KR101263027B1 - 엔진의 실린더헤드 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 엔진의 실린더헤드는, 복수의 흡기포트 및 복수의 배기포트가 형성된 실린더헤드와 일단이 분기되어 상기 복수의 흡기포트와 각각 연결된 흡기 매니폴드와 일단이 분기되어 상기 복수의 흡기포트와 각각 연결된 배기 매니폴드, 상기 실린더헤드 외측면으로부터 확장되어 상기 흡기 매니폴드가 내부에 매립되는 제1 연장부와 상기 실린더헤드 외측면으로부터 확장되어 상기 배기 매니폴드가 내부에 매립되는 제2 연장부, 상기 흡기 매니폴드의 타단은 상기 제1 연장부를 통해 상기 실린더헤드 외부의 흡기관과 연결되고, 상기 배기 매니폴드의 타단은 상기 제2 연장부를 통해 상기 실린더헤드 외부의 배기관과 연결되는 것에 관한 것이다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 엔진 시스템의 컴팩트한 설계가 가능하고, 흡기 매니폴드와 배기 매니폴드 주변에서의 열적 내구성을 향상시킬 수 있는 효과를 얻는다.

실린더헤드, 흡기 매니폴드, 배기 매니폴드, 매니폴드, 워터 재킷

Description

엔진의 실린더헤드{Cylinder Head for Engine}

도 1은 종래의 실린더헤드의 흡기/배기 매니폴드의 구조를 나타내는 구성도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진의 실린더헤드 구조의 개략적인 구성도이다.

도 3(a)는 도 2의 D-D 위치에서 본 흡기관 연결부를, 도 3(b)는 A-A 위치에서 본 배기관 연결부를 나타낸다.

도 4(a)와 도 4(b)는 도 2에 도시된 실린더헤드 구조의 흡기 매니폴드 형상을 나타낸다.

도 5(a)와 도 5(b)는 도 2에 도시된 실린더헤드 구조의 배기 매니폴드 형상을 나타낸다.

도 6은 도 2에서 B-B 선을 따른 실린더헤드 구조의 단면도로서, 워터 재킷의 배치를 나타낸다.

도 7(a)는 도 2에서 E-E 선을 따른 실린더헤드 구조의 단면도로서, 흡기 매니폴드 주변의 워터 재킷의 배치를, 도 7(b)는 도 2에서 C-C 선을 따른 실린더헤드 구조의 단면도로서, 배기 매니폴드 주변의 워터 재킷의 배치를 나타낸다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: 실린더헤드 12 : 제1 연장부

14 : 제2 연장부 16 : 실린더

20 : 흡기 매니폴드 22 : 흡기포트

24 : 흡기관 연결부

30 : 배기 매니폴드 32 : 배기포트

34 : 배기관 연결부

40 : 워터 재킷

본 발명은 자동차 엔진의 엔진의 실린더헤드 구조에 관한 것으로, 더 상세하게는 실린더헤드 내부에 흡기 매니폴드와 배기 매니폴드가 매립되어 일체로 형성되는 엔진의 실린더헤드 구조에 관한 것이다.

도 1은 종래의 실린더헤드의 흡기/배기 매니폴드의 구조를 나타내는 구성도이다.

일반적으로 흡기 매니폴드(1)와 배기 매니폴드(2)는 도 1에 도시된 바와 같 이 실린더헤드와 별개의 부품으로 제작되어 실린더헤드의 외부에 부착되는 구조이다.

따라서, 엔진 패키지(Package)상에 상관부품과의 간섭을 피해야 하는 설계상의 어려움이 있으며, 특히 흡기 매니폴드(1)와 배기 매니폴드(2)의 양산 조립시 공구용 공간을 확보하기 위하여 많은 공간을 필요로 하게 되어 콤팩트한 설계가 어려워지는 원인이 된다.

또한, 배기 매니폴드(2)는 주행중 공기 이외는 별도의 냉각기구가 없어 급격한 곡률 형상부, 용접부 등이 열적 내구성에 취약하여 사용중 균열을 발생시켜 품질 문제를 유발하며, 흡기 매니폴드(1)와 배기 매니폴드(2)는 엔진 열을 갖고 있어서 그 자체로 전열이 되어 엔진룸 온도를 상승시켜 연비악화에 원인이 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 엔진 시스템의 컴팩트한 설계가 가능하고, 흡기 매니폴드와 배기 매니폴드 주변에서 열적 내구성이 향상된 엔진의 실린더헤드 구조를 제공하는 것이다.

상기의 기술적 과제를 실현하기 위한 본 발명은, 각 실린더마다 하나 이상의 흡기포트 및 하나 이상의 배기포트가 형성된 엔진의 실린더헤드 구조에 있어서, 상 기 흡기포트에 일단이 연결된 흡기 매니폴드가 내부에 매립되어 형성되도록 실린더헤드 외측면으로부터 확장된 제1 연장부를 포함하며, 상기 흡기 매니폴드는 그 타단이 상기 제1 연장부를 통해 상기 실린더헤드 외부의 흡기관과 연결되는 것을 특징으로 하는 엔진의 실린더헤드 구조를 제공한다.

또한, 상기 제1 연장부에는 상기 흡기 매니폴드 주변에 위치되어 냉각수를 안내하는 워터 재킷의 일부가 구비될 수 있다.

한편, 본 발명은, 각 실린더마다 하나 이상의 흡기포트 및 하나 이상의 배기포트가 형성된 엔진의 실린더헤드 구조에 있어서, 상기 흡기포트에 일단이 연결된 흡기 매니폴드가 내부에 매립되어 형성되도록 상기 실린더헤드 일측면으로부터 확장된 제1 연장부; 및 상기 배기포트에 일단이 연결된 배기 매니폴드가 내부에 매립되어 형성되도록 상기 실린더헤드 타측면으로부터 확장된 제2 연장부;를 포함하며, 상기 흡기 매니폴드는 그 타단이 상기 제1 연장부를 통해 상기 실린더헤드 외부의 흡기관과 연결되고, 상기 배기 매니폴드는 그 타단이 상기 제2 연장부를 통해 상기 실린더헤드 외부의 배기관과 연결되는 것을 특징으로 하는 엔진의 실린더헤드 구조를 제공한다.

또한, 상기 제1 연장부와 상기 제2 연장부에는 상기 흡기 매니폴드와 상기 배기 매니폴드 주변에 위치되어 냉각수를 안내하는 워터 재킷의 일부가 구비될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 엔진의 실린더헤드 구조에 관한 바람직한 일 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진의 실린더헤드 구조의 개략적인 구성도이며, 도 3(a)는 도 2의 D-D 위치에서 본 흡기관 연결부를, 도 3(b)는 A-A 위치에서 본 배기관 연결부를 나타낸다.

한편, 도 4(a)와 도 4(b)는 도 2에 도시된 실린더헤드 구조의 흡기 매니폴드 형상을 나타내며, 도 5(a)와 도 5(b)는 도 2에 도시된 실린더헤드 구조의 배기 매니폴드 형상을 나타낸다.

본 실시예는 4기통 엔진에 적용되는 실린더헤드에 관한 것이나, 본 발명은 이에 한정되지 아니하고 다른 형식의 엔진에도 적용될 수 있음은 물론이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 실린더헤드는, 도 2에 도시된 바와 같이 실린더헤드(10), 흡기 매니폴드(20), 배기 매니폴드(30)를 포함하여 구성된다.

상기 실린더헤드(10) 내부에는 4개의 실린더(16)이 구비되는데, 각각의 실린더(16)의 상부 양측에 형성된 흡기포트(22)와 배기포트(32)에 흡기 매니폴드(20)와 배기 매니폴드(30)가 각각 연결되어 있다.

상기 각각의 실린더(16)에는 2개의 흡기포트(22)가 형성되어 있으므로, 흡기 매니폴드(20)의 일단은 8개의 관으로 분기되어 각각의 흡기포트(22)에 연결된다. 마찬가지로, 상기 각각의 실린더(16)에는 2개의 배기포트(32)가 형성되어 있으므로, 배기 매니폴드(30)의 일단은 8개의 관으로 분기되어 각각의 배기포트(32)에 연결된다.

또한, 본 발명의 실린더헤드 구조는 상기 흡기포트(22)에 일단이 연결된 흡기 매니폴드(20)가 내부에 매립되어 형성되도록 상기 실린더헤드(10) 일측면으로부터 확장된 제1 연장부(12)를 포함한다.

이때, 상기 흡기 매니폴드(20)의 타단은 상기 제1 연장부(12)를 통해 상기 실린더헤드(10) 외부의 흡기관(도시생략)과 연결되는 흡기관 연결부(24)를 형성한다.

한편, 본 발명의 실린더헤드 구조는 상기 배기포트(32)에 일단이 연결된 배기 매니폴드(30)가 내부에 매립되어 형성되도록 상기 실린더헤드 타측면으로부터 확장된 제2 연장부(14)를 포함한다.

이때, 상기 배기 매니폴드(30)의 타단은 상기 제2 연장부(14)를 통해 상기 실린더헤드 외부의 배기관(도시생략)과 연결되는 배기관 연결부(36)를 형성한다.

본 발명에서 상기 흡기 매니폴드(20)와 배기 매니폴드(30)는 상기 실린더헤드(10)의 외부에 부착되는 것이 아니라, 실린더헤드(10) 내부에 일체화되는 것이다.

즉, 상기 흡기 매니폴드(20)와 배기 매니폴드(30)는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 각 실린더 별로 흡기 매니폴드(20)와 배기 매니폴드(30)의 형상을 독립적으로 설계하여 실린더헤드(10)의 내부에 매립되어 일체화된 구조이다.

다만, 도 4 및 도 5에 도시된 흡기 매니폴드(20)와 배기 매니폴드(30)의 형상은 본 발명의 설명을 위한 예시적인 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 아니한다.

이러한 본 발명의 흡기 매니폴드(20)와 배기 매니폴드(30)는 그 전체 구조가 실린더헤드(10) 내부에 배치될 수 있도록 구성되는데, 이를 위해 본 발명은 실린더헤드(10) 외측면으로부터 확장/연장된 제1 연장부(12)와 제2 연장부(14)를 포함한다.

상기 제1 연장부(12)와 제2 연장부(14)는 실린더헤드(10)와 일체로 성형/제작될 수 있으며, 다르게는 플랜지 형태로 제작되어 실린더헤드(10) 외측면에 각각 결합될 수도 있다.

이와 같이, 본 발명은 흡기 매니폴드(20)와 배기 매니폴드(30)를 실린더헤드(10) 내부에 매립하여 일체로 형성함으로써, 종래의 실린더헤드(10)의 외부에 장착되는 흡기/배기 매니폴드로 인해 발생하는 문제점, 즉 엔진 패키지(Package)상에 상관부품과의 간섭을 피해야 하는 설계상의 어려움과 특히 흡기/배기 매니폴드의 양산 조립시 공구용 공간을 확보하기 위하여 많은 공간을 필요로 하게 되어 콤팩트한 설계가 어려워지는 문제점을 해결할 수 있게 된다.

도 6은 도 2에서 B-B 선을 따른 실린더헤드 구조의 단면도로서, 워터 재킷의 배치를 나타낸다. 한편, 도 7(a)는 도 2에서 E-E 선을 따른 실린더헤드 구조의 단면도로서, 흡기 매니폴드 주변의 워터 재킷의 배치를, 도 7(b)는 도 2에서 C-C 선을 따른 실린더헤드 구조의 단면도로서, 배기 매니폴드 주변의 워터 재킷의 배치를 나타낸다.

일반적으로 실린더헤드(10)에는 냉각수를 안내하는 워터 재킷(40)을 구비된다. 본 발명은 실린더헤드(10) 외부에 장착되는 흡기/배기 매니폴드와 달리 실린더헤드(10) 내부에 흡기 매니폴드(20)와 배기 매니폴드(30)가 매립되어 형성되도록 실린더헤드(10) 외측면으로부터 확장된 제1 연장부(12)와 제2 연장부(14)를 포함한다. 따라서, 도 6에 도시된 바와 같이 냉각을 위한 워터 재킷(40)을 상기 제1 연장부(12)와 제2 연장부(14)까지 연장하여 흡기 매니폴드(20)와 배기 매니폴드(30) 주변에 설치하는 것이 가능해진다.

이와 같이, 본 발명은 종래에 있어 엔진 열을 갖는 흡기/배기 매니폴드로 인해 엔진 룸 온도가 상승하여 연비가 저하되는 문제점을 해결할 수 있게 된다.

특히, 발열량이 높은 배기 매니폴드(30) 주변에 워터 재킷(40)을 집중적으로 설치함으로써, 냉각을 충분히 하여 배기 매니폴드(30) 주변의 열적 내구성을 향상시킬 수 있다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.

이상과 같은 본 발명에 따른 엔진의 실린더헤드는 흡기 매니폴드와 배기 매니폴드를 실린더헤드 내부에 매립하여 일체로 형성함으로써, 엔진 패키지(Package)상에 상관부품과의 간섭을 피할 수 있으며, 전체 엔진 시스템의 콤팩트한 설계가 가능하다는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 냉각수를 안내하는 워터 재킷을 실린더헤드 외측면으로부터 확장된 제1 연장부와 제2 연장부까지 연장하여 흡기 매니폴드와 배기 매니폴드 주변에 설치하는 것이 가능해진다.

Claims (4)

1. 복수의 흡기포트 및 복수의 배기포트가 형성된 실린더헤드;

   일단이 분기되어 상기 복수의 흡기포트와 각각 연결된 흡기 매니폴드;

   일단이 분기되어 상기 복수의 흡기포트와 각각 연결된 배기 매니폴드;

   상기 실린더헤드 외측면으로부터 확장되어 상기 흡기 매니폴드가 내부에 매립되는 제1 연장부;

   상기 실린더헤드 외측면으로부터 확장되어 상기 배기 매니폴드가 내부에 매립되는 제2 연장부;

   상기 흡기 매니폴드의 타단은 상기 제1 연장부를 통해 상기 실린더헤드 외부의 흡기관과 연결되고,

   상기 배기 매니폴드의 타단은 상기 제2 연장부를 통해 상기 실린더헤드 외부의 배기관과 연결되는 엔진의 실린더헤드.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제1 연장부와 상기 제2 연장부에 매립된 상기 흡기 매니폴드와 상기 배기 매니폴드 주변에 위치되어 냉각수를 안내하는 워터 재킷을 더 포함하는 엔진의 실린더헤드.
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4. 삭제

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