KR101261938B1 - 디젤엔진용 실린더 헤드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상부 워터자켓에서 하부 워커자켓으로 다수개의 경사통로를 형성하여 하부 워터자켓으로부터 공급되는 냉각수의 일부를 경사통로를 통하여 상부 워터자켓에서 다시 하부 워터자켓으로 공급되도록 함으로써 비교적 열적응력의 집중도가 높은 실린더 헤드 하부의 냉각수 유량을 증대하여 전체적인 냉각효율을 높이도록 하는 디젤엔진용 실린더 헤드를 제공한다.

실린더 헤드, 상부 워터자켓, 하부 워터자켓, 경사통로

Description

디젤엔진용 실린더 헤드{CYLINDER HEAD FOR DIESEL ENGINE}

본 발명은 디젤엔진용 실린더 헤드에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 하부 워터자켓으로부터 공급되는 냉각수의 일부를 상부 워터자켓에서 다시 하부 워터자켓으로 공급되도록 함으로써 비교적 열적응력의 집중도가 높은 실린더 헤드 하부의 냉각수 유량을 증대하여 냉각효율을 높이도록 하는 디젤엔진용 실린더 헤드에 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 적정하 게 제어할 필요가 있다.

특히, 디젤엔진의 경우 그 연소압이 가솔린엔진 대비 약 2배 이상 높아 실린더 헤드의 내구성 관점에서 상부 워터자켓과 하부 워터자켓으로 구분되는 2단 워터자켓으로 설계되는 것이 대부분이다.

일반적인 디젤엔진용 실린더 헤드의 상부 워터자켓과 하부 워터자켓에 의한 냉각수 흐름을 살펴보면, 도 1과 도 2에서 도시한 바와 같이, 실린더 블록(101)의 워터자켓(WJ1) 내에서, 엔진 전방에서 후방으로 냉각수가 흐르고, 실린더 블록(101)의 냉각수 출구를 통해 실린더 헤드(103)의 하부 워터자켓(WJ2)으로 냉각수가 전달된다.

여기서, 상기 도 2는 종래 기술에 따른 실린더 헤드에 적용되는 상부 및 하부 워터자켓의 형상을 코어의 형상으로 표현한 워터자켓 코어의 측면도이다.

즉, 상기 실린더 헤드(103)의 하부 워터자켓(WJ2)으로 냉각수가 유입되면, 냉각수는 일방향으로 흐르게 되며, 이 냉각수는 다시 하부 워터자켓(WJ2)의 연결구(105)를 통하여 상부 워터자켓(WJ3)으로 흐르게 되며, 상부 워터자켓(WJ3) 내부의 냉각수도 하부 워터자켓(WJ2)과 동일한 흐름방향을 유지한다.

그러나 상기한 바와 같은 워터자켓을 구성하는 종래의 디젤엔진용 실린더 헤드(103)는 상기 실린더 헤드(103)의 하부 워터자켓(WJ2)으로 유입된 냉각수가 상부 워터자켓(WJ3)으로 흐름으로 인해 하부 워터자켓(WJ2)에는 실린더 헤드(103)의 하부를 냉각시키기 위한 냉각수가 부족하게 되어 실린더 헤드(103) 하면의 열응력 분산이 어렵게 되고, 실린더 헤드(103)의 내구성에도 악영향을 미치며, 특히, 배기포트 사이의 열부하가 증대되어 배기포트 주위에 심각한 내구 문제를 발생시키는 등의 문제점을 내포하고 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 상부 워터자켓에서 하부 워커자켓으로 다수개의 경사통로를 형성하여 하부 워터자켓으로부터 공급되는 냉각수의 일부를 경사통로를 통하여 상부 워터자켓에서 다시 하부 워터자켓으로 공급되도록 함으로써 비교적 열적응력의 집중도가 높은 실린더 헤드 하부의 냉각수 유량을 증대하여 전체적인 냉각효율을 높이도록 하는 디젤엔진용 실린더 헤드를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 디젤엔진용 실린더 헤드는 실린더 블록의 워터자켓으로부터 공급되는 냉각수를 순환하기 위하여 내부에 상부 워터자켓과 하부 워터자켓으로 구분되는 워터자켓을 형성하는 디젤엔진용 실린더 헤드에 있어서,

상기 하부 워터자켓은 연소실에 대응하는 내측 하부에 형성되고, 상기 상부 워터자켓은 상기 하부 워터자켓의 상부에서 형성되어 상기 하부 워터자켓과 다수개의 연결구를 통하여 연결되며, 상기 상부 워터자켓과 하부 워터자켓은 그 사이에서 냉각수 흐름방향으로 경사지게 상부 워터자켓과 하부 워터자켓을 연결하여 형성되는 경사통로를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 경사통로는 상기 상부 워터자켓과 하부 워터자켓의 사이에서 각 배기포트 사이에 형성됨을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 디젤엔진용 실린더 헤드에 의하면, 상부 워터자켓에서 하부 워커자켓으로 다수개의 경사통로를 형성하여 하부 워터자켓으로부터 공급되는 냉각수의 일부를 상기 경사통로를 통하여 상부 워터자켓에서 다시 하부 워터자켓으로 공급되도록 함으로써 비교적 열적응력의 집중도가 높은 실린더 헤드 하부의 냉각수 유량을 증대하여 전체적인 냉각효율을 높이도록 하는 효과가 있다.

또한, 실린더 헤드의 내구성을 보존하며, 특히, 상기 경사통로를 배기포트 사이에 형성함으로써 상기 배기포드 사이의 열부하를 효과적으로 냉각하여 배기포트 주위의 내구성을 보존하는 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 실린더 헤드 내부에 형성되는 워터자켓의 패턴도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 실린더 헤드에 적용되는 워터자켓의 형상을 나타내기 위한 투영도이며, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 실린더 헤드의 부분 절개 사시도이다.
단, 본 발명의 실시 예를 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하여 설명한다.
또한, 하기의 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성의 명칭이 동일하여 이를 구분하기 위한 것으로, 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.

본 실시예에 따른 디젤엔진용 실린더 헤드(103)는, 도 3과 도 4에서 도시한 바와 같이, 그 내부에 상부 워터자켓(WJ3)과 하부 워터자켓(WJ2)으로 이원화된 워터자켓을 형성하는 듀얼 쿨링용 실린더 헤드이다.

상기한 워터자켓에 대한 설명의 편의상, 도 8에서 도시한 본 발명의 실시예에 따른 디젤엔진용 실린더 헤드(103)에 적용되는 워터자켓의 형상을 코어의 형상으로 표현한 워터자켓 코어(WJC)를 통하여 설명한다.

즉, 본 실시예에 따른 디젤엔진용 실린더 헤드(103)는 실린더 블록(101)의 워터자켓(WJ1)으로부터 공급되는 냉각수를 순환하기 위하여 내부에 상부 워터자켓(WJ3)과 하부 워터자켓(WJ2)으로 구분되는 워터자켓을 형성하되, 상기 하부 워터자켓(WJ2)은 연소실에 대응하는 내측 하부에 형성되고, 상기 상부 워터자켓(WJ3)은, 도 6에서 도시한 바와 같이, 상기 하부 워터자켓(WJ2)의 상부에서 형성되어 상기 하부 워터자켓(WJ2)과 4개의 연결구(105)를 통하여 연결되어 형성된다.

한편, 상기 디젤엔진용 실린더 헤드(103)는, 도 7에서 도시한 바와 같이, 그 워터자켓이 상기 상부 워터자켓(WJ3)과 하부 워터자켓(WJ2) 사이에서 냉각수 흐름방향으로 경사지게 상부 워터자켓(WJ3)과 하부 워터자켓(WJ2)을 연결하여 형성되는 3개의 경사통로(107)를 포함한다.

여기서, 상기 각 경사통로(107)는 상기 상부 워터자켓(WJ3)과 하부 워터자켓(WJ2)의 사이에서 각 배기포트(EP) 사이에 형성되는 것이 바람직하다.

따라서 상기한 바와 같은 워터자켓의 구조를 갖는 디젤엔진용 실린더 헤드(103)는 실린더 블록(101)의 워터자켓(WJ1) 출구를 통하여 공급되는 냉각수를, 상기한 도 8에서 도시한 바와 같이, 상기 하부 워터자켓(WJ2)의 전방 하부로부터 공급받아 상기 각 연결구(105)를 통하여 상부 워터자켓(WJ3)으로 공급되도록 한다.

한편, 상기 상부 워터자켓(WJ3)으로 공급된 냉각수는 상기 3개의 경사통로(107)를 통하여 하부 워터자켓(WJ2)으로 다시 유도되어 비교적 열적응력의 집중도가 높은 실린더 헤드(103) 하부의 냉각수 유량을 증대시키게 된다.

이때, 상기 각 경사통로(107)는 각 배기포트(EP) 사이에 형성됨으로써 상기 각 경사통로(107)를 통하여 하부 워터자켓((WJ2)으로 공급되는 냉각수에 의해 상기 각 배기포드 사이의 열부하를 효과적으로 냉각하여 배기포트(EP) 주위의 내구성을 보존하게 된다.

도 1은 종래 기술에 따른 실린더 헤드 내부에 형성되는 워터자켓의 패턴도이다.

도 2는 종래 기술에 따른 실린더 헤드에 적용되는 워터자켓의 형상을 코어의 형상으로 표현한 워터자켓 코어의 측면도이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 실린더 헤드 내부에 형성되는 워터자켓의 패턴도이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 실린더 헤드에 적용되는 워터자켓의 형상을 나타내기 위한 투영도이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 실린더 헤드의 부분 절개 사시도이다.

도 6은 도 5의 A-A 선에 따른 단면도이다.

도 7은 도 5의 B-B 선에 따른 단면도이다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 실린더 헤드에 적용되는 워터자켓의 형상을 코어의 형상으로 표현한 워터자켓 코어의 사시도이다.

Claims (2)

1. 실린더 블록의 워터자켓으로부터 공급되는 냉각수를 순환하기 위하여 내부에 상부 워터자켓과 하부 워터자켓으로 구분되는 워터자켓을 형성하는 디젤엔진용 실린더 헤드에 있어서,

   상기 하부 워터자켓은 연소실에 대응하는 내측 하부에 형성되고, 상기 상부 워터자켓은 상기 하부 워터자켓의 상부에서 형성되어 상기 하부 워터자켓과 다수개의 연결구를 통하여 연결되며,

   상기 상부 워터자켓과 하부 워터자켓은 그 사이에서 냉각수 흐름방향으로 경사지게 상부 워터자켓과 하부 워터자켓을 연결하여 형성되는 경사통로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디젤엔진용 실린더 헤드.
2. 제1항에 있어서,

   상기 경사통로는

   상기 상부 워터자켓과 하부 워터자켓의 사이에서 각 배기포트 사이에 형성됨을 특징으로 하는 디젤엔진용 실린더 헤드.

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