KR101305175B1 - 엔진의 실린더 헤드 - Google Patents

Abstract

내부에 냉각수 통로가 형성된 실린더 헤드로서, 상기 냉각수 통로에는, 배기 밸브 시트 방향으로 냉각수를 가이드하기 위한 하나 이상의 가이드 월(guide wall)이 형성된 것을 특징으로 하는 실린더 헤드는 우수하며 균일한 냉각성능을 제공한다.

실린더 헤드, 냉각수 통로, 만입부, 가이드 월

Description

엔진의 실린더 헤드{CYLINDER HEAD OF AN ENGINE}

본 발명은 자동차의 엔진에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 엔진의 실린더 헤드에 관한 것이다.

엔진의 실린더 헤드는 밸브 시스템의 공간을 제공하며, 실린더 블록과 결합하여 연소실을 형성함으로써, 엔진의 구동력을 발생시키는데 직접적으로 기여하게 된다.

연소실에서의 폭발 행정에서는 많은 열이 발생하고, 배기 가스가 실린더 헤드의 배기 포트를 통해 배출되므로, 실린더 헤드는 항시 높은 열에 노출되어 있다. 따라서, 실린더 헤드를 효율적으로 냉각하는 데 실패하는 경우, 밸브 시트, 밸브 가이드, 밸브 등 많은 부품들이 열손상(thermal damage)을 입어 엔진의 성능이 급격히 저하된다.

따라서, 실린더 헤드에는 냉각수가 소통되도록 냉각수 통로가 형성되는데, 실린더 헤드의 효율적인 냉각을 위해 상기 냉각수 통로가 효율적으로 설계되는 것이 엔진의 성능과 내구성에 매우 중요한 요소가 된다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 효율적인 냉각을 위해 냉각수 통로가 효율적으로 형성된 실린더 헤드를 제공하는 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 형태에 따른 실린더 헤드는, 내부에 냉각수 통로가 형성된 실린더 헤드로서, 상기 냉각수 통로에는, 배기 밸브 시트 방향으로 냉각수를 가이드하기 위한 하나 이상의 가이드 월(guide wall)이 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 하나 이상의 가이드 월은, 상기 실린더 헤드의 상기 냉각수 통로 상면 또는 하면으로부터 상기 실린더 헤드의 세로 방향으로 돌출 형성된 가이드 기둥을 포함하는 것으로 할 수 있다.

상기 배기 밸브 시트는 복수개로 형성되며 상기 복수의 배기 밸브 시트 사이에는 냉각수가 유입될 수 있도록 만입부가 형성되고, 상기 가이드 기둥은 상기 냉각수 통로를 흐르는 냉각수를 상기 만입부에 가이드 하는 것으로 할 수 있다.

상기 가이드 기둥의 단면의 길이 방향은, 상기 실린더 헤드의 폭 방향으로 형성된 것으로 할 수 있다.

상기 가이드 기둥의 단면의 길이는, 상기 냉각수 통로에 냉각수가 유입되는 냉각수 유입구에 가까운 실린더로부터 먼 실린더로 갈수록 길게 형성된 것으로 할 수 있다.

상기 하나 이상의 가이드 월은, 상기 실린더 헤드의 상기 냉각수 통로 측면 으로부터 상기 실린더 헤드의 폭 방향으로 돌출 형성된 가이드 리브(rib)를 포함하는 것으로 할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 실린더 헤드에 의하면, 효율적인 냉각을 위해 냉각수 통로가 효율적으로 형성된다.

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

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 실린더 헤드(100)의 정면도이고, 도 2는 도 1의 A-A선에 따른 본 발명의 실시예에 따른 실린더 헤드(100)의 단면도이다.

도 2에서 붉은 색 부분은 실린더 헤드(100)의 단면을 나타낸 것이며, 푸른 색 부분은 냉각수 통로를 형성하는 실린더 헤드(100) 내면을 나타낸 것이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 실린더 헤드(100)의 내부에는 냉각수 통로(120)가 형성되어 있다. 실린더 헤드(100)를 냉각하기 위한 냉각수는 냉각수 유입구(130)를 통해 냉각수 통로(120)에 공급되어, 화살표로 도시한 방향을 따라 냉각수 통로(120) 내를 순환하게 된다.

도 2에서는 상기 냉각수 유입구(130)가 실린더 헤드(100)의 후면(즉, 정면의 반대측)에 형성된 것을 도시하고 있으나, 본 발명의 보호 범위가 반드시 이에 한정된 것으로 이해되어서는 안된다. 냉각수 유입구가 실린더 헤드(100)의 정면에 형성된 경우라도 본 발명의 기술적 사상이 적용 가능하다.

통상적으로 실린더들의 호칭은 실린더 헤드(100)의 정면으로부터 배열된 순서대로 1,2,3,4번 실린더로 호칭되므로, 이하의 설명에서는 설명의 편의상 이러한 관행에 따라 실린더들을 호칭하기로 한다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 실린더 헤드(100)에서는, 정면으로부터 1번 실린더(101), 2번 실린더(102), 3번 실린더(103), 4번 실린더(104)가 배열된다.

도면에서는, 본 발명의 기술적 사상이 적용된 일예로서, 직렬4기통 엔진의 실린더 헤드(100)를 도시하였다. 그러나, 본 발명의 본 발명의 보호 범위가 반드시 이에 한정된 것으로 이해되어서는 안된다. 4기통 이상의 직렬 다기통 엔진의 실린더 헤드 또는 V형 이나 수평 대향 엔진의 어느 한 실린더 헤드에 관하여도 본 발명의 기술적 사상이 적용 가능하다.

도면에서는, 본 발명의 기술적 사상이 적용된 일예로서, 실린더 마다 흡기 밸브와 배기 밸브가 각각 2개씩 구비된 4밸브 엔진을 도시하고 있다. 그러나, 본 발명의 본 발명의 보호 범위가 반드시 이에 한정된 것으로 이해되어서는 안된다. 흡기 밸브가 하나인 경우라도, 본 발명의 기술적 사상이 적용 가능하다.

본 발명의 실시예에 따른 실린더 헤드(100)의 배기측 냉각수 통로는, 2개의 배기 밸브 시트(exhaust valve seat)(110)사이의 온도를 낮추기 위해 국부적으로 상기 밸브 시트(110) 사이에 냉각수가 깊이 유입될 수 있도록, 상기 밸브 시트(110) 사이에 만입부(140)가 형성된다.

따라서, 배기측 냉각수 통로는 상기 배기 밸브 시트(110) 주위를 대략 감싸는 형태로 형성되고, 이러한 배기측 냉각수 통로를 흐르는 냉각수에 의하여, 상기 배기 밸브 시트는 보다 효율적으로 냉각되게 된다.

이러한 구성에 의한 배기 밸브 시트의 냉각 성능을 더욱 높이기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 실린더 헤드(100)는, 상기 밸브 시트(110) 방향으로 냉각수를 가이드하기 위한 하나 이상의 가이드 월(guide wall)이 형성된다.

이러한 가이드 월로서, 도 2에서는, 상기 실린더 헤드(100)의 상기 냉각수 통로(120)의 상면 또는 하면으로부터 상기 실린더 헤드(100)의 세로 방향으로 돌출 형성된 가이드 기둥(121,122,123,124)을 도시하고 있다.

즉, 도 2는 실린더 헤드(100)의 세로 방향에서 바라본 단면도이므로, 도 2에 도시된 가이드 기둥(121,122,123,124)은 실린더 헤드(100)의 세로 방향으로 형성된 것이다.

이러한 가이드 기둥(121,122,123,124)은 상기 실린더 헤드(100)의 상기 냉각수 통로(120)를 형성하는 내면으로부터 돌출 형성된다. 상기 가이드 기둥(121,122,123,124)은 상기 실린더 헤드(100)의 상기 냉각수 통로(120)를 형성하는 상면으로부터 돌출 형성되어도 무방하며, 상기 실린더 헤드(100)의 상기 냉각수 통로(120)를 형성하는 하면으로부터 돌출 형성되어도 무방하다.
일반적으로 길게 형성된 물체의 경우 긴 쪽을 길이방향, 짧은 쪽을 폭방향이라 호칭하는 것이 통상적이고, 본 발명의 상세한 설명 및 청구범위는 이와 같은 일반적인 호칭방식에 따라 기재된다. 즉, 실린더 헤드(100)의 길이방향은 실린더들이 나열된 방향을 말하는 것이며 실린더 헤드(100)의 폭방향은 실린더 헤드(100)의 길이방향에 수직한 방향을 말한다. 한편, 즉, 가이드 기둥(121,122,123,124)은 길이방향은 길게 형성된 가이드 기둥의 길이가 긴 쪽 방향을 말하는 것이다

도 2에 도시된 바와 같이, 냉각수는 상기 냉각수 유입구(130)를 통해 상기 냉각수 통로(120)에 유입된 후 상기 냉각수 유입구(130)로부터 실린더 헤드(100)의 길이 방향으로 흐르게 되는데, 이 과정에서 상기 냉각수는 각 실린더 마다 형성된 가이드 기둥(121,122,123,124)에 의하여 각 실린더의 만입부(140)에 가이드 되게 된다.

이를 위하여, 상기 가이드 기둥(121,122,123,124)의 단면의 길이 방향은, 상기 실린더 헤드(100)의 폭 방향(즉, 도 2에서 좌우 방향)으로 형성된다.

그런데, 냉각수 통로(120)를 흐르는 냉각수 흐름상, 상기 냉각수 유입구(130)에서 먼 실린더일수록 냉각수가 상기 만입부(140)에 진입하기가 힘들어진다. 따라서, 이를 고려하여 상기 가이드 기둥(121,122,123,124)은, 상기 가이드 기둥(121,122,123,124)의 단면의 길이는, 상기 냉각수 유입구(130)에 가까운 실린더로부터 먼 실린더로 갈수록 길게 형성된다. 즉, 본 발명의 실시예에서 상기 가이드 기둥(121,122,123,124)의 단면의 길이는, 4번 실린더(104), 3번 실린더(103), 2번 실린더(102), 1번 실린더(101)의 순서로 길어지도록 형성된다. 즉, 가이드 기둥(121), 가이드 기둥(122), 가이드 기둥(123), 가이드 기둥(124)의 순서로 길게 형성되는 것이다. 즉, 냉각수 유입구(130)에 가까운 실린더에 대응되는 가이드 기둥(124)이 가장 짧게, 냉각수 유입구(130)로부터 먼 실린더에 대응되는 가이드 기둥(121)이 가장 길게 형성되는 것이다

따라서, 냉각수는 냉각수 유입구(130)로부터 먼 실린더일수록 더욱 강하게 상기 만입부(140)에 가이드되게 되므로, 각 실린더 마다 배기 밸브 시트 부위를 균일하게 냉각할 수 있게 된다.

이하에서는, 다른 형태의 가이드 월에 관해 도 3을 참고로 상세히 설명한다.

도 3는 도 2의 B-B선에 따른 본 발명의 실시예에 따른 실린더 헤드(100)의 단면도이다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 흡기 포트(310) 측보다는 배기 포트(320) 측의 냉각이 더욱 원활하도록, 냉각수 통로(120)는 배기 포트(320) 측이 더욱 크게 형성되어 있다. 따라서, 배기측 냉각수 통로(120)는 배기 포트(320) 주위에서 큰 공간을 형성하게 되는데, 이러한 공간 내에서의 냉각수 흐름은 배기 밸브 시트(110) 주위로 잘 유도되지 않을 수 있다.

따라서 본 발명의 실시예에 따른 실린더 헤드(100)에는, 밸브 시트(110) 방향으로 냉각수를 가이드하기 위한 가이드 월로서, 상기 실린더 헤드(100)의 상기 냉각수 통로(120)의 측면(340)으로부터 상기 실린더 헤드(100)의 폭 방향으로 가이드 리브(rib)(350)가 돌출 형성된다.

따라서, 냉각수가 냉각수 통로(120)를 실린더 헤드(100)의 길이 방향으로 흐르면서 배기 포트(320)를 넘어갈 때, 상기 가이드 리브(350)에 의하여 냉각수는 도 3에 화살표로 도시한 방향을 따라 배기 밸브 시트(110) 주변으로 가이드되어 배기 밸브 시트 부위의 냉각효율을 더욱 향상할 수 있게 된다.

이상에서는 현재로서 실질적이라 고려되는 실시예를 참고로 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것으로 이해되어서는 안된다. 오히려, 전술한 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 실린더 헤드의 정면도이다.

도 2는 도 1의 A-A선에 따른 본 발명의 실시예에 따른 실린더 헤드의 단면도이다.

도 3는 도 2의 B-B선에 따른 본 발명의 실시예에 따른 실린더 헤드의 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100: 실린더 헤드

101: 1번 실린더 102: 2번 실린더

103: 3번 실린더 104: 4번 실린더

110: 밸브 시트

120: 냉각수 통로

121,122,123,124: 가이드 기둥

130: 냉각수 유입구

140: 만입부

310: 흡기 포트 320: 배기 포트

340: 냉각수 통로의 측면

350: 가이드 리브

Claims (8)

1. 내부에 냉각수 통로가 형성된 실린더 헤드로서,

   상기 냉각수 통로에는, 배기 밸브 시트 방향으로 냉각수를 가이드하기 위한 하나 이상의 가이드 월(guide wall)이 형성되며,

   상기 하나 이상의 가이드 월은,

   상기 실린더 헤드의 상기 냉각수 통로 상면 또는 하면으로부터 돌출 형성되어, 대응되는 실린더를 향하여 길게 형성된 가이드 기둥을 포함하되,

   상기 가이드 기둥의 단면의 길이는, 실린더 블록으로부터 상기 실린더 헤드에 냉각수가 유입되는 냉각수 유입구에 가까운 실린더로부터 먼 실린더로 갈수록 길어지도록 형성된 것을 특징으로 하는 실린더 헤드.
2. 삭제
3. 제1항에서,

   상기 배기 밸브 시트는 복수개로 형성되며, 상기 복수의 배기 밸브 시트 사이에는 냉각수가 유입될 수 있도록, 만입부가 형성되고,

   상기 가이드 기둥은 상기 냉각수 통로를 흐르는 냉각수를 상기 만입부에 가이드 하는 것을 특징으로 하는 실린더 헤드.
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 제1항 또는 제3항에서,

   상기 하나 이상의 가이드 월은,

   상기 실린더 헤드의 상기 냉각수 통로 측면으로부터 상기 실린더 헤드의 폭 방향으로 돌출 형성된 가이드 리브(rib)를 포함하는 것을 특징으로 하는 실린더 헤드.
8. 제1항에서,

   상기 하나 이상의 가이드 월은,

   상기 실린더 헤드의 상기 냉각수 통로 측면으로부터 상기 실린더 헤드의 폭 방향으로 돌출 형성된 가이드 리브(rib)를 포함하는 것을 특징으로 하는 실린더 헤드.

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