KR101198803B1 - 실린더 헤드용 워터자켓 - Google Patents

Abstract

본 발명은 각 배기 밸브홀의 사이에 실린더 헤드의 하면으로 일정부분 삽입되는 삽입부를 포함하여 구성함으로써, 실린더 헤드에서 고온 영역인 배기 밸브홀 측 하부의 냉각효율을 향상시키도록
몸체부와, 상기 몸체부의 내부에서 각 기통 사이에 격막이 형성되는 실린더 헤드에서 상기 몸체부 내부에 냉각수를 순환시켜 실린더 헤드를 냉각시키기 위한 실린더 헤드용 워터자켓에 있어서, 내부에 냉각수가 순환되며, 상기 몸체부의 하면에서 각 기통에 대응하여 각각 분리 구성되어 상기 각 격막의 사이에 형성되고, 상기 각 기통에 각각 한 쌍으로 형성되는 흡기 및 배기 밸브홀 중, 각 배기 밸브홀 측에 삽입부가 형성되는 실린더 헤드용 워터자켓을 제공한다.

Description

실린더 헤드용 워터자켓{WATER JACKET FOR CYLINDER HEAD}

본 발명은 실린더 헤드용 워터자켓에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 실린더 헤드에서 고온 영역인 배기 밸브홀 측 냉각효율을 향상시키도록 하는 차량용 워터자켓에 관한 것이다.

일반적으로 엔진의 연소실에서 발생한 열의 일부는 실린더 헤드와 실린더 블록, 흡배기 밸브 및 피스톤 등에 흡수된다.

이들 구성 부품은 그 온도가 과도하게 상승되면, 열변형이 일어나거나 실린더 내벽의 유막이 파괴되어 윤활 불량현상이 일어나게 되고, 이로 인한 열적 장애가 발생하게 된다.

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 적정하게 제어할 필요가 있다.

이러한 측면에서, 종래 기술에 따른 실린더 헤드는 그 내부에 일체형 워터자켓을 형성하여 연소실에 대응하는 스파크 플러그(Spark plug) 주변이나 배기포트, 및 밸브시트 주위 등의 금속면 온도를 낮추도록 냉각수를 순환하게 된다.

그러나 상기한 바와 같은 종래의 실린더 헤드에 적용되는 워터자켓은 기통의 순서대로 유입된 냉각수를 순환시키는 바, 연소실에 대응하는 실린더 헤드의 하부에 대하여 냉각작용의 효가가 다소 미흡한 단점이 있다.

또한, 실린더 헤드의 배기 밸브홀 하부는 고온 상태의 배기가스가 상기 배기 밸브홀을 통해 주기적으로 배출됨에 따라, 높은 연소압과, 높은 가스온도에 의해 고온상태를 유지하게 되는 바, 이를 효과적으로 냉각하지 못하여 실린더 헤드의 전체적인 내구력이 저하되고, 이를 방지하기 위해 별도의 쿨링젯을 설치하거나 워터펌프의 성능을 증대시킬 경우, 투자비가 증가되는 문제점도 내포하고 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 본 발명이 해결하려는 과제는 각 배기 밸브홀의 사이에 실린더 헤드의 하면으로 일정부분 삽입되는 삽입부를 포함하여 구성함으로써, 실린더 헤드에서 고온 영역인 배기 밸브홀 측 하부의 냉각효율을 향상시키도록 하는 차량용 워터자켓을 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 실린더 헤드용 워터자켓은 몸체부와, 상기 몸체부의 내부에서 각 기통 사이에 격막이 형성되는 실린더 헤드에서 상기 몸체부 내부에 냉각수를 순환시켜 실린더 헤드를 냉각시키기 위한 실린더 헤드용 워터자켓에 있어서, 내부에 냉각수가 순환되며, 상기 몸체부의 하면에서 각 기통에 대응하여 각각 분리 구성되어 상기 각 격막의 사이에 형성되고, 상기 각 기통에 각각 한 쌍으로 형성되는 흡기 및 배기 밸브홀 중, 각 배기 밸브홀 측에 실린더 헤드의 하면 두께를 적게 하는 삽입부가 형성되며, 상기 워터자켓은 상기 각 흡기 밸브홀에 대응하여 상호 연결되는 흡기 관통홀이 형성되고, 상기 각 배기 밸브홀에 대응하여 각각 독립적으로 배기 관통홀이 형성되며, 상기 삽입부는 상기 각 배기 관통홀의 사이에서 그 하부에 형성되어 상기 몸체부의 내부로 일정부분 삽입되고, 상기 삽입부는 그 단면의 형상이 상기 워터자켓의 중앙을 기준으로 상기 몸체부의 외측으로 갈수록 그 단면의 폭 길이가 점점 증가되는 부채꼴 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

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상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 실린더 헤드용 워터자켓에 의하면, 각 배기 밸브홀의 사이에 실린더 헤드의 하면으로 일정부분 삽입되는 삽입부를 포함하여 구성함으로써, 실린더 헤드에서 고온 영역인 배기 밸브홀 측의 하부를 상기 삽입부를 통해 집중 냉각할 수 있어 냉각효율을 향상시키는 효과가 있다.

또한, 상기 삽입부를 통해 별도의 쿨링젯이나 워터펌프의 설치 없이도 실린더 헤드에서 고온 영역인 배기 밸브홀 측의 하부의 냉각효율을 향상시킴으로써, 열에 의한 변화량을 최소화하는 동시에, 열크랙 발생을 방지하여 실린더 헤드의 내구력을 향상시킬 수 있고, 투자비를 절감시키는 효과도 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 실린더 헤드용 워터자켓이 적용되는 실린더 헤드의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 실린더 헤드용 워터자켓의 형상을 코어의 형상으로 표현한 워터자켓 코어의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 실린더 헤드용 워터자켓의 코어의 형상으로 표현한 워터자켓 코어의 배면도이다.
도 4는 도 2의 A-A 선에 따른 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 실린더 헤드용 워터자켓이 적용된 실린더 헤드의 부분 단면도이다.

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

이에 앞서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 실린더 헤드용 워터자켓이 적용되는 실린더 헤드의 단면도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 실린더 헤드용 워터자켓의 형상을 코어의 형상으로 표현한 워터자켓 코어의 사시도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 실린더 헤드용 워터자켓의 코어의 형상으로 표현한 워터자켓 코어의 배면도이고, 도 4는 도 2의 A-A 선에 따른 단면도이며, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 실린더 헤드용 워터자켓이 적용된 실린더 헤드의 부분 단면도이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 실린더 헤드용 워터자켓(110)은 각 배기 밸브홀()의 사이에 실린더 헤드(100)의 하면으로 일정부분 삽입되는 삽입부(111)를 포함하여 구성함으로써, 실린더 헤드(100)에서 고온 영역인 배기 밸브홀(107) 측 하부의 냉각효율을 향상시키도록 한다.

이를 위해, 본 발명의 실시예에 따른 실린더 헤드용 워터자켓(110)은, 도 1에서 도시한 바와 같이, 몸체부(101)와, 상기 몸체부(101)의 내부에서 각 기통 사이에 격막(103)이 형성되는 실린더 헤드(100)에서 상기 몸체부(101) 내부에 냉각수를 순환시켜 실린더 헤드(100)를 냉각시키기 위해 적용된다.

여기서, 상기 각 격막(103)은 상기 각 기통들 사이에서 상기 기통에 각각 형성되는 흡기 및 배기 밸브홀(105, 107)과 이격되게 형성된다.

본 실시예에서, 상기 워터자켓(110)은, 도 2와 도 3에서 도시한 바와 같이, 내부에 냉각수가 순환되며, 상기 몸체부(110)에서 각 기통에 대응하여 각각 분리 구성되어 상기 각 격막(103)의 사이에 형성되고, 상기 각 기통에 각각 한 쌍으로 형성되는 흡기 및 배기 밸브홀(105, 107) 중, 각 배기 밸브홀(107) 측에 실린더 헤드(100)의 하면 두께를 적게 하는 삽입부(111)가 형성된다.

여기서, 본 실시예에 따른 실린더 헤드용 워터자켓(110)에 대한 설명의 편의상, 도 2 내지 도 4에서 도시한 워터자켓의 형상을 코어의 형상으로 표현한 워터자켓 코어(WC)를 통하여 설명한다.

본 발명의 실시예에 따른 실린더 헤드용 워터자켓(110)은, 도 2와 도 3에서 도시한 바와 같이, 상기 각 흡기 밸브홀(105)에 대응하여 상호 연결되는 흡기 관통홀(113)이 형성되고, 상기 각 배기 밸브홀(107)에 대응하여 각각 독립적으로 배기 관통홀(115)이 형성된다.

이와 같이 구성되는 상기 워터자켓(110)에서 상기 삽입부(111)는 상기 각 배기 관통홀(115)의 사이에서 그 하부에 형성되어 상기 몸체부(101)의 내부로 일정부분 삽입된다.

이러한 삽입부(111)는, 도 4에서 도시한 바와 같이, 그 단면의 형상이 상기 워터자켓(110)의 중앙을 기준으로 상기 몸체부(101)의 외측으로 갈수록 그 단면의 폭 길이가 점점 증가되는 부채꼴 형상으로 이루어지는 것이 바람직하다.

즉, 상기 삽입부(111)는, 도 5에서 도시한 바와 같이, 상기 실린더 헤드(100)의 중앙을 기준으로 상기 몸체부(101)의 내부에서 상기 각 배기 밸브홀(107)이 형성되는 측으로부터 실린더 헤드(100)의 외측을 향하여 갈수록 폭 길이가 증가되어 상기 몸체부()와의 접촉면적이 증가됨에 따라, 고온 상태의 각 배기 밸브홀(107) 측 몸체부(101) 내부를 효율적으로 냉각시키게 된다.

본 실시예에서, 상기 워터자켓(110)으로 공급되는 냉각수는 상기 워터자켓(110)을 따라 유동 시, 유체의 규칙적인 흐름이 흐트러지지 않고 일정하게 흐르는 층류의 형태로 유동되다가, 상기 삽입부(111)의 통과 시, 부채꼴 형상으로 인해 의해 유체가 불규칙한 운동을 하면서 흐르는 난류의 형태로 변경되어 유동됨으로써, 열전달 효율이 증대된다.

이에 따라, 실린더 헤드(100)의 연소면이 상기 삽입부(111)에 의해 냉각됨으로써, 실린더 헤드(100)의 전체적인 냉각효율이 향상되는 것이다.

따라서, 상기한 바와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 실린더 헤드용 워터자켓(110)을 적용하면, 각 배기 밸브홀(107)의 사이에 실린더 헤드(100)의 하면으로 일정부분 삽입되는 삽입부(111)를 포함하여 구성함으로써, 실린더 헤드(100)에서 고온 영역인 배기 밸브홀(107) 측의 하부를 상기 삽입부를 통해 집중 냉각할 수 있어 냉각효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 삽입부(111)를 통해 별도의 쿨링젯이나 워터펌프의 설치 없이도 실린더 헤드(100)에서 고온 영역인 배기 밸브홀(107) 측 하부의 냉각효율을 향상시킴으로써, 열에 의한 변화량을 최소화하는 동시에, 열크랙 발생을 방지하여 실린더 헤드(100)의 내구력을 향상시킬 수 있고, 투자비를 절감시킬 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

100...실린더 헤드 101...몸체부
103...격막 105...흡기 밸브홀
107...배기 밸브홀 110...워터자켓
WC...워터자켓 코어 111...삽입부

Claims (3)

1. 몸체부와, 상기 몸체부의 내부에서 각 기통 사이에 격막이 형성되는 실린더 헤드에서 상기 몸체부 내부에 냉각수를 순환시켜 실린더 헤드를 냉각시키기 위한 실린더 헤드용 워터자켓에 있어서,
   내부에 냉각수가 순환되며, 상기 몸체부의 하면에서 각 기통에 대응하여 각각 분리 구성되어 상기 각 격막의 사이에 형성되고, 상기 각 기통에 각각 한 쌍으로 형성되는 흡기 및 배기 밸브홀 중, 각 배기 밸브홀 측에 실린더 헤드의 하면 두께를 적게 하는 삽입부가 형성되며,
   상기 워터자켓은 상기 각 흡기 밸브홀에 대응하여 상호 연결되는 흡기 관통홀이 형성되고, 상기 각 배기 밸브홀에 대응하여 각각 독립적으로 배기 관통홀이 형성되며, 상기 삽입부는 상기 각 배기 관통홀의 사이에서 그 하부에 형성되어 상기 몸체부의 내부로 일정부분 삽입되고,
   상기 삽입부는 그 단면의 형상이 상기 워터자켓의 중앙을 기준으로 상기 몸체부의 외측으로 갈수록 그 단면의 폭 길이가 점점 증가되는 부채꼴 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 실린더 헤드용 워터자켓.
   
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