KR101729477B1 - Method of manufacturing a cylinder head and cylinder head - Google Patents

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Abstract

왕복 엔진의 실린더 헤드 (1) 제조 방법에서, 세라믹 발포체로 만들어진 부재 (7) 가 실린더 헤드 몰드 안으로 삽입되고, 용융된 실린더 헤드 기초 재료가 몰드 안으로 부어지고, 부재 (7) 의 구멍들 및 몰드는 용융된 실린더 헤드 기초 재료로 채워지고, 용융된 실린더 헤드 기초 재료는 몰드 내에서 그리고 부재 (7) 내에서 고화된다.In the method of manufacturing the cylinder head 1 of the reciprocating engine, the member 7 made of ceramic foam is inserted into the cylinder head mold, the molten cylinder head base material is poured into the mold, The molten cylinder head base material is filled with the molten cylinder head base material and solidified in the mold and in the member (7).

Description

실린더 헤드 제조 방법 및 실린더 헤드{METHOD OF MANUFACTURING A CYLINDER HEAD AND CYLINDER HEAD}Technical Field [0001] The present invention relates to a cylinder head manufacturing method and a cylinder head,

본 발명은 왕복 엔진의 실린더 헤드를 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 왕복 엔진의 실린더 헤드에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a cylinder head of a reciprocating engine. The present invention also relates to a cylinder head of a reciprocating engine.

왕복 엔진들에서 연료 소비 및 배출물들을 감소시키기 위한 추세들은 많은 구성 요소들의 성능에 대한 요구들을 증가시켜왔다. 연료 소비 및 배출물들을 감소시키기 위한 한 가지 방법은 엔진 압축 비를 증대시키는 것이다. 그러나, 실린더 압력에서 압축 비의 증대는 전형적으로 실린더 헤드의 휨 및 실린더 헤드와 실린더 블록의 결합 표면들 사이의 움직임을 증가시킨다. 결과적으로, 실린더 압력이 실린더 연소 공간으로부터 엔진 냉각 시스템으로 누출되고 여기서 압력 펄스들이 냉각 시스템의 냉매 펌프 및 다른 구성 요소들에게 피해를 유발할 수 있다.Trends to reduce fuel consumption and emissions in reciprocating engines have increased the demands on the performance of many components. One way to reduce fuel consumption and emissions is to increase the engine compression ratio. However, the increase in compression ratio at the cylinder pressure typically increases the flexure of the cylinder head and the movement between the engagement surfaces of the cylinder head and the cylinder block. As a result, cylinder pressure leaks from the cylinder combustion space to the engine cooling system, where the pressure pulses can cause damage to the refrigerant pump and other components of the cooling system.

본 발명의 목적은 실린더 헤드의 강성 (stiffness) 을 향상시키는 것이다.An object of the present invention is to improve the stiffness of a cylinder head.

목적은 독립항들에서 개시된 바와 같이 달성된다. 본 발명에 따른 방법에서, 세라믹 발포체로 만들어진 일 부재가 실린더 헤드 몰드 안으로 삽입되고, 용융된 실린더 헤드 기초 재료가 몰드 안으로 부어지며, 몰드와 상기 부재의 구멍들 (pores) 은 용융된 실린더 헤드 기초 재료로 채워지고, 용융된 실린더 헤드 기초 재료는 몰드 및 상기 부재의 구멍 내에서 고화된다.The objective is achieved as disclosed in the independent claims. In the method according to the invention, a member made of a ceramic foam is inserted into the cylinder head mold, the molten cylinder head base material is poured into the mold, the mold and the pores of the member are melted, And the molten cylinder head base material solidifies in the mold and the holes of the member.

본 발명에 따르면, 세라믹 발포체로 만들어진 일 부재는 실린더 헤드에 배치된다. 상기 부재의 구멍들은 실린더 헤드 기초 재료로 채워진다.According to the present invention, a member made of a ceramic foam is disposed in a cylinder head. The holes of the member are filled with the cylinder head base material.

중요한 이점들이 본 발명에 의해서 달성될 수 있다. 실린더 헤드 기초 재료가 상기 부재의 구멍들에서 고화될 때, 철-세라믹 (iron-ceramic) 복합물 구조체가 상기 부재 내에 형성되고, 이는 실린더 헤드의 강성를 높인다. 이것은 다시 실린더 헤드의 휨 및 휨으로 발생하는 문제들을 감소시킨다. 또한, 본 발명에 따른 실린더 헤드는 용이하게 그리고 비용-효과적으로 제조될 수 있다.Significant advantages can be achieved by the present invention. When the cylinder head base material solidifies in the holes of the member, an iron-ceramic composite structure is formed in the member, which increases the rigidity of the cylinder head. This again reduces problems caused by bending and deflection of the cylinder head. Further, the cylinder head according to the present invention can be manufactured easily and cost-effectively.

이하 본 발명이 첨부된 도면을 참조하여 실시예로서 더욱 상세히 설명된다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of example with reference to the accompanying drawings.

도 1 은 내화 플레이트 측에서 본 본 발명에 따른 실린더 헤드의 일 실시예를 도시하고,
도 2 는 측면도로서 도 1 의 실린더 헤드를 도시한다.1 shows an embodiment of a cylinder head according to the present invention viewed from the refractory plate side,
Figure 2 shows the cylinder head of Figure 1 as a side view.

도 1 및 도 2 는 대형 왕복 엔진의 실린더 헤드 (1) 를 도시하며, 이 왕복 엔진은 선박의 또는 열 및/또는 전기 생산을 위한 발전소의 주 또는 부 엔진으로서 이용될 수 있다. 엔진은 중속의 4 행정 엔진이다. 엔진의 회전 속도는 300 - 1200 rpm 이다. 엔진의 실린더 보어 (bore) 는 전형적으로 20 - 80 cm 이다.1 and 2 show a cylinder head 1 of a large reciprocating engine, which can be used as a main or subengine of a power plant for the production of ships or for thermal and / or electrical production. The engine is a medium speed four-stroke engine. The rotational speed of the engine is 300 - 1200 rpm. The cylinder bore of the engine is typically 20-80 cm.

각각의 실린더는 별개의 실린더 헤드 (1) 를 구비한다. 실린더 헤드 (1) 는 스크류들을 체결하기 위한 보어들 (2) 을 포함하고, 이에 의해서 실린더 헤드 (1) 는 엔진의 실린더 블록에 체결될 수 있다. 또한, 실린더 헤드 (1) 는 연소 공기를 위한 적어도 하나의 주입 포트 (3) 및 배출 가스를 위한 적어도 하나의 출구 포트 (4) 를 포함한다. 도 1 및 도 2 에 도시된 일 실시예에서, 실린더 헤드 (1) 는 두 개의 주입 포트들 (3) 및 두 개의 출구 포트들 (4) 을 구비한다. 각각의 포트는 포트 개구부를 둘러싸는 밸브 시트 (5) 를 갖는다. 실린더 헤드 (1) 는 내화 플레이트 (fire plate) (6) 를 포함한다. 내화 플레이트 (6) 는 실린더 헤드 상의 일 구역이며, 이 구역은 실린더의 연소 공간을 한정한다. 실린더 헤드 (1) 의 기초 재료는 주철, 전형적으로 덕타일 주철 (ductile cast iron) 이다.Each cylinder has a separate cylinder head 1. The cylinder head 1 includes bores 2 for fastening the screws, whereby the cylinder head 1 can be fastened to the cylinder block of the engine. In addition, the cylinder head 1 comprises at least one inlet port 3 for combustion air and at least one outlet port 4 for the exhaust gas. In the embodiment shown in Figures 1 and 2, the cylinder head 1 has two injection ports 3 and two exit ports 4. Each port has a valve seat 5 surrounding the port opening. The cylinder head (1) includes a fire plate (6). The refractory plate 6 is a section on the cylinder head, which defines the combustion space of the cylinder. The base material of the cylinder head 1 is cast iron, typically ductile cast iron.

강성을 향상시키기 위해서, 세라믹 발포체로 만들어진 부재 (7) 가 실린더 헤드 (1) 내에 배치된다. 부재 (7) 는 개기공 (open cell) 세라믹 발포체로 만들어 진다. 발포체 재료는, 탄화규소 (SiC), 알루미나, 산화 지르코늄 (ZrO), 탄화 지르코늄 (ZrC) 또는 이들의 조합과 같은 어떠한 적절한 세라믹 탄화 화합물 또는 산화 화합물 (ceramic carbide or oxide compound) 일 수 있다. 부재 (7) 는 구멍들 (pores) 을 포함하고, 이 구멍들은 실린더 헤드 기초 재료로 채워진다.In order to improve the rigidity, a member 7 made of a ceramic foam is disposed in the cylinder head 1. [ The member 7 is made of an open cell ceramic foam. The foam material may be any suitable ceramic carbide or oxide compound such as silicon carbide (SiC), alumina, zirconium oxide (ZrO), zirconium carbide (ZrC), or combinations thereof. The member 7 comprises pores, which are filled with the cylinder head base material.

부재 (7) 는 실린더 헤드의 내화 플레이트 (6) 영역에 배치된다. 실린더 헤드 기초 재료의 층 (8) 은 내화 플레이트 (6) 표면과 부재 (7) 사이에 제공된다. 층 (8) 의 두께는 실린더 헤드의 치수들, 특히 두께에 의존한다. 전형적으로 층 (8) 의 두께는 적어도 1 cm 이다. 부재 (7) 는 전체 내화 플레이트 (6) 영역위에 또는 내화 플레이트 (6) 영역의 단지 일 부분 위에 연장된다.The member 7 is disposed in the region of the refractory plate 6 of the cylinder head. A layer (8) of cylinder head base material is provided between the surface of the refractory plate (6) and the member (7). The thickness of the layer 8 depends on the dimensions of the cylinder head, in particular the thickness. Typically the thickness of layer 8 is at least 1 cm. The member 7 extends above the entire refractory plate 6 area or only a portion of the refractory plate 6 area.

부재 (7) 의 개기공도 (open porosity) 는 0.3 내지 0.7 이다. 개기공도는 다공성 재료의 전체 체적에 대한 유체 유동이 효과적으로 발생하고 있는 체적 (이것은 데드-엔드 (dead-end) 구멍들 또는 비-연결된 공동들은 제외한다) 의 비를 가리킨다. 개방된 구멍들의 사이즈는 1 mm 내지 10 mm 이다.The open porosity of the member 7 is 0.3 to 0.7. The overall porosity refers to the ratio of the volume at which the fluid flow to the total volume of porous material is effectively occurring (which excludes dead-end holes or non-connected cavities). The size of the open holes is 1 mm to 10 mm.

실린더 헤드 (1) 는 다음과 같이 만들어질 수 있다. 세라믹 발포체로 만들어진 부재 (7) 가 실린더 헤드 몰드 안으로 적절한 위치에 삽입된다. 부재 (7) 는 몰드의 벽들에 지지될 수 있다. 몰드 코어들이 또한 몰드 안으로 적절한 위치들에 삽입될 수 있다. 미리제조된 밸브 시트 링들이 몰드 내에 놓여질 수 있다. 필요한 때, 주조 전에 몰드가 예열될 수 있다. 다음으로, 용융된 실린더 헤드 기초 재료가 실린더 헤드 몰드 안으로 부어진다. 부재 (7) 의 개방된 구멍들 및 몰드는 용융된 실린더 헤드 기초 재료로 채워진다. 실린더 헤드 기초 재료는 몰드 내에서 그리고 부재 (7) 의 구멍들 안에서 고화된다. 결과적으로, 철-세라믹 (iron-ceramic) 복합물 구조체가 부재 (7) 내에서 형성된다. 몰드는 고화된 실린더 헤드 둘레로부터 제거된다. 그 다음으로, 몰드 코어들이 종래의 방식으로 실린더 헤드로부터 제거된다. 마지막으로, 실린더 헤드는 기계가공에 의해서 마무리된다.The cylinder head 1 can be made as follows. A member 7 made of a ceramic foam is inserted into the cylinder head mold at an appropriate position. The member 7 can be supported on the walls of the mold. The mold cores can also be inserted into the mold at appropriate locations. Pre-fabricated valve seat rings can be placed in the mold. When necessary, the mold can be preheated before casting. Next, the molten cylinder head base material is poured into the cylinder head mold. The open holes and mold of the member (7) are filled with molten cylinder head base material. The cylinder head base material solidifies in the mold and in the holes of the member (7). As a result, an iron-ceramic composite structure is formed in the member 7. The mold is removed from the periphery of the solidified cylinder head. The mold cores are then removed from the cylinder head in a conventional manner. Finally, the cylinder head is finished by machining.

Claims (10)

왕복 엔진의 실린더 헤드 (1) 로서,
세라믹 발포체로 만들어진 부재 (7) 는 상기 실린더 헤드 (1) 내에 배치되고 상기 부재 (7) 의 구멍들 (pores) 은 실린더 헤드 기초 재료로 채워지고,
상기 부재 (7) 는 상기 실린더 헤드의 내화 플레이트 (6) 영역에 배치되고,
실린더 헤드 기초 재료의 층 (8) 이 상기 내화 플레이트 (6) 표면과 상기 부재 (7) 사이에 제공되고,
상기 실린더 헤드 (1) 의 상기 기초 재료는 주철인 것을 특징으로 하는, 왕복 엔진의 실린더 헤드.As a cylinder head (1) of a reciprocating engine,
A member 7 made of a ceramic foam is disposed in the cylinder head 1 and the pores of the member 7 are filled with a cylinder head base material,
The member (7) is arranged in the region of the refractory plate (6) of the cylinder head,
A layer (8) of cylinder head base material is provided between the surface of said refractory plate (6) and said member (7)
Characterized in that the base material of the cylinder head (1) is cast iron. 제 1 항에 있어서,
상기 부재 (7) 는 상기 내화 플레이트 (6) 영역 전체 위에 연장되는 것을 특징으로 하는, 왕복 엔진의 실린더 헤드.The method according to claim 1,
Characterized in that said member (7) extends over the entire region of said refractory plate (6). 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 부재 (7) 는 탄화규소 (SiC), 알루미나, 산화 지르코늄 (ZrO), 탄화 지르코늄 (ZrC) 또는 이들의 조합으로 만들어지는 것을 특징으로 하는, 왕복 엔진의 실린더 헤드.3. The method according to claim 1 or 2,
Characterized in that said member (7) is made of silicon carbide (SiC), alumina, zirconium oxide (ZrO), zirconium carbide (ZrC) or a combination thereof. 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 층 (8) 의 두께는 적어도 1 cm 인 것을 특징으로 하는, 왕복 엔진의 실린더 헤드.The method according to claim 1,
Characterized in that the layer (8) has a thickness of at least 1 cm. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007508147A (en) * 2003-10-13 2007-04-05 フェデラル−モーグル ブルシャイト ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング Cylinder lining of two-layer outer coating and manufacturing method of composite structure by fixing of lining
JP2008128053A (en) 2006-11-17 2008-06-05 Toyota Motor Corp Cylinder block and method of manufacturing cylinder block

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5638779A (en) * 1995-08-16 1997-06-17 Northrop Grumman Corporation High-efficiency, low-pollution engine
US6399176B1 (en) 1996-10-01 2002-06-04 Magotteaux International S.A. Composite wear component
DE10121928A1 (en) 2001-05-05 2002-11-14 Univ Friedrich Alexander Er Production of locally reinforced light metal parts comprises placing porous reinforcing element made from sintered ceramic with sponge-like structure on the site to be reinforced in die casting mold, and infiltrating with melt
FR2826598B1 (en) 2001-07-02 2003-10-24 Peugeot Citroen Automobiles Sa METHOD AND DEVICE FOR MOLDING A METAL PART COMPRISING A POROUS INSERT AND USE THEREOF
DE10135358A1 (en) 2001-07-20 2003-02-06 Daimler Chrysler Ag Production of metal-ceramic composite component comprises inserting ceramic crude material into mold insert, pressing into pressed mold, inserting into casting tool, infiltrating with liquid casting material, and removing the component
FR2831086B1 (en) 2001-10-19 2004-02-06 Peugeot Citroen Automobiles Sa PROCESS FOR THE MANUFACTURE BY CASTING OF METAL PARTS COMPRISING AT LEAST ONE PART SHAPED BY CORE AND USE THEREOF

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007508147A (en) * 2003-10-13 2007-04-05 フェデラル−モーグル ブルシャイト ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング Cylinder lining of two-layer outer coating and manufacturing method of composite structure by fixing of lining
JP2008128053A (en) 2006-11-17 2008-06-05 Toyota Motor Corp Cylinder block and method of manufacturing cylinder block

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