가 있다.

즉, 실린더의 러너들이 각각 하나의 배기관에서 합류하여 촉매 컨버터에 연결된다. 그런데, 이러한 합류방식에 의해 배기 매니폴드는 그 구조가 복잡해지게 되며, 각 런너와 배기관의 간섭에 의해서 상기 플랜지의 장착홀에 볼트 체결이 어려워지게 되는 문제가 발생하기도 한다.

아울러, 실린더에서 배출되는 배기가스는 매우 고온이다. 따라서 이러한 배기가스가 처음 통과하게 되는 실린더 헤드에는 워터재킷이 형성되어 실린더 헤드가 과열되지 않도록 하고 있다.

그런데, 배기 매니폴드는 외부에 노출되어 있고 엔진과는 별도의 부재로 형성되므로, 워터 재킷 등으로 냉각시키지 못하고, 단지 공기의 흐름을 통해 냉각시키고 있다.

실린더로부터 촉매 컨버터에 이르기까지 배기가스가 배출되기 위한 배기 시스템을 기구적으로 컴팩트하게 형성할 수 있다면, 엔진룸 공간을 효율적으로 활용할 수 있게 된다. 또한, 촉매 컨버터에 이르기까지 배기가스의 온도를 큰 폭으로 떨어지지 않으면서도 내구성을 향상할 수 있는 배기 시스템을 제공한다면, 이는 엔진의 성능과 내구성을 함께 향상할 수 있을 것이 기대되는 것이다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 엔진의 성능과 엔진룸의 공간활용도를 향상할 수 있는 다기통 엔진의 실린더 헤드 및 배기 시스템을 제공하는 것이다.

또한, 배기 매니폴드가 최소한의 곡률을 가지며 서로 합체하여 열 피로 현상에 의한 균열을 방지할 수 있고, 최소의 워터 자켓으로 충분한 냉각을 확보하는 것을 목적으로 한다.

또한, 간단한 구성으로 생산성을 향상할 수 있는 실린더 헤드 및 배기 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 실시예에 의한 실린더 헤드 및 배기 시스템은 엔진에 구비된 실린더 헤드, 상기 실린더 헤드 내에 형성된 배기 포트 입구부, 상기 배기 포트 입구부와 연결되어 상기 실린더 헤드 내에 형성된 배기 포트부를 포함할 수 있다.

상기 엔진은 6기통 엔진이고, 상기 배기 포트 입구부는 제1,2,3,4,5,6 배기포트 입구로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 배기 포트부는 상기 제1,2,3,4,5,6 배기 포트 입구와 각각 연결되는 제1,2,3,4,5,6 배기 포트를 포함할 수 있다.

상기 제1,2 배기 포트는 서로 연결되어 제1 연결부를 형성하고, 상기 제5,6 배기 포트는 서로 연결되어 제2 연결부를 형성하고, 상기 제1 연결부는 상기 제3 배기 포트와 연결되고, 상기 제2 연결부는 상기 제4 배기 포트와 연결될 수 있다.

상기 제1 연결부와 상기 제2 연결부는 설정 길이로 이격되어 형성되어 배기 플렌지를 형성할 수 있다.

상기 설정 길이는 3mm 내지 15mm로 할 수 있다.

상기 제1 연결부와 상기 제2 연결부는 상기 실린더 헤드에서 설정 각도로 구부러져 연장 형성될 수 있다.

상기 설정 각도는 30°지 60°하는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 실린더 헤드 및 배기 시스템에 의하면, 엔진의 성능과 엔진룸의 공간활용도를 향상할 수 있는 다기통 엔진의 실린더 헤드 및 배기 시스템을 제공한다.

또한, 배기 포트가 최소한의 곡률을 가지며 서로 합체하여 열 피로 현상에 의한 균열을 방지할 수 있고, 최소의 워터 자켓으로 충분한 냉각을 확보할 수 있다.

또한, 간단한 구성으로 생산성을 향상할 수 있는 실린더 헤드 및 배기 시스템을 제공할 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 실린더 헤드 및 배기 시스템의 배기 포트부의 구성을 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 의한 실린더 헤드 및 배기 시스템의 실린더 헤드를 나타내는 평면 단면도이며, 도 3는 본 발명의 실시예에 의한 실린더 헤드 및 배기 시스템의 측면 일부 단면도이다.

도1 내지 도3을 참조하며, 본 발명의 실시예에 의한 실린더 헤드 및 배기 시스템은 엔진(10)에 구비된 실린더 헤드(100), 상기 실린더 헤드(100) 내에 형성된 배기 포트 입구부, 상기 배기 포트 입구부와 연결되어 상기 실린더 헤드 내에 형성된 배기 포트부(200)를 포함한다.

상기 엔진(10)은 6기통 엔진이고, 상기 배기 포트 입구부는 제1,2,3,4,5,6 배기 포트 입구(110),(120),(130),(140),(150),(160)로 형성된다.

상기 배기 포트부(200)는 상기 제1,2,3,4,5,6 배기 포트 입구(110),(120),(130),(140),(150),(160)와 각각 연결되는 제1,2,3,4,5,6 배기 포트(210),(220),(230),(240),(250),(260)를 포함한다.

상기 제1,2 배기 포트(210),(220)는 서로 연결되어 제1 연결부(270)를 형성하고, 상기 제5,6 배기 포트(250),(260)는 서로 연결되어 제2 연결부(280)를 형성하고, 상기 제1 연결부(270)는 상기 제3 배기 포트(230)와 연결되고, 상기 제2 연결부(280)는 상기 제4 배기 포트(240)와 연결된다.

상기 제1,2 배기 포트(210),(220)와 상기 제3 배기 포트(230)가 부드럽게 연결되어 열응력에 의한 변형을 최소화 할 수 있다.

상기 제5,6 배기 포트(250),(260)와 상기 제4 배기 포트(240)가 부드럽게 연결되어 열응력에 의한 변형을 최소화 할 수 있으며, 이러한 구성에 의하여 실린더 헤드 내에 워터 자켓의 설계가 용이해 질 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시예에 의한 실린더 헤드 및 배기 시스템의 플렌지의 구성을 나타내는 도면이다.

도4를 참조하면,상기 제1 연결부(270)와 상기 제2 연결부(280)는 설정 길이로 이격되어 형성되어 배기 플렌지(300)를 형성하며, 상기 설정 길이는 3mm 내지 15mm로 한다.

도시된 바와 같이 일자형의 플렌지 구조로 하여 배기 포트의 직경 증대가 가능하고 내구성을 향상시킬 수 있다.

상기 제1 연결부(270)와 상기 제2 연결부(280)는 상기 실린더 헤드(100)에서 설정 각도로 구부러져 연장 형성될 수 있으며, 상기 설정 각도는 30°내지 60°로 한다.

상기 구성은 출구부의 배기 유로가 급격히 변하지 않는 구성으로 구조가 단순하며 촉매의 장착이 용이해지고, 중량 저감이 가능해진다.

도 5는 본 발명의 실시예에 의한 실린더 헤드 및 배기 시스템의 배기 포트부의 제작을 위한 금형을 도시한 도면이다.

도5에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 의한 실린더 헤드 및 배기 시스템의 배기 포트부는 구성이 단순하고 1개 뱅크에 대하여 동일 금형에서 코어 제작이 가능하며, 쉽게 금형에 취부할 수 있는 구조를 가지게 된다.

따라서, 생산성 증대 및 금형 비용이 절감될 수 있다.

이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 실린더 헤드 및 배기 시스템의 배기 포트부의 구성을 나타내는 도면이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 의한 실린더 헤드 및 배기 시스템의 실린더 헤드를 나타내는 평면 단면도이다.

도 3는 본 발명의 실시예에 의한 실린더 헤드 및 배기 시스템의 측면 일부 단면도이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 의한 실린더 헤드 및 배기 시스템의 플렌지의 구성을 나타내는 도면이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 의한 실린더 헤드 및 배기 시스템의 배기 포트부의 제작을 위한 금형을 도시한 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: 엔진 100: 실린더 헤드

110: 제1 배기 포트 입구 120: 제2 배기 포트 입구

130: 제3 배기 포트 입구 140: 제4 배기 포트 입구

150: 제5 배기 포트 입구 160: 제6 배기 포트 입구

200: 배기 포트부 210: 제1 배기 포트

220: 제2 배기 포트 230: 제3 배기 포트

240: 제4 배기 포트 250: 제5 배기 포트

260: 제6 배기 포트 270: 제1 연결부

280: 제2 연결부 300: 배기 플렌지

401: 배기 포트 금형

Claims (8)

1. 엔진에 구비된 실린더 헤드;

   상기 실린더 헤드 내에 형성된 배기 포트 입구부;

   상기 배기 포트 입구부와 연결되어 상기 실린더 헤드 내에 형성된 배기 포트부;

   를 포함하며,

   상기 엔진은 6기통 엔진이고, 상기 배기 포트 입구부는 제1,2,3,4,5,6 배기포트 입구로 형성되고,

   상기 배기 포트부는 상기 제1,2,3,4,5,6 배기 포트 입구와 각각 연결되는 제1,2,3,4,5,6 배기 포트를 포함하되,

   상기 제1,2 배기 포트는 서로 연결되어 제1 연결부를 형성하고,

   상기 제5,6 배기 포트는 서로 연결되어 제2 연결부를 형성하고,

   상기 제1 연결부는 상기 제3 배기 포트와 연결되고,

   상기 제2 연결부는 상기 제4 배기 포트와 연결되는 것을 특징으로 하는 실린더 헤드 및 배기 시스템.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에서,

   상기 제1 연결부와 상기 제2 연결부는 설정 길이로 이격되어 형성되어 배기 플렌지를 형성하는 것을 특징으로 하는 실린더 헤드 및 배기 시스템.
6. 제5항에서,

   상기 설정 길이는 3mm 내지 15mm인 것을 특징으로 하는 실린더 헤드 및 배기 시스템.
7. 제1항에서,

   상기 제1 연결부와 상기 제2 연결부는 상기 실린더 헤드에서 설정 각도로 구부러져 연장 형성되는 것을 특징으로 하는 실린더 헤드 및 배기 시스템.
8. 제7항에서,

   상기 설정 각도는 30°내지 60°인 것을 특징으로 하는 실린더 헤드 및 배기 시스템.

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