KR100936980B1

KR100936980B1 - Cylinder Head

Info

Publication number: KR100936980B1
Application number: KR1020070118613A
Authority: KR
Inventors: 김건태
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아자동차주식회사
Priority date: 2007-11-20
Filing date: 2007-11-20
Publication date: 2010-01-15
Also published as: KR20090052082A

Abstract

본 발명은 실린더 블록의 워터자켓 출구를 통하여 공급되는 냉각수를 기통별 하부 워터자켓을 통하여 일체형 상부 워터자켓으로 공급되도록 함으로써 비교적 열적 응력의 집중도가 높은 실린더 헤드 하부의 기통별 열적 밸런스를 유지하며, 냉각수의 유속을 유지하여 냉각효율을 높이도록 하는 듀얼 쿨링용 실린더 헤드를 제공한다.According to the present invention, the coolant supplied through the water jacket outlet of the cylinder block is supplied to the integrated upper water jacket through the lower water jacket for each cylinder to maintain the thermal balance for each cylinder of the lower cylinder head with a high concentration of thermal stress. It provides a dual cooling cylinder head to maintain the flow rate of the to increase the cooling efficiency.

실린더 헤드, 상부 워터자켓, 하부 워터자켓 Cylinder Head, Upper Water Jacket, Lower Water Jacket

Description

Cylinder Head for Dual Cooling {Cylinder Head}

본 발명은 듀얼 쿨링용 실린더 헤드에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 실린더 블록의 워터자켓 출구를 통하여 공급되는 냉각수를 기통별 하부 워터자켓을 통하여 일체형 상부 워터자켓으로 공급되도록 함으로써 비교적 열적 응력의 집중도가 높은 실린더 헤드 하부의 기통별 열적 밸런스를 유지하며, 냉각수의 유속을 유지하여 냉각효율을 높이도록 하는 듀얼 쿨링용 실린더 헤드에 관한 것이다. The present invention relates to a dual cooling cylinder head, and more particularly, by allowing the cooling water supplied through the water jacket outlet of the cylinder block to be supplied to the integrated upper water jacket through the lower water jacket for each cylinder, the concentration of relatively high thermal stress is high. The present invention relates to a dual cooling cylinder head which maintains a thermal balance for each cylinder under the cylinder head and maintains a flow rate of cooling water to increase cooling efficiency.

일반적으로 엔진의 연소실에서 발생한 열의 일부는 실린더 헤드와 실린더 블록, 흡배기 밸브 및 피스톤 등에 흡수된다. In general, part of the heat generated in the combustion chamber of the engine is absorbed in the cylinder head, the cylinder block, the intake and exhaust valves and the piston.

이들 구성 부품은 그 온도가 과도하게 상승되면, 열변형이 일어나거나 실린더 내벽의 유막이 파괴되어 윤활 불량현상이 일어나게 되고, 이로 인한 열적 장애가 발생하게 된다. When the temperature of these components is excessively increased, thermal deformation occurs or the oil film on the inner wall of the cylinder is destroyed, resulting in poor lubrication, resulting in thermal failure.

상기한 엔진의 열적 장애는 연소불량, 노킹 혹은 프리 이그니션과 같은 이상연소를 일으켜서 피스톤이 용손되는 등의 중대한 손상을 줄뿐만 아니라 열효율도 저하되고, 출력도 저하하게 되는 문제점이 있다. 반대로, 엔진의 과도한 냉각은 출력, 연비의 악화 및 실린더의 저온 마모 등 문제점이 있어, 냉각수 온도를 적정하 게 제어할 필요가 있다.The thermal disturbance of the engine may cause abnormal combustion, such as poor combustion, knocking or free ignition, thereby causing serious damages such as piston damage, as well as lowering thermal efficiency and lowering power. On the contrary, excessive cooling of the engine has problems such as deterioration of output, fuel economy, and low temperature wear of the cylinder, and it is necessary to properly control the cooling water temperature.

이러한 측면에서, 도 1에서 도시한 바와 같은. 엔진의 실린더 헤드(101)는, 도 2와 도 3에서 도시한 바와 같이, 그 내부에 일체형 워터자켓(103)을 형성하여 연소실에 대응하는 스파크 플러그(미도시; Spark plug) 주변이나 배기포트, 밸브시트 주위 등의 금속면 온도를 낮추도록 냉각수를 순환하게 된다.In this respect, as shown in FIG. 1. As shown in FIGS. 2 and 3, the cylinder head 101 of the engine has an integral water jacket 103 formed therein to surround a spark plug (not shown) or an exhaust port corresponding to a combustion chamber. The cooling water is circulated to lower the temperature of the metal surface such as around the valve seat.

여기서, 상기 도 3은 종래 기술에 따른 실린더 헤드에 적용되는 워터자켓의 형상을 코어(105)의 형상으로 표현한 사시도이다.3 is a perspective view showing the shape of the water jacket applied to the cylinder head according to the prior art in the shape of the core 105.

그러나 상기한 바와 같은 종래의 실린더 헤드(101)는 그 내부의 워터자켓(103) 구조가 일체형으로 형성되어 연소실에 대응하는 실린더 헤드(101)의 하부(U)에 대하여 냉각작용의 효과가 다소 미흡한 단점이 있다. However, the conventional cylinder head 101 as described above has a structure in which the water jacket 103 therein is integrally formed, and thus the cooling effect is somewhat insufficient for the lower portion U of the cylinder head 101 corresponding to the combustion chamber. There are disadvantages.

즉, 상용 디젤엔진에서는 주로 써모스탯의 위치를 출구방식으로 적용함으로서, 실린더 블록을 쿨링시키고 실린더 헤드(101)로 상승되는 냉각수가 실린더 헤드(101) 후방부에서 전방부로 냉각수 흐름을 형성하게 된다. That is, in a commercial diesel engine mainly by applying the position of the thermostat as the outlet method, the coolant that cools the cylinder block and rises to the cylinder head 101 forms a coolant flow from the rear portion of the cylinder head 101 to the front portion.

이런 경우, 상기 연소실 내부의 폭발에 의해 발생되는 고온의 영향을 많이 받은 실린더 헤드(101)의 하부(U)에는 상부와 냉각수의 온도차를 형성하게 되며, 더욱이 기통별로는 상부와 하부의 냉각수 온도차가 더욱 심해져 실린더 헤드에 열적 응력을 증대시키게 된다. In this case, the lower portion U of the cylinder head 101 affected by the high temperature generated by the explosion inside the combustion chamber forms a temperature difference between the upper portion and the cooling water, and, in addition, the cooling water temperature difference between the upper portion and the lower portion is further increased. It becomes severe and increases the thermal stress on the cylinder head.

이러한 실린더 헤드(101)의 열적 응력의 증대는 국부적인 엔진 과열의 원인이 되며, 심할 경우에는 실린더 헤드(101)에 미세 크랙을 유발하며, 실린더 헤더 파손의 주요 원인이 되는 문제점을 내포하고 있다. The increase in the thermal stress of the cylinder head 101 causes local engine overheating and, in severe cases, causes fine cracks in the cylinder head 101, and includes a problem that is a major cause of damage to the cylinder header.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 실린더 블록의 워터자켓 출구를 통하여 공급되는 냉각수를 기통별 하부 워터자켓을 통하여 일체형 상부 워터자켓으로 공급되도록 함으로써 비교적 열적 응력의 집중도가 높은 실린더 헤드 하부의 기통별 열적 밸런스를 유지하며, 냉각수의 유속을 유지하여 냉각효율을 높이도록 하는 듀얼 쿨링용 실린더 헤드를 제공하는 것이다. Therefore, the present invention has been invented to solve the above problems, an object of the present invention is to provide relatively cool by supplying the cooling water supplied through the water jacket outlet of the cylinder block to the integrated upper water jacket through the lower water jacket for each cylinder It is to provide a dual cooling cylinder head to maintain the thermal balance for each cylinder of the lower cylinder head with a high concentration of stress, and to increase the cooling efficiency by maintaining the flow rate of the cooling water.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 듀얼 쿨링용 실린더 헤드는 내부에 냉각수를 순환하기 위한 워터자켓을 형성하는 실린더 헤드에 있어서, In the dual cooling cylinder head for achieving the above object in the cylinder head to form a water jacket for circulating the coolant therein,

상기 워터자켓은 연소실에 대응하는 내측 하부에 각 기통별로 각각 분리되어 형성되는 기통별 하부 워터자켓; 상기 기통별 하부 워터자켓의 상부에서 일체형으로 형성되어 상기 각 기통별 하부 워터자켓과 각각의 연결구를 통하여 연결되는 일체형 상부 워터자켓으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.The water jacket may include: a lower water jacket for each cylinder formed separately from each cylinder in an inner lower portion corresponding to the combustion chamber; It is formed integrally at the upper portion of the lower water jacket for each cylinder, characterized in that consisting of an integral upper water jacket connected through the lower water jacket and each connector for each cylinder.

여기서, 상기 각 연결구는 상기 각 기통별 하부 워터자켓에 폭방향으로 2개씩의 연결구가 형성되는 것을 특징으로 한다.Here, each of the connector is characterized in that the two connector is formed in the width direction in the lower water jacket for each cylinder.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 듀얼 쿨링용 실린더 헤드에 의하면, 실린더 블록의 워터자켓 출구를 통하여 공급되는 냉각수를 기통별로 분리된 하부 워터 자켓을 통하여 일체형인 상부 워터자켓으로 공급되도록 함으로써 비교적 열적 응력의 집중도가 높은 실린더 헤드 하부의 기통별 열적 밸런스를 유지하며, 냉각수의 유속을 유지하여 냉각효율을 높이도록 하는 효과가 있다.According to the dual cooling cylinder head according to the present invention as described above, the cooling water supplied through the water jacket outlet of the cylinder block is supplied to the integral upper water jacket through the lower water jacket separated by cylinders, thereby reducing the relative thermal stress. Maintaining a thermal balance for each cylinder in the lower cylinder head high concentration, there is an effect to increase the cooling efficiency by maintaining the flow rate of the cooling water.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 듀얼 쿨링용 실린더 헤드의 사시도이고, 도 5와 도 6은 도 4의 B-B 선에 따른 단면 절개 사시도 및 C-C 선에 따른 단면도이다.4 is a perspective view of a dual cooling cylinder head according to an embodiment of the present invention, Figures 5 and 6 are a cross-sectional view taken along the line B-B of Figure 4 and a cross-sectional view taken along the line C-C.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 듀얼 쿨링용 실린더 헤드에 적용되는 워터자켓의 형상을 코어의 형상으로 표현한 워터자켓 코어의 사시도이다.7 is a perspective view of a water jacket core expressing the shape of the water jacket applied to the dual cooling cylinder head according to the embodiment of the present invention in the form of a core.

도 4에서 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 듀얼 쿨링용 실린더 헤드(1)는, 도 5와 도 6에서 도시한 바와 같이, 그 내부에 상부 워터자켓(W1)과 하부 워터자켓(W2)으로 이원화된 워터자켓을 형성한다. As shown in FIG. 4, the dual cooling cylinder head 1 according to the present embodiment has an upper water jacket W1 and a lower water jacket W2 therein as shown in FIGS. 5 and 6. To form a dualized water jacket.

상기한 워터자켓에 대한 설명의 편의상, 도 7에서 도시한 본 발명의 실시예에 따른 듀얼 쿨링용 실린더 헤드(1)에 적용되는 워터자켓의 형상을 코어의 형상으로 표현한 워터자켓 코어(WC)를 통하여 설명한다. For convenience of description of the water jacket, the water jacket core (WC) representing the shape of the water jacket applied to the dual cooling cylinder head 1 according to the embodiment of the present invention shown in FIG. Explain through.

즉, 상기 하부 워터자켓(W2)은 실린더 블록(1)의 내부에서 연소실에 대응하는 내측 하부(U)에 각 기통별로 각각 분리되어 형성된다. That is, the lower water jacket W2 is separately formed for each cylinder in the inner lower portion U corresponding to the combustion chamber in the cylinder block 1.

그리고 상기 상부 워터자켓(W1)은 상기 실린더 헤드(1)의 내부에서 각 기통별 하부 워터자켓(W2)의 상부에 일체형으로 형성되어 상기 각 기통별 하부 워터자 켓(W2)과 각각의 연결구(3)를 통하여 연결된다.And the upper water jacket (W1) is formed integrally on the upper portion of the lower water jacket (W2) for each cylinder in the interior of the cylinder head 1, the lower water jacket (W2) for each cylinder and each connector ( Through 3).

여기서, 상기 각 연결구(3)는 상기 각 기통별 하부 워터자켓(W2)에 폭방향으로 2개씩 상기 상부 워터자켓(W1)에 연결되어 형성된다. Here, each of the connector 3 is formed to be connected to the upper water jacket (W1) by two in the width direction to the lower water jacket (W2) for each cylinder.

따라서 상기한 바와 같은 워터자켓 구조를 갖는 듀얼 쿨링용 실린더 헤드(1)는 실린더 블록의 워터자켓 출구를 통하여 공급되는 냉각수를, 도 6에서 도시한 바와 같이, 상기 기통별 하부 워터자켓(W2)의 전방 하부로부터 공급받아 상기 각 연결구(3)를 통하여 일체형 상부 워터자켓(W1)으로 각각 공급되도록 한다.Therefore, the dual cooling cylinder head 1 having the water jacket structure as described above, the cooling water supplied through the water jacket outlet of the cylinder block, as shown in Figure 6, of the lower water jacket for each cylinder (W2) Received from the front lower portion through each of the connector (3) to be supplied to the integrated upper water jacket (W1), respectively.

이에 따라, 상기 듀얼 쿨링용 실린더 헤드(1)는 비교적 열적 응력의 집중도가 높은 실린더 헤드(1) 하부(U)의 기통별 열적 밸런스를 유지하게 되며, 각 기통별 하부 워터자켓(W2)의 상하 폭(D)이 좁아 냉각수의 유속을 유지함으로써 냉각효율을 높이게 된다. Accordingly, the dual cooling cylinder head 1 maintains the thermal balance for each cylinder of the lower portion U of the cylinder head 1 having a relatively high concentration of thermal stress, and the upper and lower portions of the lower water jacket W2 for each cylinder. Since the width D is narrow, the cooling efficiency is increased by maintaining the flow rate of the cooling water.

그리고 상기 상부 워터자켓(W1)의 경우, 일체형으로 형성되어 별도의 냉각수 통로를 구성하기 않아도 되는 이점도 있다.In addition, in the case of the upper water jacket (W1), there is an advantage that it is not integrally formed to configure a separate cooling water passage.

도 1은 종래 기술에 따른 실린더 헤드의 사시도이다. 1 is a perspective view of a cylinder head according to the prior art.

도 2는 도 1의 A-A 선에 따른 단면 절개 사시도이다.2 is a cross-sectional cutaway perspective view taken along the line A-A of FIG.

도 3은 종래 기술에 따른 실린더 헤드에 적용되는 워터자켓의 형상을 코어의 형상으로 표현한 워터자켓 코어의 사시도이다.3 is a perspective view of a water jacket core expressing the shape of a water jacket applied to a cylinder head according to the related art in the shape of a core.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 듀얼 쿨링용 실린더 헤드의 사시도이다.4 is a perspective view of a dual cooling cylinder head according to an embodiment of the present invention.

도 5는 도 4의 B-B 선에 따른 단면 절개 사시도이다.5 is a cross-sectional cutaway perspective view taken along line B-B of FIG. 4.

도 6은 도 4의 C-C 선에 따른 단면도이다.6 is a cross-sectional view taken along the line C-C of FIG.

Claims

In the cylinder head for forming a water jacket for circulating the cooling water therein,

The water jacket

A lower water jacket for each cylinder which is separately formed for each cylinder on an inner lower portion corresponding to the combustion chamber;

Dual-cooling cylinder head, characterized in that formed integrally in the upper portion of the lower water jacket for each cylinder is connected to the lower water jacket for each cylinder through the two connection ports in the width direction.

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