KR101939003B1 - 다중-실린더 엔진의 실린더 헤드 - Google Patents

Abstract

제1 냉각제 유동 통로(34)는 실린더 헤드(101)의 길이 방향으로 연장하도록 제공된다. 길이 방향에 수직인 적어도 하나의 단면에서, 제1 냉각제 유동 통로(34)는 길이 방향에 평행하면서 복수의 연소 챔버(4)의 중심 축선을 포함하는 평면(S1)과 복수의 흡기 포트(2)의 중심선을 포함하는 중심선면(S2) 사이에 위치된다. 길이 방향에 수직인 단면 중 적어도 하나에서, 제2 냉각제 유동 통로의 적어도 일부(20g)는 연소 챔버(4)와 제1 냉각제 유동 통로(34) 사이에 위치된다. 제2 냉각제 유동 통로(20g) 내에서 유동하는 냉각제의 온도보다 낮은 온도의 냉각제가 제1 냉각제 유동 통로(34) 내에서 유동한다.

Description

다중-실린더 엔진의 실린더 헤드{CYLINDER HEAD OF MULTI-CYLINDER ENGINE}

본 발명은 내연 기관(이하 "엔진"이라 지칭됨)의 실린더 헤드에 관한 것으로, 특히, 각각의 내부에서 냉각제가 유동하는 유동 통로를 내부에 구비하는 다중-실린더 엔진의 실린더 헤드에 관한 것이다.

엔진의 실린더 헤드는 각각의 내부에서 냉각제가 유동하는 유동 통로를 갖도록 형성된다. 일본 특허 출원 공개 제2013-133746호(JP 2013-133746 A)는 흡기 포트 내의 공기를 충분히 냉각하기 위해, 실린더 헤드 내의 흡기 포트 주변의 부분을 냉각하기 위해 냉각제가 순환하는 제1 냉각제 회로는 실린더 헤드 내의 배기 포트 주변의 부분과 실린더 블록을 냉각하기 위해 냉각제가 순환하는 제2 냉각제 회로에 독립적으로 제공된다.

제1 냉각제 회로는 실린더 헤드 내에 형성된 흡기 포트 냉각제 통로를 포함한다. 흡기 포트 냉각제 통로는 실린더 헤드의 폭 방향으로 단부 면에 제공된 냉각제 입구 부분에 연결된다. 흡기 포트 냉각제 통로는 냉각제 입구 부분으로부터 흡기 포트의 하부측으로 연장하며, 그후, 흡기 포트의 상부측으로 연장하도록 흡기 포트의 측방향측을 통과하고, 그후, 흡기 포트의 상부측을 통과하며, 그래서, 실린더 헤드의 길이 방향으로 단부 면에 제공된 냉각제 출구 부분에 연결된다. 여기서, 흡기 포트의 하부측은 실린더 헤드가 실린더 블록에 관하여 수직 방향으로 상부측 상에 위치될 때 수직 방향으로 하부측을 의미하며, 흡기 포트의 상부측은 실린더 헤드가 전술한 바와 동일한 방식으로 위치될 때 수직 방향으로 상부측을 의미한다.

안정적 연소를 달성하기 위해, 최근 엔진은 실린더 내에 난류 유동을 발생시킬 수 있는 형상을 갖는 흡기 포트(난류 유동 생성 포트)를 채용한다. 흡기 포트가 난류 유동 생성 포트일 때, 공기는 흡기 포트의 상면측에 점착하는 방식으로 유동한다. 따라서, 흡기 포트 내의 공기를 냉각하기 위해서, 그 상면측 상의 흡기 포트의 벽 온도를 감소시키는 것이 더욱 효율적이다.

다른 한편, JP 2013-133746 A에 개시된 실린더 헤드의 구조에 따르면, 냉각제가 흡기 포트의 상부측에서 유동할 때, 액체 온도는 고온으로 상승하는 연소 챔버의 상부면으로부터 수신된 열로 인해 증가하여 흡기 포트 내의 공기를 위한 충분한 냉각 효과가 얻어질 수 없는 가능성을 초래한다.

전술한 문제의 관점에서, 본 발명은 흡기 포트 내에서 유동하는 공기를 효율적으로 냉각할 수 있는 다중-실린더 엔진의 실린더 헤드를 제공한다.

따라서, 본 발명의 일 양태에 따라서, 실린더 헤드를 포함하는 다중-실린더 엔진이 제공된다. 실린더 헤드는 복수의 연소 챔버, 복수의 흡기 포트, 제1 냉각제 유동 통로 및 제2 냉각제 유동 통로를 포함한다. 복수의 연소 챔버는 실린더 헤드의 길이 방향으로 나란히 제공된다. 실린더 헤드의 연소 챔버는 실린더 헤드측 상에 공기 연료 혼합물이 연소되는 폐쇄된 공간을 형성하는 부분을 나타낸다. 따라서, 본 출원에서, 연소 챔버는 반드시 실린더 헤드의 실린더 블록 정합면으로부터 오목한 형상을 가질 필요는 없으며, 실린더 블록 정합면과 일치(flush)할 수 있다. 일반적으로, 불꽃 점화 엔진의 실린더 헤드는 실린더 블록 정합면에 관하여 오목한 연소 챔버를 구비하고, 압축 자가 점화 엔진의 실린더 헤드는 실린더 블록 정합면과 일치하는 연소 챔버를 구비한다.

본 출원에서, 실린더 헤드의 길이 방향은 실린더 헤드가 엔진을 형성하도록 실린더 블록 상에 장착될 때 실린더 헤드의 열의 방향, 즉, 크랭크샤프트의 축선 방향으로서 정의된다. 또한, 본 출원에서, 실린더 헤드의 실린더 블록 정합면에 평행하면서 길이 방향에 수직인 방향은 실린더 헤드의 폭 방향으로서 정의되고, 실린더 헤드의 실린더 블록 정합면에 수직이면서 길이 방향에 수직인 방향은 실린더 헤드의 높이 방향으로서 정의된다.

복수의 흡기 포트는 실린더 헤드의 길이 방향으로 나란히 제공된다. 복수의 흡기 포트는 각각 복수의 연소 챔버와 연통한다. 흡기 포트는 각 연소 챔버를 위해 제공된다. 각 실린더를 위한 흡기 밸브의 수가 둘 이상일 때, 각 연소 챔버는 흡기 밸브의 수에 대응하는 흡기 개구를 갖도록 형성된다. 각 경우에, 하나의 공기 입구를 갖는 하나의 흡기 포트 및 흡기 개구의 수에 대응하는 복수의 공기 출구가 각 연소 챔버를 위해 제공될 수 있거나, 흡기 개구의 수에 대응하는 복수의 흡기 포트가 각 연소 챔버를 위해 제공될 수 있다. 흡기 포트는 바람직하게는 난류 유동 생성 포트이다.

제1 냉각제 유동 통로는 실린더 헤드의 길이 방향에 평행하면서 연소 챔버의 중심 축선을 포함하는 평면(이하, 실린더 헤드 길이 방향 중심 평면)과 흡기 포트의 중심선을 포함하는 중심선 평면 사이에 제공된다. 제1 냉각제 유동 통로는 실린더 헤드의 길이 방향으로 연장한다. "길이 방향으로 연장"은 제1 냉각제 유동 통로가 단지 부분적으로 길이 방향으로 제공되거나 길이 방향으로 이산적으로 제공되는 것을 의미하지는 않으며, 제1 냉각제 유동 통로가 길이 방향으로 나란히 배치된 흡기 포트를 따라 길이 방향으로 연속적으로 제공되는 것을 의미한다. 또한, "길이 방향으로 연장"은 제1 냉각제 유동 통로가 길이 방향으로 직선임을 한정적으로 의미하지 않는다. 전체적으로 길이 방향으로 연장하는 경우 제1 냉각제 유동 통로는 실린더 헤드의 높이 방향 또는 폭 방향으로 반드시 균일한 형상을 가질 필요는 없다. 제1 냉각제 유동 통로는 길이 방향으로 나란히 배치된 흡기 포트의 실린더 헤드 길이 방향 중심 평면측 상의 형상에 대응하는 구불구불한 형상을 가질 수 있다.

길이 방향에 수직인 단면 중 적어도 하나에서, 제2 냉각제 유동 통로의 적어도 일부는 연소 챔버와 제1 냉각제 유동 통로 사이에 위치된다. 제2 냉각제 유동 통로는 길이 방향에 수직이면서 연소 챔버의 중심 축선을 포함하는 단면에서 제1 냉각제 유동 통로와 연소 챔버 사이에 위치된 부분을 포함하도록 제공될 수 있다. 길이 방향에 수직이면서 흡기 밸브 삽입 구멍의 중심 축선을 포함하는 단면에서, 제2 냉각제 유동 통로의 적어도 일부는 배기 포트와 흡기 포트 사이에 개재된 영역에서 제1 냉각제 유동 통로와 연소 챔버 사이에 위치되도록 제공될 수 있다.

실린더 헤드에서, 제1 냉각제 유동 통로에서 유동하는 냉각제의 온도는 제2 냉각제 유동 통로에서 유동하는 냉각제의 온도보다 낮다.

전술한 실린더 헤드의 구성에 따라서, 연소 챔버로부터 발생된 열은 제2 냉각제 유동 통로에 의해 흡수될 수 있고, 따라서, 연소 챔버로부터 제1 냉각제 유동 통로로 직접적으로 열이 전달되는 것이 억제될 수 있으며, 따라서, 제1 냉각제 유동 통로 내에서 유동하는 냉각제의 온도가 연소 챔버로부터 발생하는 열에 기인하여 증가하는 것이 억제될 수 있다. 특히, 제2 냉각제 유동 통로가 온도가 상승하는 연소 챔버의 중심의 근방과 제1 냉각제 유동 통로 사이에 위치되는 경우, 제1 냉각제 유동 통로에서 유동하는 냉각제의 온도의 증가를 더 효율적으로 억제하는 것이 가능하다. 결과적으로, 제1 냉각제 유동 통로 내에서 유동하는 저온 냉각제로 흡기 포트의 상부면을 효율적으로 냉각하는 것과, 따라서, 흡기 포트 내에서 유동하는 공기를 효율적으로 냉각하는 것이 가능하다. 본 출원에서, 중심선면에 의해 흡기 포트가 둘로 분할되는 것을 가정하면, 실린더 헤드 길이 방향 중심 평면 상의 표면은 흡기 포트의 상부면이라 지칭될 수 있고, 실린더 블록 정합면측 상의 표면은 흡기 포트의 하부면이라 지칭될 수 있다.

실린더 헤드가 연소 챔버의 중심에서 연소 챔버로 각각 개방된 스파크 플러그 삽입 구멍을 포함할 때, 제1 냉각제 유동 통로는 길이 방향에 수직이면서 연소 챔버의 중심 축선을 포함하는 단면에서 흡기 포트와 스파크 플러그 삽입 구멍 사이에 개재되는 영역을 통과하도록 제공될 수 있다. 인젝터 삽입 구멍이 흡기 포트의 상부면측에 제공될 때, 제1 냉각제 유동 통로는 길이 방향에 수직이면서 연소 챔버의 중심 축선을 포함하는 단면에서 인젝터 삽입 구멍의 중심 축선과 스파크 플러그 삽입 구멍의 중심 축선 사이에 개재되는 영역을 통과하도록 제공될 수 있다.

실린더 헤드가 연소 챔버의 중심 축선 부근에서 연소 챔버로 각각 개방되는 인젝터 삽입 구멍을 포함할 때, 제2 냉각제 유동 통로는 길이 방향에 수직이면서 인젝터 삽입 구멍의 중심 축선을 포함하는 단면에서 제1 냉각제 유동 통로와 인젝터 삽입 구멍의 개방 단부 사이에 위치되는 부분을 포함할 수 있다. 특히, 제2 냉각제 유동 통로가 고온으로 상승하는 인젝터 삽입 구멍의 개방 단부의 근방과 제1 냉각제 유동 통로 사이에 위치되는 경우, 제1 냉각제 유동 통로에서 유동하는 냉각제의 온도의 증가를 더 효율적으로 억제하는 것이 가능하다.

실린더 헤드가 흡기 밸브 삽입 구멍을 포함할 때, 제1 냉각제 유동 통로는 흡기 밸브 삽입 구멍과 그 자체 사이의 위치 관계에 관하여 이하의 모드들을 포함한다.

다중-실린더 엔진에서, 실린더 헤드는 흡기 밸브 삽입 구멍을 포함할 수 있고, 길이 방향에 수직이면서 흡기 밸브 삽입 구멍의 중심 축선을 포함하는 단면에서, 제1 냉각제 유동 통로는 흡기 포트와 흡기 밸브 삽입 구멍 사이에 개재된 영역을 통과하도록 제공될 수 있다. 이러한 모드에 따라서, 제1 냉각제 유동 통로는 흡기 포트의 상부면에 근접하게 배치될 수 있다.

다중-실린더 엔진에서, 실린더 헤드는 흡기 밸브 삽입 구멍을 포함하고, 길이 방향에 수직이면서 흡기 밸브 삽입 구멍의 중심 축선을 포함하는 단면에서, 제1 냉각제 유동 통로는 흡기 밸브 삽입 구멍에 관하여 흡기 포트와 흡기 밸브 삽입 구멍 사이에 개재된 영역에 대향한 측부 상의 영역을 통과하도록 제공될 수 있다. 이러한 모드에 따라서, 제1 냉각제 유동 통로는 높은 자유도로 배치될 수 있다. 예로서, 제1 냉각제 유동 통로는 흡기 밸브 삽입 구멍의 하류의 흡기 포트의 부분에 배치될 수 있고, 즉, 흡기 포트의, 연소 챔버와의, 연결 부분에 근접하게 배치될 수 있고, 흡기 포트의 벽 온도는 가장 높아질 수 있다.

또한, 다중-실린더 엔진에서, 실린더 헤드는 흡기 밸브 삽입 구멍을 포함하고, 길이 방향에 수직이면서 흡기 밸브 삽입 구멍의 중심 축선을 포함하는 단면에서, 제1 냉각제 유동 통로는 흡기 밸브 삽입 구멍의 중심 축선의 양 측부를 통과하도록 제공될 수 있다. 이러한 모드에 따라서, 제1 냉각제 유동 통로에 의해 냉각될 영역은 넓어질 수 있다. 이러한 모드에서, 제1 냉각제 유동 통로는 흡기 밸브 삽입 구멍을 각각 둘러싸는 환형 통로와 인접한 두 개의 환형 통로를 서로에 대해 각각 연결하는 연결 통로를 포함할 수 있다. "환형 통로"는 그 형상이 원형 또는 타원형인 것을 의미하지 않는다. "환형 통로"는 흡기 밸브 삽입 구멍의 중심 축선의 하나의 측부를 통과하는 유동 통로 및 중심 축선의 다른 측부를 통과하는 유동 통로가 상류 및 하류 측부 양자 모두에서 서로 연통하게 구성된다면 충분하다. 이러한 구성에 따라서, 제1 냉각제 유동 통로는 흡기 포트의 상부면 및 연소 챔버와의 흡기 포트의 연결 부분 양자 모두에 근접하게 배치될 수 있다.

다중-실린더 엔진에서, 실린더 헤드가 각 연소 챔버를 위해 두 개의 흡기 밸브 삽입 구멍을 포함할 때, 인접한 두 개의 환형 통로를 각각 연결하는 연결 통로는 제1 연결 통로와 제2 연결 통로를 포함할 수 있다. 제1 연결 통로는 길이 방향에 수직이면서 연소 챔버의 중심 축선을 포함하는 단면을 통과한다. 제2 연결 통로는 길이 방향에 수직이면서 인접한 두 개의 연소 챔버 사이를 지나가는 단면을 통과한다. 길이 방향에 평행하면서 흡기 밸브 삽입 구멍의 중심 축선을 포함하는 평면에 관하여, 제1 연결 통로는 평면의 하나의 측부 상에 배치되고, 제2 연결 통로는 평면의 다른 측부 상에 배치된다. 즉, 제1 및 제2 연결 통로는 환형 통로를 제1 및 제2 연결 통로 사이에 개재하는 방식으로 길이 방향으로 교대로 배치된다. 이러한 구성에 따라서, 냉각제는 환형 통로 내에서 체류하는 것이 방지된다.

실린더 헤드는 실린더 블록 정합면에 수직이고 인접한 두 개의 연소 챔버와 연통하는 두 개의 흡기 포트 사이를 통과하는 헤드 볼트 삽입 구멍을 포함한다. 이러한 경우에, 길이 방향에 수직이고 헤드 볼트 삽입 구멍의 중심 축선을 포함하는 단면에서, 제1 냉각제 유동 통로는 헤드 볼트 삽입 구멍에 관하여 실린더 헤드 길이 방향 중심 평면에 더 근접한 영역을 통과하도록 제공될 수 있다. 이러한 구성에 따라서, 제1 냉각제 유동 통로는 제1 냉각제 유동 통로 내에 어떠한 공기 포켓도 발생하지 않도록 실린더 헤드의 높이 방향에서 높은 위치에서 통과하는 것이 방지된다.

다중-실린더 엔진에서, 제1 냉각제 유동 통로 및 제2 냉각제 유동 통로는 실린더 헤드에서 서로 독립적이다. "실린더 헤드에서 서로 독립적"은 제1 냉각제 유동 통로와 제2 냉각제 유동 통로가 적어도 실린더 헤드 내에서 서로 연통하지 않는다는 것을 의미한다. 이러한 구성에 따라서, 제1 냉각제 유동 통로 내에서 유동하는 냉각제의 온도는 제2 냉각제 유동 통로 내에서 유동하는 냉각제의 것보다 뚜렷히 더 낮게 형성될 수 있다. 제1 냉각제 유동 통로를 포함하는 냉각제 순환 시스템 및 제2 냉각제 유동 통로를 포함하는 냉각제 순환 시스템은 별개의 시스템으로서 형성될 수 있다.

다중-실린더 엔진에서, 제1 냉각제 유동 통로는 실린더 헤드의 길이 방향의 하나의 단부 면에 개방된 제1 구멍과 연통할 수 있고, 제1 냉각제 유동 통로는 실린더 헤드의 길이 방향으로 다른 단부 면에서 개방된 제2 구멍과 연통할 수 있다. "길이 방향의 단부 면"은 길이 방향에서 단부를 형성하는 표면이고, 평탄한 표면 또는 비균등 표면일 수 있다. 제1 냉각제 유동 통로가 샌드 코어에 의해 형성될 때, 구멍(모래 제거 구멍)이 샌드 코어를 지지하는 코어 지지부에 의해 길이 방향으로 양 단부 면에 형성된다. 제1 구멍 및 제2 구멍은 코어 지지부에 의해 형성된 이들 구멍일 수 있다. 제1 및 제2 구멍 중 하나는 냉각제 입구로서 사용될 수 있고, 나머지는 냉각제 출구로서 사용될 수 있다.

다중-실린더 엔진에서, 제1 냉각제 유동 통로는 실린더 헤드의 길이 방향의 단부 면에 개방된 제1 구멍과 연통할 수 있고, 제1 냉각제 유동 통로는 실린더 헤드의 폭 방향의 단부 면에서 개방된 제2 구멍과 연통할 수 있다. "폭 방향의 단부 면"은 폭 방향의 단부를 형성하는 표면이고, 평탄한 표면 또는 비균등 표면일 수 있다. 제1 냉각제 유동 통로가 샌드 코어에 의해 형성될 때, 구멍이 샌드 코어를 지지하는 코어 지지부에 의해 길이 방향으로 양 단부 면에 형성된다. 양 단부 면의 이들 구멍 중 하나는 제1 구멍으로서 남겨질 수 있고, 나머지 구멍은 밀봉될 수 있다. 제1 및 제2 구멍 중 하나는 냉각제 입구로서 사용될 수 있고, 나머지는 냉각제 출구로서 사용될 수 있다.

다중-실린더 엔진에서, 제1 냉각제 유동 통로는 실린더 헤드의 길이 방향의 단부 면에서 개방된 제1 구멍과 연통할 수 있고, 제1 냉각제 유동 통로는 실린더 블록 정합면에서 개방된 제2 구멍과 연통할 수 있다. 구멍은 샌드 코어를 지지하는 코어 지지부에 의해 길이 방향으로 양 단부 면에서 형성된다. 양 단부 면의 이들 구멍 중 하나는 제1 구멍으로서 남겨질 수 있고, 나머지 구멍은 밀봉될 수 있다. 제1 냉각제 유동 통로는 인접한 두 개의 연소 챔버와 연통하는 두 개의 흡기 포트 사이에 제공된 연통 통로를 거쳐 제2 구멍에 연결될 수 있다. 제1 냉각제 유동 통로는 실린더 헤드의 길이 방향의 단부 면 중 적어도 하나와 단부 면 중 적어도 하나에 가장 근접한 흡기 포트 사이에 제공된 연통 통로를 거쳐 제2 구멍에 연결될 수 있다. 제1 및 제2 구멍 중 하나는 냉각제 입구로서 사용될 수 있고, 나머지는 냉각제 출구로서 사용될 수 있다.

제1 냉각제 유동 통로는 실린더 헤드 내의 제2 냉각제 유동 통로와 연통하도록 구성될 수 있다. 그러나, 이러한 경우에, 제1 냉각제 유동 통로를 통과한 냉각제가 제2 냉각제 유동 통로 내로 유동하게 구성된다. 즉, 열 전달에 기인한 온도의 증가 이전의 낮은 온도의 냉각제는 제1 냉각제 유동 통로 내에서 유동하게 구성된다. 이러한 구성에 따라서, 냉각제는 단일 순환 시스템에 의해 제1 냉각제 유동 통로 및 제2 냉각제 유동 통로 내에서 유동하는 것이 허용된다.

전술한 실린더 헤드를 포함하는 다중-실린더 엔진에 따르면, 제1 냉각제 유동 통로와 연소 챔버 사이에 위치된 제2 냉각제 유동 통로에 의해 연소 챔버로부터 제1 냉각제 유동 통로로의 열 전달을 억제할 수 있기 때문에, 제1 냉각제 유동 통로 내에서 유동하는 냉각제의 온도가 낮게 유지될 수 있다. 따라서, 흡기 포트의 상부면측을 효율적으로 냉각하고 따라서 흡기 포트 내에서 유동하는 공기를 효율적으로 냉각하는 것이 가능하다.

본 발명의 예시적 실시예의 특징, 장점 및 기술적 및 산업적 중요성을 첨부 도면을 참조로 후술하며, 도면에서 유사 참조번호는 유사 요소를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 엔진 냉각 시스템의 구성을 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예의 실린더 헤드의 평면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예의 실린더 헤드의 길이 방향에 수직인 흡기 밸브 삽입 구멍의 중심 축선을 포함하는 단면을 도시하는 도 2의 선 A-A을 따라 취한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예의 실린더 헤드의 길이 방향에 수직인, 연소 챔버의 중심 축선을 포함하는 단면을 도시하는 도 2의 선 B-B을 따라 취한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예의 실린더 헤드의 길이 방향에 수직인, 인접한 두 개의 연소 챔버 사이를 지나가는 단면을 도시하는 도 2의 선 C-C을 따라 취한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예의 실린더 헤드의 제1 냉각제 유동 통로와 흡기 포트를 투시 방식으로 도시하는 사시도이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예의 실린더 헤드의 흡기 포트, 헤드 볼트 및 제1 냉각제 유동 통로 사이의 위치 관계를 도시하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 제1 실시예의 실린더 헤드의 흡기 포트와 그 흡기 포트 중심선면을 도시하는 사시도이다.
도 9는 본 발명의 제1 실시예의 실린더 헤드의 흡기 포트 및 그 중심선을 도시하는 측면도이다.
도 10은 흡기 포트의 변형 및 그 흡기 포트 중심선면을 도시하는 사시도이다.
도 11은 흡기 포트의 변형 및 그 중심선을 도시하는 측면도이다.
도 12는 본 발명의 제1 실시예의 실린더 헤드의 그 흡기 밸브 삽입 구멍 중심 축선면과 함께 흡기 포트 및 흡기 밸브 삽입 구멍을 도시하는 사시도이다.
도 13은 본 발명의 제1 실시예의 실린더 헤드의 그 중심 축선과 함께 흡기 포트 및 흡기 밸브 삽입 구멍을 도시하는 측면도이다.
도 14는 본 발명의 제1 실시예의 엔진 냉각 시스템이 과급 엔진 시스템에 적용되는 적용례 1을 도시하는 도면이다.
도 15는 본 발명의 제1 실시예의 엔진 냉각 시스템이 하이브리드 시스템에 적용되는 적용례 2를 도시하는 도면이다.
도 16은 본 발명의 제2 실시예의 실린더 헤드의 길이 방향에 수직이고 흡기 밸브 삽입 구멍의 중심 축선을 포함하는 단면, 즉, 도 2의 A-A 단면에 대응하는 단면을 도시하는 단면도이다.
도 17은 본 발명의 제2 실시예의 실린더 헤드의 길이 방향에 수직이고 연소 챔버의 중심 축선을 포함하는 단면, 즉, 도 2의 B-B 단면에 대응하는 단면을 도시하는 단면도이다.
도 18은 본 발명의 제2 실시예의 실린더 헤드의 길이 방향에 수직이고 인접한 두 연소 챔버의 사이를 지나가는 단면, 즉, 도 2의 C-C 단면에 대응하는 단면을 도시하는 단면도이다.
도 19는 본 발명의 제2 실시예의 실린더 헤드 내측의 흡기 포트 및 제1 냉각제 유동 통로를 투시 방식으로 도시하는 사시도이다.
도 20은 본 발명의 제3 실시예의 실린더 헤드의 길이 방향에 수직이고 흡기 밸브 삽입 구멍의 중심 축선을 포함하는 단면, 즉, 도 2의 A-A 단면에 대응하는 단면을 도시하는 단면도이다.
도 21은 본 발명의 제3 실시예의 실린더 헤드의 길이 방향에 수직이고 연소 챔버의 중심 축선을 포함하는 단면, 즉, 도 2의 B-B 단면에 대응하는 단면을 도시하는 단면도이다.
도 22는 본 발명의 제3 실시예의 실린더 헤드의 길이 방향에 수직이고 인접한 두 연소 챔버의 사이를 지나가는 단면, 즉, 도 2의 C-C 단면에 대응하는 단면을 도시하는 단면도이다.
도 23은 본 발명의 제3 실시예의 실린더 헤드 내측의 흡기 포트 및 제1 냉각제 유동 통로를 투시 방식으로 도시하는 사시도이다.
도 24는 본 발명의 제4 실시예의 실린더 헤드의 길이 방향에 수직이고 흡기 밸브 삽입 구멍의 중심 축선을 포함하는 단면, 즉, 도 2의 A-A 단면에 대응하는 단면을 도시하는 단면도이다.
도 25는 본 발명의 제4 실시예의 실린더 헤드의 길이 방향에 수직이고 연소 챔버의 중심 축선을 포함하는 단면, 즉, 도 2의 B-B 단면에 대응하는 단면을 도시하는 단면도이다.
도 26은 본 발명의 제4 실시예의 실린더 헤드의 길이 방향에 수직이고 인접한 두 연소 챔버의 사이를 지나가는 단면, 즉, 도 2의 C-C 단면에 대응하는 단면을 도시하는 단면도이다.
도 27은 본 발명의 제4 실시예의 실린더 헤드 내측의 흡기 포트 및 제1 냉각제 유동 통로를 투시 방식으로 도시하는 사시도이다.
도 28은 본 발명의 제4 실시예의 실린더 헤드의 흡기 포트, 헤드 볼트 및 제1 냉각제 유동 통로 사이의 위치 관계를 도시하는 도면이다.
도 29는 본 발명의 제5 실시예의 실린더 헤드의 길이 방향에 수직이고 흡기 밸브 삽입 구멍의 중심 축선을 포함하는 단면, 즉, 도 2의 A-A 단면에 대응하는 단면을 도시하는 단면도이다.
도 30은 본 발명의 제6 실시예의 실린더 헤드의 길이 방향에 수직인 흡기 밸브 삽입 구멍의 중심 축선을 포함하는 단면을 도시하는 단면도이다.
도 31은 본 발명의 제6 실시예의 실린더 헤드의 길이 방향에 수직인 연소 챔버의 중심 축선을 포함하는 단면을 도시하는 단면도이다.
도 32는 본 발명의 제7 실시예의 엔진 냉각 시스템의 구성을 도시하는 도면이다.
도 33은 본 발명의 제7 실시예의 엔진 냉각 시스템의 중간 연통 통로의 구성을 도시하는 사시도이다.
도 34는 도 33에 도시된 중간 연통 통로와 헤드 볼트 사이의 위치 관계를 도시하는 도면이다.
도 35는 본 발명의 제7 실시예의 엔진 냉각 시스템의 중간 연통 통로의 변형을 도시하는 도면이다.
도 36은 본 발명의 제7 실시예의 엔진 냉각 시스템의 제1 순환 시스템의 변형을 도시하는 도면이다.
도 37은 본 발명의 제8 실시예의 엔진 냉각 시스템의 구성을 도시하는 도면이다.
도 38은 본 발명의 제8 실시예의 엔진 냉각 시스템의 실린더 헤드의 제1 냉각제 유동 통로와 흡기 포트를 투시 방식으로 도시하는 사시도이다.
도 39는 본 발명의 제9 실시예의 엔진 냉각 시스템의 구성을 도시하는 도면이다.
도 40은 본 발명의 제10 실시예의 엔진 냉각 시스템의 구성을 도시하는 도면이다.
도 41은 본 발명의 제11 실시예의 엔진 냉각 시스템의 구성을 도시하는 도면이다.

도면을 참조하여, 본 발명의 실시예를 설명한다. 그러나, 이하의 실시예는 단지 예로서 본 발명의 기술 개념을 구현하기 위한 장치 및 방법을 도시하기 위한 의도이며, 달리 언급하지 않는 한, 구성요소의 구조 및 배열, 프로세스의 순서 등을 후술된 것들에 한정하기를 의도하는 것은 아니다. 본 발명은 이하의 실시예에 한정되지 않으며, 그 요지로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변경과 함께 수행될 수 있다.

이하에서, 본 발명의 제1 실시예를 도면을 참조로 설명할 것이다. 제1 실시예의 전제는 엔진이 불꽃 점화 액체 냉각 직렬 4 실린더 엔진이다. 이러한 전제는 또한 후술되는 제2 내지 제5 실시예에 적용된다. 그러나, 엔진에 본 발명을 적용할 때, 엔진의 실린더의 수 및 배열과 엔진의 점화 시스템에는 어떠한 제한도 존재하지 않는다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 엔진 냉각 시스템의 구성이 설명된다. 엔진을 냉각하기 위한 냉각제는 순환 시스템 각각에 의해 엔진과 방열기 사이에서 순환된다. 엔진은 실린더 블록(151)과 개스킷(미도시)을 거쳐 실린더 블록(151) 상에 장착된 실린더 헤드(101)를 포함한다. 냉각제의 공급은 실린더 헤드(101)와 실린더 블록(151) 양자 모두를 위해 수행된다.

제1 실시예의 엔진 냉각 시스템은 이중 순환 시스템(120, 160)을 포함한다. 제1 순환 시스템(120) 및 제2 순환 시스템(160) 각각은 각각 독립적 폐루프를 형성하고, 각각 방열기(124, 164)와 물 펌프(123, 163)를 포함한다. 각 순환 시스템(120, 160)은 액체 온도 조정을 위한 서모스탯과 액체 온도 센서(어느 쪽도 도시되지 않음)를 더 포함할 수 있다.

제1 순환 시스템(120)은 실린더 헤드(101)에 형성된 제1 냉각제 유동 통로(30)를 포함한다. 실린더 헤드(101)는 제1 냉각제 유동 통로(30)와 각각 연통하는 냉각제 입구 및 냉각제 출구를 갖도록 형성된다. 실린더 헤드(101)의 냉각제 입구는 냉각제 도입 파이프(121)를 거쳐 방열기(124)의 냉각제 출구에 연결되고, 실린더 헤드(101)의 냉각제 출구는 냉각제 배출 파이프(122)를 거쳐 방열기(124)의 냉각제 입구에 연결된다. 냉각제 도입 파이프(121)는 물 펌프(123)를 구비한다.

제2 순환 시스템(160)은 실린더 헤드(101) 내에 형성된 제2 냉각제 유동 통로(20) 및 실린더 블록(151) 내에 형성된 제3 냉각제 유동 통로(152)를 포함한다. 실린더 블록(151)의 제3 냉각제 유동 통로(152)는 실린더를 주변의 물 재킷을 포함한다. 실린더 헤드(101)의 제2 냉각제 유동 통로(20) 및 실린더 블록(151)의 제3 냉각제 유동 통로(152)는 실린더 헤드(101)와 실린더 블록(151) 사이의 정합면에 형성된 개구를 거쳐 서로 연결된다. 실린더 블록(151)은 제3 냉각제 유동 통로(152)와 연통하는 냉각제 입구를 갖도록 형성되고, 실린더 헤드(101)는 제2 냉각제 유동 통로(20)와 연통하는 냉각제 출구를 갖도록 형성된다. 실린더 블록(151)의 냉각제 입구는 냉각제 도입 파이프(161)를 거쳐 방열기(164)의 냉각제 출구에 연결되고, 실린더 헤드(101)의 냉각제 출구는 냉각제 배출 파이프(162)를 거쳐 방열기(164)의 냉각제 입구에 연결된다. 냉각제 도입 파이프(161)는 물 펌프(163)를 구비한다.

실린더 헤드(101)는 4 실린더를 위해 네 개의 흡기 포트(2)를 갖도록 형성된다. 실린더 헤드(101)가 실린더 블록(151)에 관하여 수직 방향으로 상부측 상에 위치될 때, 제1 냉각제 유동 통로(30)는 흡기 포트(2)의 상부측 상에 위치되도록 제공된다. 제2 냉각제 유동 통로(20)는 그 적어도 일부가 흡기 포트(2)의 하부측 상에 위치되도록 제공된다.

본 명세서에서, 이하에서, 달리 언급하지 않는 한, 구성요소 사이의 위치 관계는 실린더 헤드(101)가 실린더 블록(151)에 관하여 수직 방향으로 상부측 상에 위치되는 것을 가정하여 설명될 것이다. 이러한 가정은 단지 설명의 이해를 용이하게 하는 목적을 위한 것이며, 본 발명에 따른 실린더 헤드의 구성에 대한 어떠한 제한적 의미도 제공하지 않는다. 실린더 헤드(101)의 구성, 특히, 제1 냉각제 유동 통로(30) 및 제2 냉각제 유동 통로(20)의 구성을 후술할 것이다.

도 1에 도시된 구성에 따르면, 액체 온도 조절은 두 개의 순환 시스템(120, 160)에 의해 독립적으로 수행될 수 있다. 구체적으로, 제1 냉각제 유동 통로(30) 내에서 유동하는 냉각제의 온도는 저온 엔진 시동의 시점에서 제2 냉각제 유동 통로(20)에서 유동하는 냉각제의 것과 같고, 엔진의 승온이 진행됨에 따라, 제1 냉각제 유동 통로(30) 내에서 유동하는 냉각제의 온도는 제2 냉각제 유동 통로(20) 내에서 유동하는 냉각제의 것보다 낮아지는 것으로 설정된다. 제2 냉각제 유동 통로(20) 내에서 유동하는 냉각제가 실린더 블록(151)의 내측을 통해 통과한 냉각제이기 때문에, 그 온도는 실린더 블록(151)의 냉각제 입구에서 냉각제의 온도보다 높게 상승되었다. 따라서, 도 1에 도시된 구성에 따라서, 방열기(124, 164)를 벗어날 때 냉각제의 온도가 서로 동일한 경우에도, 냉각제가 실린더 헤드(101)에 도달하였을 때, 제2 냉각제 유동 통로(20) 내에서 유동하는 냉각제의 온도는 제1 냉각제 유동 통로(30) 내에서 유동하는 냉각제의 온도보다 높아진다. 달리 말하면, 제1 냉각제 유동 통로(30) 내에서 유동하는 냉각제는 제2 냉각제 유동 통로(20) 내에서 유동하는 냉각제의 온도보다 낮은 온도에서 유지된다.

다음에, 제1 실시예의 실린더 헤드(101)의 기본 구성을 설명할 것이다. 실린더 헤드(101)의 평면도 및 단면도를 사용하여 설명이 이루어질 것이다. 여기서, 기본 구성은 본 발명의 특징 중 하나인 제1 냉각제 유동 통로(30)와 제2 냉각제 유동 통로(20)의 구성 이외의 구성이다. 제1 냉각제 유동 통로(30) 및 제2 냉각제 유동 통로(20)의 구성은 기본 구성을 명료화한 이후 상세히 설명될 것이다.

이하에서, 제1 실시예의 실린더 헤드의 기본 구성을 설명할 것이다. 도 2는 제1 실시예의 실린더 헤드(101)의 평면도이다. 구체적으로, 도 2는 헤드 커버가 부착되는 그 헤드 커버 부착면(1b) 측으로부터 본 바와 같은 실린더 헤드(101)의 평면도이다. 따라서, 도 2에서, 실린더 헤드(101)의, 후방면으로서의, 실린더 블록 정합면은 도시되어 있지 않다. 본 명세서에서, 전술한 바와 같이, 크랭크샤프트의 축선 방향은 실린더 헤드(101)의 길이 방향으로서 정의되며, 실린더 헤드(101)의 실린더 블록 정합면에 평행하고 길이 방향에 수직인 방향은 실린더 헤드(101)의 폭 방향으로서 정의된다. 길이 방향의 단부 면(1c, 1d) 중에서, 크랭크 샤프트의 출력 단부측 상의 단부 면(1d)은 "후방 단부 면"이라 지칭될 것이고, 그 대향 측부 상의 단부 면(1c)은 "전방 단부 면"이라 지칭될 것이다.

제1 실시예의 실린더 헤드(101)는 불꽃 점화 직렬 4 실린더 엔진의 실린더 헤드이다. 도 1에 도시되어 있지 않지만, 4 실린더를 위한 4 연소 챔버는 실린더 헤드(101)의 하부면(실린더 블록과의 정합면)에서 길이 방향으로 직렬 구성으로 규칙적 간격으로 나란히 형성된다. 실린더 헤드(101)는 각각의 연소 챔버를 위한 스파크 플러그 삽입 구멍(12)을 갖도록 형성된다.

흡기 포트(2)와 배기 포트(3)는 실린더 헤드(101)의 측면에서 개방된다. 구체적으로, 흡기 포트(2)는 전방 단부 면(1c) 측으로부터 볼 때 실린더 헤드(101)의 우측 측면에서 개방되고, 배기 포트(3)는 좌측 측면에서 개방된다. 이하, 본 명세서에서, 실린더 헤드(101)의 전방 단부 면(1c)으로부터 본 바와 같은 우측 측부 상에 위치된 측면은 실린더 헤드(101)의 "우측 측면"이라 지칭될 것이고, 좌측 측부 상에 위치된 측면은 실린더 헤드(101)의 "좌측 측면이라 지칭될 것이다. 흡기 포트(2)는 각각의 연소 챔버로부터 연장하고, 실린더 헤드(101)의 우측 측면에서 독립적으로 개방되어 있다. 배기 포트(3)는 실린더 헤드(101) 내측의 단일 배기 포트(3) 내로 결합되고, 이 집합적 단일 배기 포트(3)는 실린더 헤드(101)의 좌측 측면에서 개방된다. 이에 관하여, 이후, 집합적 단일 배기 포트(3)와 함께 배기 포트(3)는 적절한 경우 집합적으로 "배기 포트(3)"라 지칭될 수 있다. 따라서, 본 명세서에서, 실린더 헤드(101)의 전방 단부 면(1c) 측으로부터 볼 때 우측 측부는 "흡기측"이라 지칭될 수 있고, 좌측 측부는 "배기측"이라 지칭될 수 있다.

제1 실시예의 실린더 헤드(101)는 두 개의 흡기 밸브와 두 개의 배기 밸브가 각 실린더를 위해 제공되는 4 밸브 엔진의 실린더 헤드이다. 실린더 헤드(101)는 각 스파크 플러그 삽입 구멍(12) 주변의 두 개의 배기 밸브 삽입 구멍(8) 및 두 개의 흡기 밸브 삽입 구멍(7)을 그 상부면에 갖도록 형성된다. 흡기 밸브 삽입 구멍(7)은 실린더 헤드(101)에서 흡기 포트(2)와 연통하고, 배기 밸브 삽입 구멍(8)은 실린더 헤드(101)에서 배기 포트(3)와 연통한다.

실린더 헤드(101)를 실린더 블록에 부착하기 위한 헤드 볼트의 삽입을 위해 헤드 볼트 삽입 구멍(13, 14, 15, 16)이 헤드 커버 부착면(1b)의 내부측 상에 형성된다. 헤드 볼트는 연소 챔버의 열에 관하여 좌측 및 우측 측부 각각 상에 5개의 갯수로 제공된다. 흡기측 상에서, 헤드 볼트 삽입 구멍(13) 각각은 인접한 두 개의 흡기 포트(2) 사이에 형성되고, 헤드 볼트 삽입 구멍(15)은 각각 전방 단부 면(1c)과 그에 가장 근접한 흡기 포트(2) 사이와, 후방 단부 면(1d)과 그에 가장 근접한 흡기 포트(2) 사이에 각각 형성된다. 배기측 상에서, 헤드 볼트 삽입 구멍(14)은 각각 연소 챔버로 분기되는 배기 포트(3)의 가랑이에 각각 형성되고, 헤드 볼트 삽입 구멍(16)은 전방 단부 면(1c)과 배기 포트(3) 사이와, 후방 단부 면(1d)과 배기 포트(3) 사이에 각각 형성된다.

다음에, 제1 실시예의 실린더 헤드(101)의 내측의 구성이 단면도에 관하여 설명될 것이다. 관심 대상 실린더 헤드(101)의 단면은 실린더 헤드(101)의 길이 방향에 수직이면서 흡기 밸브 삽입 구멍(7)의 중심 축선을 포함하는 단면(도 2의 A-A 단면), 실린더 헤드(101)의 길이 방향에 수직이면서 연소 챔버의 중심 축선을 포함하는 단면(도 2의 B-B 단면) 및 실린더 헤드(101)의 길이 방향에 수직이면서 인접한 두 개의 연소 챔버 사이를 지나가는 단면(도 2의 C-C 단면)이다.

이하에서, 길이 방향에 수직이면서 흡기 밸브 삽입 구멍의 중심 축선을 포함하는 단면에서 본 바와 같은 실린더 헤드의 기본 구성을 설명할 것이다. 도 3은 실린더 헤드(101)의 길이 방향에 수직인 흡기 밸브 삽입 구멍(7)의 중심 축선을 포함하는 단면(도 2의 A-A 단면)을 도시하는 단면도이다. 도 3은 흡기 밸브(11)가 실린더 헤드(101)에 배치된 상태를 도시한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 실린더 헤드(101)의 하부면으로서 실린더 블록 정합면(1a)이 펜트-루프(pent-roof) 형상 연소 챔버(4)를 갖도록 형성된다. 실린더 헤드(101)가 실린더 블록 상에 장착될 때, 연소 챔버(4)는 폐쇄된 공간을 형성하도록 위로부터 실린더를 폐쇄한다. 실린더 헤드(101)와 피스톤 사이에 개재된 폐쇄된 공간이 연소 챔버로서 정의될 때, 연소 챔버(4)는 연소 챔버 천정면이라 지칭될 수 있다.

흡기 포트(2)는 연소 챔버(4)의, 실린더 헤드(101)의 전방 단부측으로부터 볼 때 우측 상의, 경사면에서 개방된다. 흡기 포트(2)와 연소 챔버(4) 사이의 연결 부분, 즉, 흡기 포트(2)의 연소 챔버측의 개방 단부는 흡기 밸브(11)에 의해 개폐되도록 구성되는 흡기 개구로서 기능한다. 두 개의 흡기 밸브(11)가 각 실린더를 위해 제공되기 때문에, 각 연소 챔버(4)는 흡기 포트(2)의 두 개의 흡기 개구를 갖도록 형성된다. 흡기 포트(2)의 입구는 실린더 헤드(101)의 우측 측면에서 개방된다. 흡기 포트(2)는 입구의 개구로부터 좌측으로 경사지게 하향 연장하고, 경로중에 두 개의 포트로 분기되며, 이들 두 분기 포트 각각은 연소 챔버(4) 내에 형성된 흡기 개구와 연통한다. 도 3에는 길이 방향으로 엔진 전방 단부측 상에 분기 포트(2L)가 도시되어 있다. 흡기 포트(2)는 실린더 내에 난류를 생성할 수 있는 난류 유동 생성 포트이다.

실린더 헤드(101)는 그를 통해 흡기 밸브(11)의 스템을 통과시키기 위해 흡기 밸브 삽입 구멍(7)을 갖도록 형성된다. 헤드 커버 부착면(1b)의 내부측 상의 실린더 헤드(101)의 상부면에는, 흡기 밸브(11)를 구동하도록 구성된 밸브 구동 메커니즘을 내부에 수용하는 흡기측 밸브 구동 메커니즘 챔버(5)가 제공된다. 흡기 밸브 삽입 구멍(7)은 흡기 포트(2)의 연소 챔버(4) 부근의, 상부면으로부터 흡기측 밸브 구동 메커니즘 챔버(5)로 우측으로 직선으로 경사지게 상향 연장한다. 흡기 밸브(11)의 스템을 지지하기 위한 밸브 가이드(9)가 흡기 밸브 삽입 구멍(7) 내로 가압 체결된다. 흡기 밸브 삽입 구멍(7)의 중심 축선(L3)은 도 3에 도시된 단면에, 즉, 길이 방향에 수직인 평면에 포함된다.

배기 포트(3)는 연소 챔버(4)의, 실린더 헤드(101)의 전방 단부측으로부터 볼 때 좌측 상의, 경사면에서 개방된다. 연소 챔버(4)와 배기 포트(3) 사이의 연결 부분, 즉, 배기 포트(3)의 연소 챔버측의 개방 단부는 배기 밸브(배기 밸브는 도 3에 도시되어 있지 않음)에 의해 개폐되도록 구성되는 배기 개구로서 기능한다. 두 개의 배기 밸브가 각 실린더를 위해 제공되기 때문에, 각 연소 챔버(4)가 배기 포트(3)의 두 개의 배기 개구를 갖도록 형성된다. 배기 포트(3)는 실린더 헤드(101)의 좌측 측면에서 개방되는 하나의 출구 및 연소 챔버(4)의 배기 밸브를 위해 각각 제공되는 8개의 입구(배기 개구)를 갖는 매니폴드 형상을 갖는다. 배기 포트(3)의 출구는 도 3에 도시된 단면에 위치되지 않는다.

실린더 헤드(101)는 그를 통해 배기 밸브의 스템을 통과시키기 위해 배기 밸브 삽입 구멍(8)을 갖도록 형성된다. 헤드 커버 부착면(1b)의 내부측 상의 실린더 헤드(101)의 상부면에는, 배기 밸브를 구동하도록 구성된 밸브 구동 메커니즘을 내부에 수용하는 배기측 밸브 구동 메커니즘 챔버(6)가 제공된다. 배기 밸브 삽입 구멍(8)은 배기 포트(3)의 연소 챔버(4) 부근의, 상부면으로부터 배기측 밸브 구동 메커니즘 챔버(6)로 좌측으로 직선으로 경사지게 상향 연장한다. 배기 밸브의 스템을 지지하기 위한 밸브 가이드(10)가 배기 밸브 삽입 구멍(8) 내로 가압 체결된다.

다음에, 길이 방향에 수직인 연소 챔버의 중심 축선을 포함하는 단면에서 본 바와 같은 실린더 헤드의 기초 구성을 설명할 것이다. 도 4는 실린더 헤드(101)의, 길이 방향에 수직이면서 연소 챔버(4)의 중심 축선(L1)을 포함하는 단면(도 2의 B-B 단면)을 도시하는 단면도이다. 실린더 헤드(101)는 스파크 플러그를 부착하기 위한 스파크 플러그 삽입 구멍(12)을 갖도록 형성된다. 스파크 플러그 삽입 구멍(12)은 펜트-루프 형상 연소 챔버(4)의 상단 부분으로 개방된다. 연소 챔버(4)의 중심 축선(L1)은 실린더 헤드(101)가 실린더 블록 상에 장착될 때 실린더의 중심 축선과 일치한다.

도 4에 도시된 흡기 포트(2)는 그 분기 부분의 상류의 그 부분이다. 분기 부분의 하류의 두 개의 분기 포트는 각각 길이 방향에 수직이면서 연소 챔버(4)의 중심 축선(L1)을 포함하는 평면의 양 측부 상에 각각 위치되며, 따라서, 도 4에 도시된 단면에는 포함되어 있지 않다. 도 4에 도시된 단면에, 매니폴드 형상을 갖는 배기 포트(3)의 부분이 도시되어 있다.

포트 인젝터를 부착하기 위한 포트 인젝터 삽입 구멍(17)은 흡기 포트(2)에 관하여 상부측 상에서 실린더 헤드(101)의 측면에 형성된다. 포트 인젝터 삽입 구멍(17)의 중심 축선은 길이 방향에 수직이면서 연소 챔버(4)의 중심 축선(L1)을 포함하는 평면에 위치된다. 포트 인젝터 삽입 구멍(17)은 예각으로 흡기 포트(2)를 가로지르고, 흡기 포트(2)의 분기 부분의 상부면 상에서 볼록하게 상향 형성된 포트 인젝터 부착 부분(2c)으로 개방된다. 포트 인젝터 삽입 구멍(17) 내로 삽입된 포트 인젝터(미도시)는 포트 인젝터 부착 부분(2c)으로부터 그 노즐 팁을 노출시키고, 연료를 흡기 포트(2)로 주입한다.

실린더내 직접 분사 인젝터를 부착하기 위한 실린더내 직접 분사 인젝터 삽입 구멍(18)은 흡기 포트(2)에 관하여 하부측 상의 실린더 헤드(101)의 측면에 형성된다. 실린더내 직접 분사 인젝터 삽입 구멍(18)의 중심 축선은 길이 방향에 수직이면서 연소 챔버(4)의 중심 축선(L1)을 포함하는 평면에 위치된다. 실린더내 직접 분사 인젝터 삽입 구멍(18)은 연소 챔버(4)로 개방된다. 실린더내 직접 분사 인젝터 삽입 구멍(18) 내로 삽입된 실린더내 직접 분사 인젝터(미도시)는 연료를 직접적으로 실린더 내로 주입한다.

다음에, 길이 방향에 수직이면서, 인접한 두 개의 연소 챔버 사이를 지나가는 단면에서 볼 때 실린더 헤드의 기초 구성을 설명할 것이다. 도 5는 실린더 헤드(101)의, 길이 방향에 수직이면서 인접한 두 개의 연소 챔버 사이를 지나가는 단면(도 2의 C-C 단면)을 도시하는 단면도이다. 실린더 헤드(101)는 흡기측 밸브 구동 메커니즘 챔버(5)로부터 수직 하향 연장하는 흡기측 헤드 볼트 삽입 구멍(13)을 갖도록 형성되고, 배기측 밸브 구동 메커니즘 챔버(6)로부터 수직 하향 연장하는 배기측 헤드 볼트 삽입 구멍(14)을 갖도록 형성된다. 헤드 볼트 삽입 구멍(13, 14)은 실린더 블록 정합면(1a)에서 개방되면서 실린더 블록 정합면(1a)에 수직이다. 도 5에 도시된 단면은 길이 방향에 수직이면서 헤드 볼트 삽입 구멍(13, 14)의 중심 축선을 포함하는 단면이다.

도 5에 도시된 단면에, 매니폴드 형상을 갖는 배기 포트(3)의 집합적 부분이 도시되어 있다. 매니폴드 형상 배기 포트(3)의 집합적 부분은 실린더 헤드(101)의 좌측 측면에서 개방된다. 배기 포트(3)는 헤드 볼트 삽입 구멍(14)을 회피하는 방식으로 실린더 헤드(101) 내측의 것에 결합된다.

다음에, 제1 실시예의 실린더 헤드(101)의 냉각제 유동 통로의 구성을 설명할 것이다. 본 설명은 투시 방식으로 실린더 헤드(101) 내측의 냉각제 유동 통로를 도시하는 사시도 및 실린더 헤드(101)의 단면도를 사용하여 이루어진다.

이하에서, 제1 실시예의 실린더 헤드의 냉각제 유동 통로의 구성을 설명할 것이다. 먼저, 실린더 헤드의 냉각제 유동 통로의 구성을 설명하기 이전에, 본 설명에 사용하기 위한 실린더 헤드의 기준면이 여기서 정의될 것이다. 본 명세서에서, 네 개의 기준면이 정의된다. 여기서 정의된 기준면은 추후 설명되는 제2 내지 제5 실시예에도 적용된다.

1. 실린더 블록 정합면(제1 기준면) 도 3, 도 4 및 도 5에 도시된 실린더 블록 정합면(1a)은 제1 기준면이다. 실린더 헤드(101)가 실린더 블록 상에 장착될 때, 실린더 블록 정합면(1a)은 실린더 블록의 실린더의 중심 축선에 수직인 평면이다.

2. 실린더 헤드 길이 방향 중심 평면(제2 기준면) 도 4는 연소 챔버(4)의 중심 축선(L1)을 도시한다. 제2 기준면은 길이 방향에 평행하면서 연소 챔버(4)의 중심 축선(L1)을 포함하는 가상 평면이다. 이 평면은 "실린더 헤드 길이 방향 중심 평면"이라 지칭될 것이다. 도 3 및 도 5에서, 실린더 헤드 길이 방향 중심 평면(S1)은 가상선으로 도시되어 있다. 도 4에 도시된 단면에서, 실린더 헤드 길이 방향 중심 평면(S1)은 연소 챔버(4)의 중심 축선(L1)과 중첩한다. 실린더 헤드(101)가 실린더 블록 상에 장착될 때, 실린더 헤드 길이 방향 중심 평면(S1)은 실린더 블록의 실린더의 중심 축선을 포함하는 평면이다.

3. 흡기 포트 중심선면(제3 기준면) 도 3, 도 4 및 도 5에는, 심볼(S2)에 의해 표시된 가상선이 도시되어 있다. 이 가상선은 제3 기준면으로서의 흡기 포트 중심선면을 나타낸다. 흡기 포트 중심선면은 흡기 포트(2)의 중심선을 포함하는 평면으로서 정의된 가상면이다. 이하에서, 도 8 내지 도 11을 참조하여, 흡기 포트(2)의 중심선과 흡기 포트 중심선면을 상세히 설명할 것이다.

도 9는 제1 실시예의 실린더 헤드의 흡기 포트(2) 및 그 중심선(L2)을 도시하는 측면도이다. 도 9는 실린더 헤드의 내측이 투명해지는 것을 가정하여 실린더 헤드의 전방 단부측으로부터 볼 때의 흡기 포트(2)의 형상을 도시한다. 중심선(L2)은 흡기 포트(2)의 유동 방향에 수직으로 각각 취해진 단면의 중심을 통과하는 선으로서 정의된다. 따라서, 도 9에서, 흡기 포트(2)의 상부면(2a)으로부터 중심선(L2)까지의 거리는 흡기 포트(2)의 하부면(2b)으로부터 중심선(L2)까지의 거리와 같다. 제1 실시예에서, 흡기 포트(2)가 그 입구로부터 그 흡기 개구까지 실질적으로 직선으로 연장하기 때문에, 중심선(L2)은 또한 투영 평면(실린더 헤드의 길이 방향에 수직인 평면)에서 직선으로 도시되어 있다. 흡기 밸브의 스템이 내부로 삽입되는 흡기 밸브 삽입 부분(2d)과 포트 인젝터를 부착하기 위한 포트 인젝터 부착 부분(2c)은 흡기 포트(2)의 상부면(2a) 상에서 볼록하게 상향 형성된다. 이들 볼록 부분은 중심선(L2)의 위치를 계산할 때 고려될 필요가 없다.

도 8은 제1 실시예의 실린더 헤드의 흡기 포트(2)와 그 흡기 포트 중심선면(S2)을 도시하는 사시도이다. 도 8은 실린더 헤드의 내측이 투명해지는 것을 가정하고 볼 때 흡기 포트(2)와 흡기 포트 중심선면(S2) 사이의 위치 관계와 흡기 포트(2)의 형상을 도시한다. 도 8로부터, 흡기 포트(2)가 경로 중에 두 개의 분기 포트(2L, 2R)로 분기되는 것을 볼 수 있다. 비록, 도시되어 있지는 않지만, 중심선(L2)은 또한 흡기 포트(2) 내측에서 두 개의 중심선으로 분기되고, 이들 두 개의 분기된 중심선 각각은 분기 포트(2L, 2R)의 단면의 중심을 각각 통과한다. 중심선(L2)은 실린더 헤드의 길이 방향에 수직인 평면 상에 투영될 때 직선이 된다. 따라서, 이들 중심선(L2)을 포함하는 흡기 포트 중심선면(S2)은 실린더 헤드의 길이 방향에 수직인 평면에 대해 수직인 평면에 의해 제공된다. 흡기 포트(2)를 형성하는 벽면 중에서, 흡기 포트 중심선면(S2)에 관하여 실린더 헤드 길이 방향 중심 평면(S1) 측에 위치된 표면은 "상부면"이라 지칭될 것이고, 흡기 포트 중심선면(S2)에 관하여 실린더 블록 정합면(1a) 측에 위치된 표면은 "하부면"이라 지칭될 것이다.

도 11은 흡기 포트(2)의 변형 및 그 중심선(L2)을 도시하는 측면도이다. 제1 실시예의 것들과 동일한 심볼은 변형의 각각의 부분에 할당된다. 본 변형에서, 흡기 포트(2)는 그 입구로부터 경로의 부분으로 직선으로 연장하고, 그후, 그 흡기 개구를 향해 수직방향 하방으로 점진적으로 굴곡되는 형상을 갖는다. 따라서, 투영 평면(실린더 헤드의 길이 방향에 수직인 평면)에서, 중심선(L2)은 흡기 포트(2)의 입구로부터 경로의 부분으로 직선으로 도시되어 있고, 그후, 흡기 포트(2)의 흡기 개구를 향해 수직 하향으로 점진적으로 굴곡되는 곡선으로 도시되어있다.

도 10은 흡기 포트(2)의 변형 및 그 흡기 포트 중심선면(S2)을 도시하는 사시도이다. 도 10으로부터, 흡기 포트(2)는 경로 중에 두 개의 분기 포트(2L, 2R)로 분기될 때까지 직선 형상을 가지고, 그후 각각의 분기 포트(2L, 2R)에서 굴곡된다. 이러한 변형에서 흡기 포트 중심선면(S2)은 흡기 포트(2)의 형상에 대응하는 평면 및 곡면에 의해 제공된다. 따라서, 흡기 포트 중심선면(S2)은 반드시 평면일 필요는 없으며, 평면과 곡면의 조합의 평면에 의해 또는 흡기 포트(2)의 형상에 따른 서로 다른 곡률을 갖는 복수의 곡면에 의해 주어질 수 있다.

4. 흡기 밸브 삽입 구멍 중심 축선면(제4 기준면) 도 3은 흡기 밸브 삽입 구멍(7)의 중심 축선(L3)을 도시한다. 흡기 밸브 삽입 구멍(7)의 중심 축선(L3)은 또한 흡기 밸브(11)의 중심 축선이다. 제4 기준면은 길이 방향에 평행하면서 흡기 밸브 삽입 구멍(7)의 중심 축선(L3)을 포함하는 가상 평면이다. 이 평면은 "흡기 밸브 삽입 구멍 중심 축선면"이라 지칭될 것이다. 도 4 및 도 5에서, 흡기 밸브 삽입 구멍 중심 축선면(S3)은 가상선에 의해 도시되어 있다. 도 3에 도시된 단면에서, 흡기 밸브 삽입 구멍 중심 축선면(S3)은 흡기 밸브 삽입 구멍(7)의 중심 축선(L3)과 중첩한다.

도 13은 제1 실시예의 실린더 헤드의 그 중심 축선(L3)과 함께 흡기 포트(2) 및 흡기 밸브 삽입 구멍(7)을 도시하는 측면도이다. 도 13은 실린더 헤드의 내측이 투명해지는 것을 가정하여 실린더 헤드의 전방 단부측으로부터 볼 때의 흡기 포트(2) 및 흡기 밸브 삽입 구멍(7)의 형상을 도시한다. 링 형상 밸브 시트(2f)는 흡기 포트(2)의 흡기 개구 내로 가압 체결된다. 흡기 밸브 삽입 구멍(7)의 중심 축선(L3)은 밸브 시트(2f)의 중심 축선과 일치한다.

도 12는 제1 실시예의 실린더 헤드의 그 흡기 밸브 삽입 구멍 중심 축선면(S3)과 함께 흡기 포트(2) 및 흡기 밸브 삽입 구멍(7)을 도시하는 사시도이다. 도 12는 실린더 헤드의 내측이 투명해지는 것을 가정하고 볼 때 흡기 포트(2)의 전방 단부 부분의 형상과, 흡기 밸브 삽입 구멍(7)과 흡기 밸브 삽입 구멍 중심 축선면(S3) 사이의 위치 관계를 도시한다. 흡기 밸브 삽입 구멍 중심 축선면(S3)은 흡기 포트(2)의 흡기 밸브 삽입 구멍(7)의 중심 축선(L3)이 서로 평행하게 배열되는 평면이다.

다음에, 제1 실시예의 실린더 헤드에 제공되는 이중 냉각제 유동 통로 중에서, 저온 냉각제가 유동하는 제1 냉각제 유동 통로의 형상이 도 6 및 도 7을 참조로 설명될 것이다. 도 6은 제1 실시예의 실린더 헤드의 제1 냉각제 유동 통로(30)와 흡기 포트(2)를 투시 방식으로 도시하는 사시도이다. 도 6은 실린더 헤드의 내측이 투명해지는 것을 가정하고 볼때 제1 냉각제 유동 통로(30), 흡기 포트(2) 및 밸브 가이드(9) 사이의 위치 관계와 제1 냉각제 유동 통로(30)의 형상을 도시한다.

제1 냉각제 유동 통로(30)는 실린더 헤드 내의 흡기 포트(2)의 열의 상부측 상에 제공된다. 제1 냉각제 유동 통로(30)는 흡기 포트(2)의 상부면(2a)을 따라 흡기 포트(2)의 열의 방향으로, 즉, 실린더 헤드의 길이 방향으로 연장한다.

제1 냉각제 유동 통로(30)는 각 흡기 포트(2)를 위한 유닛 구조를 갖는다. 도 6에서, 점선에 의해 둘러싸여진 부분의 구조는 제1 냉각제 유동 통로(30)의 유닛 구조이다. 유닛 구조는 흡기 포트(2)의 좌측 및 우측 밸브 가이드(9) 주변에 각각 배치되는 한 쌍의 환형 통로(정확하게는, 흡기 밸브 삽입 구멍)를 포함한다. 각 환형 통로는 밸브 가이드(9)에 관하여 실린더 헤드 길이 방향 중심 평면측 상에 위치되는 내부 유동 통로(31) 및 밸브 가이드(9)에 관한 실린더 헤드의 측면측 상에 위치된 외부 유동 통로(32)를 포함한다. 내부 유동 통로(31) 및 외부 유동 통로(32)는 원호로 굴곡된 각각의 유동 통로이고, 밸브 가이드(9)에 관하여 축선방향으로 대칭적이다. 또한, 내부 유동 통로(31) 및 외부 유동 통로(32)는 실질적으로 동일한 유동 통로 단면적을 갖는다.

유닛 구조는 내부 유동 통로(31)와 외부 유동 통로(32)를 각각 포함하는 좌측 및 우측 환형 통로를 연결하는 제1 연결 통로(34)를 포함한다. 제1 연결 통로(34)는 밸브 가이드(9)에 관하여 실린더 헤드의 중앙측 상에서 흡기 포트(2)의 좌측 및 우측 분기 포트 사이의 공간 위에 위치된다. 제1 연결 통로(34)는 길이 방향으로 연장하는 유동 통로이고, 연속적으로 좌측 및 우측 내부 유동 통로(31)와 연통한다. "연속적으로 연통"은 내부 유동 통로(31)의 유동 방향과 제1 연결 통로(34)의 유동 방향은 제1 연결 통로(34)와 내부 유동 통로(31) 사이의 연결 위치에서 서로 일치한다. 외부 유동 통로(32)는 내부 유동 통로(31)와 제1 연결 통로(34) 사이의 연결 위치와 연통한다.

제1 냉각제 유동 통로(30)는 인접한 두 개의 유닛 구조를 각각 연결하는 제2 연결 통로(33)를 포함한다. 제2 연결 통로(33)는 밸브 가이드(9)에 관하여 실린더 헤드의 측면측 상에서 인접한 두 개의 흡기 포트(2) 사이의 공간 위에 위치된다. 제2 연결 통로(33)는 길이 방향으로 연장하는 유동 통로이고, 인접한 두 개의 유닛 구조의 외부 유동 통로(32)와 연속적으로 연통한다. 내부 유동 통로(31)는 외부 유동 통로(32)와 제2 연결 통로(33) 사이의 연결 위치와 연통한다. 제1 냉각제 유동 통로(30)에서, 밸브 가이드(9)에 관하여 실린더 헤드의 중앙측 상에 위치된 제1 연결 통로(34), 밸브 가이드(9)에 관한 실린더 헤드의 측면측 상에 위치된 제2 연결 통로(33)는 내부 유동 통로(31)와 외부 유동 통로(32)를 각각 포함하는 환형 통로 사이에 개재되는 방식으로 길이 방향으로 교번적으로 배열된다.

입구 유동 통로(35) 및 출구 유동 통로(36)는 각각 제1 냉각제 유동 통로(30)의 길이 방향에서 양 단부 부분에 제공된다. 입구 유동 통로(35)는 실린더 헤드의 후방 단부에 가장 근접한 환형 통로로부터 실린더 헤드의 후방 단부 면으로 길이 방향으로 직선으로 연장하고, 후방 단부 면에서 개방된 제1 구멍(37)과 연통한다. 제1 구멍(37)은 실린더 헤드에 형성된 냉각제 입구이고, 제1 순환 시스템의 냉각제 도입 파이프는 제1 구멍(37)에 연결된다. 출구 유동 통로(36)는 실린더 헤드의 전방 단부에 가장 근접한 환형 통로로부터 실린더 헤드의 전방 단부 면으로 길이 방향으로 직선으로 연장하고, 전방 단부 면에서 개방된 제2 구멍(38)과 연통한다. 제2 구멍(38)은 실린더 헤드에 형성된 냉각제 출구이고, 제1 순환 시스템의 냉각제 배출 파이프는 제2 구멍(38)에 연결된다. 대안적으로, 제2 구멍(38)이 냉각제 입구로서 사용되고, 제1 구멍(37)이 냉각제 출구로서 사용됨으로써, 실린더 헤드의 전방 단부측으로부터 냉각제를 도입하고 실린더 헤드의 후방 단부측으로부터 냉각제를 배출하도록 구성될 수 있다.

제1 냉각제 유동 통로(30)는 실린더 헤드 주조시 샌드 코어를 사용하여 실린더 헤드에 형성된다. 제1 냉각제 유동 통로(30)를 형성하기 위한 샌드 코어는 제2 냉각제 유동 통로를 형성하기 위한 샌드 코어와 다르다. 입구 유동 통로(35) 및 출구 유동 통로(36)는 양 측부로부터 샌드 코어를 지지하는 코어 지지부에 의해 형성되는 유동 통로이고, 제1 구멍(37) 및 제2 구멍(38)은 코어 지지부를 제거함으로써 형성되는 모래 제거 구멍이다. 즉, 제1 실시예의 실린더 헤드에서, 샌드 코어에 의해 제1 냉각제 유동 통로(30)를 형성할 때 형성되는 모래 제거 구멍이 냉각제 입구 및 냉각제 출구로서 사용된다.

냉각제는 냉각제 입구로서 제1 구멍(37)으로부터 제1 냉각제 유동 통로(30)에 진입하고, 제1 냉각제 유동 통로(30)를 통과하고, 그후, 냉각제 출구로서 제2 구멍(38)으로부터 제1 냉각제 유동 통로(30)를 벗어난다. 경로 중에, 냉각제는 밸브 가이드(9)를 각각 둘러싸는 환형 통로(정확하게는, 흡기 밸브 삽입 구멍)를 통해 유동한다. 각각 환형 통로를 형성하는 내부 유동 통로(31) 및 외부 유동 통로(32)의 유동 통로 단면적은 실질적으로 서로 동일하고, 제1 연결 통로(34)(또는 제2 연결 통로(33)로부터 제2 연결 통로(33)(또는 제1 연결 통로(34)로의 유동 통로 길이는 내부 유동 통로(31)를 통과할 때 및 외부 유동 통로(32)를 통과할 때 서로 실질적으로 동일하다. 결과적으로, 냉각제가 제1 냉각제 유동 통로(30) 내에 체류하는 것을 방지하도록 각 환형 통로의 내부 유동 통로(31) 및 외부 유동 통로(32)를 통해 냉각제가 균일하게 유동한다.

도 7은 제1 실시예의 실린더 헤드의 흡기 포트(2), 헤드 볼트(19) 및 제1 냉각제 유동 통로(30) 사이의 위치 관계를 도시하는 도면이다. 도 7은 실린더 헤드의 내측이 투명하다고 가정하여 실린더 헤드의 전방 단부측으로부터 볼 때 흡기 포트(2), 제1 냉각제 유동 통로(30) 및 헤드 볼트(19) 사이의 위치 관계와 밸브 가이드(9) 주변의 제1 냉각제 유동 통로(30)의 형상을 도시한다. 도 7에 도시된 헤드 볼트(19)는 실린더 헤드의 전방 단부 면과 그에 가장 근접한 흡기 포트 사이에 배치된 헤드 볼트이다. 제1 냉각제 유동 통로(30)는 헤드 볼트(19)에 관한 실린더 헤드의 중앙측 상을 통과한다.

인접한 두 개의 흡기 포트(2)와 제1 냉각제 유동 통로(30) 사이에 각각 배치된 헤드 볼트 사이의 위치 관계에 동일한 바가 적용된다. 제1 냉각제 유동 통로(30)는 헤드 볼트에 관하여 실린더 헤드의 중앙에 더 근접한 영역을 통과하도록 배치된다. 제1 냉각제 유동 통로(30)가 헤드 볼트에 관하여 실린더 헤드의 측면측을 통과하는 것을 가정하는 경우, 흡기 포트(2)는 실린더 헤드의 측면을 향해 경사지게 상향 연장하기 때문에, 실린더 헤드의 높이 방향으로 높은 위치에서 제1 냉각제 유동 통로(30)를 통과하는 것 이외에는 대안이 없다. 이러한 구성에서, 공기 포켓이 제1 냉각제 유동 통로(30) 내에서 발생하여 냉각제의 순환을 방해할 수 있다. 이러한 연결에서, 흡기 포트(2)의 상부면(2a)의 높이가 헤드 볼트에 관하여 실린더 헤드의 중앙에 더 근접한 영역에서 낮게 설정되기 때문에, 높은 위치에서 통과하는 이들 부분을 국지적으로 형성하지 않고 길이 방향으로 실질적으로 직선으로 제1 냉각제 유동 통로(30)를 통과하는 것이 가능하다.

다음에, 실린더 헤드의, 제1 냉각제 유동 통로를 포함하는, 냉각제 유동 통로의 구성, 특히, 실린더 헤드의, 제2 냉각제 유동 통로를 포함하는 다른 구성요소와 제1 냉각제 유동 통로 사이의 위치 관계를 단면도를 참조로 설명할 것이다.

이하에서, 길이 방향에 수직이면서 흡기 밸브 삽입 구멍의 중심 축선을 포함하는 단면에서 본 바와 같은 실린더 헤드의 냉각제 유동 통로의 구성을 설명할 것이다. 도 3은 길이 방향에 수직이면서, 흡기 밸브 삽입 구멍(7)의 중심 축선(L3)을 포함하는 단면에서 실린더 헤드(101)의 제1 냉각제 유동 통로와 제2 냉각제 유동 통로의 단면 형상을 도시한다. 또한, 도 3은 실린더 헤드(101)의, 제2 냉각제 유동 통로를 포함하는, 다른 구성요소와 제1 냉각제 유동 통로 사이의 위치 관계를 도시한다. 도 3에 도시된 단면에서, 심볼(20a, 20b, 20c, 20d 및 20e)에 의해 표시되는 영역은 제2 냉각제 유동 통로의 부분의 단면이다. 이하에서, 예로서, 심볼(20a)에 의해 표시된 영역을 지칭할 때, "제2 냉각제 유동 통로(20a)" 또는 제2 냉각제 유동 통로의 "부분(20a)"이라 지칭될 것이다. 비록, 제2 냉각제 유동 통로의 부분(20a, 20b, 20c, 20d 및 20e)이 도 3에 도시된 단면에서 서로 분리되어 있지만, 이들 부분은 실린더 헤드(101) 내측의 부분에 결합된다.

도 3에 도시된 단면에서, 연소 챔버(4)의 펜트 루프의 상단 부분 부근에서, 제2 냉각제 유동 통로의 부분(20a)은 흡기 포트(2)의 흡기 개구 부근의 상부면(2a)과 배기 포트(3)의 배기 개구 부근의 상부면(3a) 사이에 개재되는 영역에 배치된다. 제2 냉각제 유동 통로의 부분(20b)은 실린더 블록 정합면(1a)과 배기 포트(3)의 하부면(3b) 사이에 배치된다. 제2 냉각제 유동 통로의 부분(20b)은 실린더 블록 정합면(1a)에서 개방되고, 실린더 블록측의 냉각제 유동 통로와 연통한다. 제2 냉각제 유동 통로의 부분(20e) 및 부분(20d)은 배기 밸브 삽입 구멍(8)의 중심 축선의 양 측부 상에 각각 배치된다. 제2 냉각제 유동 통로의 부분(20a, 20b, 20d 및 20e)은 배기 밸브와 배기 포트(3)를 냉각시키도록 배기 포트(3) 둘레에 물 재킷을 형성한다. 또한, 제2 냉각제 유동 통로의 부분(20a)은 고온으로 상승하는 연소 챔버(4)의 주연부를 냉각한다.

도 3에 도시된 단면에서, 제2 냉각제 유동 통로의 부분(20c)은 흡기 포트 중심선면(S2)과 실린더 블록 정합면(1a) 사이에, 더 구체적으로는, 흡기 포트(2)의 하부면(2b)과 실린더 블록 정합면(1a) 사이에 배치된다. 흡기 포트(2)의 분기 부분 부근에서, 제2 냉각제 유동 통로의 부분(20c)은 흡기 포트(2)가 그 사이에 개재된 상태로 제1 냉각제 유동 통로의 외부 유동 통로(32)에 대략 대향하여 배치된다. 제2 냉각제 유동 통로의 부분(20c)은 실린더 블록 정합면(1a)에서 개방된다. 실린더 블록 정합면(1a)의 이러한 개구는 실린더 블록측의 냉각제 유동 통로와 연통한다. 실린더 블록의 내측을 통과한 냉각제는 실린더 블록 정합면(1a)의 개구를 거쳐 제2 냉각제 유동 통로의 부분(20c) 내로 도입된다.

도 3에 도시된 단면에서, 제1 냉각제 유동 통로의 내부 유동 통로(31) 및 외부 유동 통로(32)는 실린더 헤드 길이 방향 중심 평면(S1)과 흡기 포트 중심선면(S2) 사이에 위치된다. 더 구체적으로, 제1 냉각제 유동 통로의 내부 유동 통로(31)는 흡기 밸브 삽입 구멍 중심 축선면(S3)에 관하여 실린더 헤드 길이 방향 중심 평면(S1) 상에 위치되며, 제1 냉각제 유동 통로의 외부 유동 통로(32)는 흡기 밸브 삽입 구멍 중심 축선면(S3)에 관하여 흡기 포트 중심선면(S2) 상에 위치된다. 내부 유동 통로(31)는 제2 냉각제 유동 통로의 부분(20a)이 사이에 개재된 상태로 연소 챔버(4)의 펜트 루프의 상단 부분에 대향한 측부 상에 위치된다. 내부 유동 통로(31)는 흡기 밸브 삽입 구멍(7)의 중심 축선(L3)의 방향으로 연장하는 세장형 단면 형상을 가지며, 흡기 밸브 삽입 구멍(7)의 벽면에 근접하게 배치된다. 외부 유동 통로(32)는 흡기 밸브 삽입 구멍(7)의 상류의 흡기 포트(2)의 분기 부분 부근에 위치된다. 외부 유동 통로(32)는 흡기 포트(2)의 상부면(2a)에 평행한 측부 및 흡기 밸브 삽입 구멍(7)의 벽면에 평행한 측부를 갖는 삼각형과 유사한 단면 형상을 가지며, 흡기 포트(2)의 상부면(2a)과 흡기 밸브 삽입 구멍(7)의 벽면 양자 모두에 근접하게 배치된다.

도 3에 도시된 전술한 구성에 따라서, 흡기 포트(2)의 상부면(2a), 특히, 흡기 밸브 삽입 구멍(7)의 상류의 상부면(2a)은 배기 포트(3)를 냉각하는 제2 냉각제 유동 통로 내에서 유동하는 냉각제의 것보다 낮은 온도에 있는 냉각제가 내부에서 유동하는 제1 냉각제 유동 통로의 내부 유동 통로(31) 및 외부 유동 통로(32)에 의해 효과적으로 냉각될 수 있다. 난류 유동 생성 포트인 흡기 포트(2)에서, 공기는 흡기 포트(2)의 상부면(2a) 측에 점착하는 방식으로 유동한다. 따라서, 흡기 포트(2) 내에서 유동하는 공기는 저온 냉각제를 갖는 흡기 포트(2)의 상부면(2a)을 냉각함으로써 효율적으로 냉각될 수 있다.

제2 냉각제 유동 통로의 부분(20a)은 제1 냉각제 유동 통로의 내부 유동 통로(31)와 연소 챔버(4)의 펜트 루프의 상단 부분 사이에 위치된다. 연소 챔버(4)로부터 발생된 열이 제2 냉각제 유동 통로의 부분(20a)에 의해 흡수되기 때문에, 연소 챔버(4)로부터 내부 유동 통로(31)로 열이 직접적으로 전달되는 것이 억제된다. 따라서, 내부 유동 통로(31)의 냉각제는 연소 챔버(4)로부터 발생된 열에 의해 가열되어 흡기 포트(2) 내에서 유동하는 공기를 위한 냉각 효율의 감소를 초래하는 것이 회피된다.

실린더 블록 정합면(1a)으로부터 흡기 포트(2)의 하부면(2b)으로의 열 전달은 제2 냉각제 유동 통로의 부분(20c)에 의해 억제될 수 있다. 흡기 포트(2)의 하부면(2b) 측을 냉각하는 냉각제의 온도는 흡기 포트(2)의 상부면(2a) 측을 냉각하는 냉각제의 온도보다 높고, 따라서, 포트 인젝터로부터 분사되는 연료의 부착이 양적으로 큰 위치인, 흡기 포트(2)의 하부면(2b)의 온도를 과도하게 감소시키지 않는다. 즉, 제2 냉각제 유동 통로의 부분(20c)에 의해, 흡기 포트(2)의 하부면(2b)은 연료의 증발을 억제하지 않는 정도로 온건하게 냉각될 수 있다.

다음에, 길이 방향에 수직이면서 연소 챔버의 중심 축선을 포함하는 단면에서 본 바와 같은 실린더 헤드의 냉각제 유동 통로의 구성을 설명할 것이다. 도 4는 길이 방향에 수직이면서, 연소 챔버(4)의 중심 축선(L1)을 포함하는 단면에서 실린더 헤드(101)의 제1 냉각제 유동 통로와 제2 냉각제 유동 통로의 단면 형상을 도시한다. 또한, 도 4는 실린더 헤드(101)의, 제2 냉각제 유동 통로를 포함하는, 다른 구성요소와 제1 냉각제 유동 통로 사이의 위치 관계를 도시한다. 도 4에 도시된 단면에서, 심볼(20f, 20g, 20h)에 의해 표시되는 영역은 제2 냉각제 유동 통로의 부분의 단면이다. 비록, 제2 냉각제 유동 통로의 부분(20f, 20g, 20h)이 도 4에 도시된 단면에서 서로 분리되어 있지만, 이들 부분은 실린더 헤드(101) 내측의, 도 3에 도시된 부분(20a, 20b, 20c, 20d 및 20e) 중 하나에 결합된다.

도 4에 도시된 단면에서, 스파크 플러그 삽입 구멍(12)의 개방 단부(12a) 부근에서, 제2 냉각제 유동 통로의 부분(20g)은 실린더 헤드 길이 방향 중심 평면(S1)에 관하여 흡기측 상에 배치된다. 제2 냉각제 유동 통로의 부분(20g)은 흡기 밸브 삽입 구멍 중심 축선면(S3)과 실린더 헤드 길이 방향 중심 평면(S1) 사이에서 스파크 플러그 삽입 구멍(12)의 전방 단부 부분의 흡기측 벽면에 근접하게 배치된다. 스파크 플러그 삽입 구멍(12)의 개방 단부(12a) 부근에서, 제2 냉각제 유동 통로의 부분(20f)은 실린더 헤드 길이 방향 중심 평면(S1)에 관하여 배기측 상에 배치된다. 제2 냉각제 유동 통로의 부분(20f)은 연소 챔버(4)의 배기측 벽면과 스파크 플러그 삽입 구멍(12)의 전방 단부 부분의 배기측 벽면 양자 모두를 따라 배치된다. 제2 냉각제 유동 통로의 부분(20h)은 제2 냉각제 유동 통로의 부분(20f) 위에 배치된다. 제2 냉각제 유동 통로의 부분(20f, 20h)은 도 3에 도시된 부분(20a, 20b, 20d 및 20e)과 함께 배기 포트(3) 주변에 물 재킷을 형성한다. 제2 냉각제 유동 통로의 부분(20g)은 높은 온도로 상승하는 연소 챔버(4)의 주연부, 특히, 스파크 플러그 삽입 구멍(12)의 주연부를 냉각한다.

도 4에 도시된 단면에서, 제1 냉각제 유동 통로의 제1 연결 통로(34)는 흡기 밸브 삽입 구멍 중심 축선면(S3)과 실린더 헤드 길이 방향 중심 평면(S1) 사이에 위치된다. 제1 연결 통로(34)는 흡기 밸브 삽입 구멍 중심 축선면(S3)에 실질적으로 평행한 세장형의 둥근 직사각형 단면 형상을 가지며, 도 3에 도시된 내부 유동 통로(31)와 외부 유동 통로(32)의 유동 통로 단면적의 합과 실질적으로 같은 유동 통로 단면적을 갖는다. 제1 연결 통로(34)는 연소 챔버(4)의 상단 부분에 대향한 측부 상에, 더 구체적으로, 스파크 플러그 삽입 구멍(12)의 개방 단부(12a)에 대향한 측부 상에 위치되며, 제2 냉각제 유동 통로의 부분(20g)은 그 사이에 개재된다.

도 4에 도시된 전술한 구성에 따라서, 연소 챔버(4)로부터 생성된 열은 연소 챔버(4)의 상단 부분과 제1 냉각제 유동 통로의 제1 연결 통로(34) 사이에 위치된 제2 냉각제 유동 통로의 부분(20g)에 의해 흡수된다. 따라서, 연소 챔버(4)로부터의 제1 연결 통로(34)에 직접적으로 열이 전달되는 것이 억제된다. 따라서, 제1 냉각제 유동 통로 내에서 유동하는 냉각제의 온도가 증가하여 흡기 포트(2) 내에서 유동하는 공기를 위한 냉각 효율의 감소를 유발하는 것이 회피된다.

다음에, 길이 방향에 수직이면서 인접한 두 연소 챔버 사이를 지나가는 단면에서 본 바와 같은 실린더 헤드의 냉각제 유동 통로의 구성을 설명할 것이다. 도 5는 길이 방향에 수직이면서, 인접한 두 개의 연소 챔버 사이를 지나가는 단면에서 실린더 헤드(101)의 제1 냉각제 유동 통로와 제2 냉각제 유동 통로의 단면 형상을 도시한다. 또한, 도 5는 실린더 헤드(101)의, 제2 냉각제 유동 통로를 포함하는, 다른 구성요소와 제1 냉각제 유동 통로 사이의 위치 관계를 도시한다. 도 5에 도시된 단면에서, 심볼(20i, 20j, 20p)에 의해 표시되는 영역은 제2 냉각제 유동 통로의 부분의 단면이다. 비록, 제2 냉각제 유동 통로의 부분(20i, 20j, 20p)이 도 5에 도시된 단면에서 서로 분리되어 있지만, 이들 부분은 실린더 헤드(101) 내측의, 도 4에 도시된 부분(20f, 20g, 20h)과 도 3에 도시된 부분(20a, 20b, 20c, 20d 및 20e) 중 하나에 결합된다.

도 5에 도시된 단면에서, 제2 냉각제 유동 통로의 부분(20i)은 배기측 헤드 볼트 삽입 구멍(14)과 실린더 헤드 길이 방향 중심 평면(S1) 사이에 배치된다. 제2 냉각제 유동 통로의 부분(20j)은 흡기측 헤드 볼트 삽입 구멍(13)과 실린더 헤드 길이 방향 중심 평면(S1) 사이에 배치된다. 제2 냉각제 유동 통로의 부분(20i) 및 부분(20j)은 양자 모두 실린더 블록 정합면(1a)에서 개방된다. 또한, 제2 냉각제 유동 통로의 부분(20i) 및 부분(20j)은 실린더 헤드(101)의 중앙에서 서로 연통한다. 제2 냉각제 유동 통로의 부분(20p)은 배기 포트(3)와 배기측 헤드 볼트 삽입 구멍(14) 사이에 배치된다. 제2 냉각제 유동 통로의 부분(20p)은 실린더 블록 정합면(1a)에서 개방된다. 제2 냉각제 유동 통로의 부분(20i, 20p)은 도 3에 도시된 부분(20a, 20b, 20d 및 20e) 및 도 4에 도시된 부분(20f, 20g, 20h)과 함께 배기 포트(3) 주변에 물 재킷을 형성한다. 제2 냉각제 유동 통로의 부분(20j)은 인접한 두 개의 흡기 포트의 전방 단부 부분 사이의 부분을 냉각한다.

도 5에 도시된 단면에서, 제1 냉각제 유동 통로의 제2 연결 통로(33)는 흡기 밸브 삽입 구멍 중심 축선면(S3)과 흡기 포트 중심선면(S2) 사이에 위치된다. 제2 연결 통로(33)는 흡기 밸브 삽입 구멍 중심 축선면(S3)에 실질적으로 평행한 세장형의 둥근 직사각형 단면 형상을 가지며, 도 3에 도시된 내부 유동 통로(31)와 외부 유동 통로(32)의 유동 통로 단면적의 합과 실질적으로 같은 유동 통로 단면적을 갖는다. 제2 연결 통로(33)는 제2 냉각제 유동 통로의 부분(20j)이 사이에 개재된 상태로 실린더 블록 정합면(1a)에 대향한 측부 상에 위치된다.

도 5에 도시된 상술한 구성에 따라서, 실린더 블록 정합면(1a)으로부터 전달되는 열은 제1 냉각제 유동 통로의 제2 연결 통로(33)와 실린더 블록 정합면(1a) 사이에 위치된 제2 냉각제 유동 통로의 부분(20j)에 의해 흡수된다. 따라서, 실린더 블록 정합면(1a)으로부터 제2 연결 통로(33)에 열이 직접적으로 전달되는 것이 억제된다. 따라서, 제1 냉각제 유동 통로 내에서 유동하는 냉각제의 온도가 증가하여 흡기 포트(2) 내에서 유동하는 공기를 위한 냉각 효율의 감소를 유발하는 것이 회피된다.

도 5에 도시된 단면에서, 제1 냉각제 유동 통로의 제2 연결 통로(33)는 흡기측 헤드 볼트 삽입 구멍(13)에 관한 실린더 헤드(101)의 중앙에 더 근접한 영역에 위치된다. 제2 연결 통로(33)가 헤드 볼트 삽입 구멍(13)에 관하여 실린더 헤드의 측면측 상에 위치되는 것을 가정하는 경우, 제2 연결 통로(33)의 실린더 헤드 높이 방향에서의 위치는 높아져야 한다. 이러한 구성에서, 제2 연결 통로(33) 내에 체류하는 공기가 방출되지 않아서 냉각제의 순환을 방해할 가능성이 있다. 이에 연계하여, 도 5에 도시된 위치 관계에 따라서, 길이 방향으로 실질적으로 직선으로 제1 냉각제 유동 통로를 통과하는 것이 가능하기 때문에, 제1 냉각제 유동 통로 내에 공기가 체류하는 것을 방지하는 것이 가능하다.

다음에, 전술한 바와 같이 구성된 제1 실시예의, 실린더 헤드(101)를 포함하는, 엔진 냉각 시스템의 특정 적용례에 대한 설명이 제공될 것이다.

먼저, 제1 실시예의 적용례 1이 설명될 것이다. 도 14는 제1 실시예의 엔진 냉각 시스템이 과급 엔진 시스템에 적용되는 적용례 1을 도시하는 도면이다. 엔진 냉각 시스템 자체의 구성은 도 1에 도시된 엔진 냉각 시스템의 기본 구성에 상당한다. 따라서, 도 14에서, 도 1에 도시된 엔진 냉각 시스템의 것들에 상당하는 구성요소에는 동일한 심볼이 할당되어 있다. 이들 대응한 구성요소의 중복 설명은 단순화되거나 생략될 것이다.

과급 엔진 시스템에서, 터보 압축기(131)는 실린더 헤드(101)와 연통하는 흡기 통로(130)에 부착되고, 액체 냉각 인터쿨러(132)가 터보 압축기(131) 하류에 배치된다. 도 14의 적용례 1에서, 인터쿨러(132)는 제1 순환 시스템(120)에 통합되고, 제1 순환 시스템(120)에서 유동하는 저온 냉각제는 인터쿨러(132) 내에서 공기와의 열 교환을 위해 사용된다. 더 구체적으로, 인터쿨러(132)는 냉각제 도입 파이프(121) 내에 배치되고, 인터쿨러(132) 내의 열 교환을 위해 사용되는 냉각제는 실린더 헤드(101)에 제공된 제1 냉각제 유동 통로(30) 내로 도입된다. 도 14에 도시된 적용례 1에서, 액체 온도 센서(125)는 냉각제 배출 파이프(122) 내에 배치되고, 제1 냉각제 유동 통로(30)를 통과한 냉각제의 온도는 액체 온도 센서(125)에 의해 측정된다. 측정된 액체 온도는 물 펌프(123)의 회전 속도를 제어하기 위한 정보로서 사용된다.

다음에, 제1 실시예의 적용례 2가 설명될 것이다. 도 15는 제1 실시예의 엔진 냉각 시스템이 하이브리드 시스템에 적용되는 적용례 2를 도시한다. 엔진 냉각 시스템 자체의 구성은 도 1에 도시된 엔진 냉각 시스템의 기본 구성에 상당한다. 따라서, 도 15에서, 도 1에 도시된 엔진 냉각 시스템의 것들에 상당하는 구성요소에는 동일한 심볼이 할당되어 있다. 이들 대응한 구성요소의 중복 설명은 단순화되거나 생략될 것이다.

엔진 및 모터가 조합되는 하이브리드 시스템은 인버터(135)를 포함한다. 도 15에 도시된 적용례 2에서, 인버터(135)는 제1 순환 시스템(120)에 통합되고, 제1 순환 시스템(120) 내에서 유동하는 저온 냉각제는 인버터(135)를 냉각하기 위해 사용된다. 더 구체적으로, 인버터(135)는 냉각제 도입 파이프(121)에 배치되고, 인버터(135)를 냉각하기 위해 사용된 냉각제는 실린더 헤드(101)에 제공된 제1 냉각제 유동 통로(30) 내로 도입된다. 또한, 도 15에 도시된 적용례 2에서, 액체 온도 센서(125)는 냉각제 배출 파이프(122)에 배치된다.

다음에, 본 발명의 제2 실시예를 도면을 참조로 설명할 것이다. 제2 실시예의 실린더 헤드의 기본 구성은 제1 실시예의 실린더 헤드의 것과 동일하다. 따라서, 제1 실시예의 실린더 헤드의 기본 구성에 대한 설명은 제2 실시예의 실린더 헤드의 기본 구성에 대하여 그 전체가 여기에 통합되어 있고, 그에 의해, 그 중복되는 설명은 생략한다.

제2 실시예의 실린더 헤드는 독립적인 별개의 순환 시스템에 연결되는 이중 냉각제 유동 통로를 포함한다. 제1 냉각제 유동 통로에서 유동하는 냉각제의 온도는 저온 엔진 시동시 제2 냉각제 유동 통로 내에서 유동하는 냉각제의 온도와 동일하고, 엔진의 승온이 진행함에 따라, 제2 냉각제 유동 통로 내에서 유동하는 냉각제의 온도보다 낮은 온도의 냉각제가 제1 냉각제 유동 통로 내에서 유동한다. 제2 실시예의 실린더 헤드는 제1 냉각제 유동 통로의 구성에서의 제1 실시예의 실린더 헤드와 다르다. 이하에서, 제2 실시예의 실린더 헤드의 제1 냉각제 유동 통로의 구성을 설명할 것이다. 본 설명은 투시 방식으로 실린더 헤드 내측의 냉각제 유동 통로를 도시하는 사시도 및 실린더 헤드의 단면도를 사용하여 이루어진다. 도면에서, 제1 실시예의 것들에 상당하는 구성요소에는 동일한 심볼이 할당된다. 제2 냉각제 유동 통로의 구성은 제1 실시예의 실린더 헤드의 것과 동일하다. 따라서, 제1 실시예의 실린더 헤드의 제2 냉각제 유동 통로의 구성에 대한 설명은 제2 실시예의 실린더 헤드의 제2 냉각제 유동 통로의 구성에 대해 그 전체가 여기에 통합되어 있고, 그에 의해, 그 중복 설명은 생략한다.

이하에서, 제2 실시예의 실린더 헤드의 냉각제 유동 통로의 구성을 설명할 것이다. 제2 실시예의 실린더 헤드에 제공되는 이중 냉각제 유동 통로 중에서, 저온 냉각제가 유동하는 제1 냉각제 유동 통로의 형상이 도 19를 참조로 설명될 것이다. 도 19는 제2 실시예의 실린더 헤드의 제1 냉각제 유동 통로(40)와 흡기 포트(2)를 투시 방식으로 도시하는 사시도이다. 도 19는 실린더 헤드의 내측이 투명해지는 것을 가정하고 볼때 제1 냉각제 유동 통로(40), 흡기 포트(2) 및 밸브 가이드(9) 사이의 위치 관계와 제1 냉각제 유동 통로(40)의 형상을 도시한다.

제1 냉각제 유동 통로(40)는 실린더 헤드 내의 흡기 포트(2)의 열의 상부측 상에 제공된다. 제1 냉각제 유동 통로(40)는 흡기 포트(2)의 상부면(2a)을 따라, 흡기 포트(2)의 열의 방향으로, 즉, 실린더 헤드의 길이 방향으로 연장한다.

제1 냉각제 유동 통로(40)는 각 흡기 포트(2)를 위한 유닛 구조를 갖는다. 도 19에서, 점선에 의해 둘러싸여진 부분의 구조는 제1 냉각제 유동 통로(40)의 유닛 구조이다. 유닛 구조는 흡기 포트(2)의 좌측 및 우측 밸브 가이드(9) 주변에 각각 배치되는 한 쌍의 원호 형상 유동 통로(41)(정확하게는, 흡기 밸브 삽입 구멍)를 포함한다. 원호 형상 유동 통로(41)는 각각 밸브 가이드(9)의 주변을 따라 원호로 굴곡된 유동 통로이고, 각각 실린더 헤드의 측면측으로부터 밸브 가이드(9)에 관한 실린더 헤드의 중앙측까지 좌측 및 우측 밸브 가이드(9) 사이에서 연장한다. 좌측 및 우측 원호 형상 유동 통로(41)는 흡기 포트(2)를 좌측 및 우측 부분으로 분할하는 평면(실린더 헤드의 길이 방향에 수직이면서 연소 챔버의 중심 축선을 포함하는 평면)에 관한 평면 대칭이다.

유닛 구조는 좌측 및 우측 원호 형상 유동 통로(41)를 연결하는 제1 연결 통로(43)를 포함한다. 제1 연결 통로(43)는 밸브 가이드(9)에 관하여 실린더 헤드의 중앙측 상에서 흡기 포트(2)의 좌측 및 우측 분기 포트 사이의 공간 위에 위치된다. 제1 연결 통로(43)는 실린더 헤드의 중앙측에 대해 볼록하게 굴곡된 유동 통로이고, 좌측 및 우측의 원호 형상 유동 통로(41)와 연속적으로 연통한다.

제1 냉각제 유동 통로(40)는 인접한 두 개의 유닛 구조를 각각 연결하는 제2 연결 통로(42)를 포함한다. 제2 연결 통로(42)는 밸브 가이드(9)에 관하여 실린더 헤드의 측면측 상에서 인접한 두 개의 흡기 포트(2) 사이의 공간 위에 위치된다. 제2 연결 통로(42)는 실린더 헤드의 길이 방향으로 연장하는 유동 통로이고, 인접한 두 개의 유닛 구조의 원호 형상 유동 통로(41)와 연속적으로 연통한다.

입구 유동 통로(44) 및 출구 유동 통로(45)는 각각 제1 냉각제 유동 통로(40)의 길이 방향에서 양 단부 부분에 제공된다. 입구 유동 통로(44)는 실린더 헤드의 후방 단부 면에서 개방된 제1 구멍(46)까지 길이 방향으로 직선으로 연장한다. 출구 유동 통로(45)는 실린더 헤드의 전방 단부 면에서 개방된 제2 구멍(47)까지 길이 방향으로 직선으로 연장한다. 입구 유동 통로(44) 및 출구 유동 통로(45)는 제1 냉각제 유동 통로(40)를 형성하기 위해 양 측부로부터 샌드 코어를 지지하는 코어 지지부에 의해 형성되는 유동 통로이고, 제1 구멍(46) 및 제2 구멍(47)은 코어 지지부를 제거함으로써 형성되는 모래 제거 구멍이다. 제1 구멍(46)은 냉각제 입구로서 사용되고, 제2 구멍(47)은 냉각제 출구로서 사용된다. 대안적으로, 제2 구멍(47)은 냉각제 입구로서 사용될 수 있고, 제1 구멍(46)은 냉각제 출구로서 사용될 수 있다.

다음에, 제1 냉각제 유동 통로와, 실린더 헤드의, 제2 냉각제 유동 통로를 포함하는, 다른 구성요소 사이의 위치 관계가 단면도를 참조로 설명될 것이다.

이하에서, 길이 방향에 수직이면서 흡기 밸브 삽입 구멍의 중심 축선을 포함하는 단면에서 본 바와 같은 실린더 헤드의 냉각제 유동 통로의 구성을 설명할 것이다. 도 16은 제2 실시예의 실린더 헤드의, 길이 방향에 수직인 흡기 밸브 삽입 구멍(7)의 중심 축선(L3)을 포함하는 단면을 도시하는 단면도이다. 도 16은 전술된 단면에서 제1 냉각제 유동 통로 및 제2 냉각제 유동 통로의 단면 형상을 도시한다. 또한, 도 16은 실린더 헤드(102)의, 제2 냉각제 유동 통로를 포함하는, 다른 구성요소와 제1 냉각제 유동 통로 사이의 위치 관계를 도시한다.

도 16에 도시된 단면에서, 제1 냉각제 유동 통로의 원호 형상 유동 통로(41)는 흡기 밸브 삽입 구멍 중심 축선면(S3)에 관하여 흡기 포트 중심선면(S2) 측의 실린더 헤드 길이 방향 중심 평면(S1)과 흡기 포트 중심선면(S2) 사이에 위치된다. 원호 형상 유동 통로(41)는 흡기 밸브 삽입 구멍(7)의 상류의 흡기 포트(2)의 분기 부분 부근에 위치된다. 원호 형상 유동 통로(41)는 흡기 포트(2)의 상부면(2a)에 평행한 측부 및 흡기 밸브 삽입 구멍(7)의 벽면에 평행한 측부를 갖는 삼각형과 유사한 단면 형상을 가지며, 흡기 포트(2)의 상부면(2a)과 흡기 밸브 삽입 구멍(7)의 벽면 양자 모두에 근접하게 배치된다.

도 16에 도시된 전술한 구성에 따라서, 흡기 포트(2)의 상부면(2a), 특히, 흡기 밸브 삽입 구멍(7)의 상류의 상부면(2a)은 배기 포트(3)를 냉각하는 제2 냉각제 유동 통로 내에서 유동하는 냉각제의 것보다 낮은 온도에 있는 냉각제가 내부에서 유동하는 제1 냉각제 유동 통로의 원호 형상 유동 통로(41)에 의해 효과적으로 냉각될 수 있다. 따라서, 흡기 포트(2) 내에서 유동하는 공기를 효율적으로 냉각시키는 것이 가능하다.

다음에, 길이 방향에 수직이면서 연소 챔버의 중심 축선을 포함하는 단면에서 본 바와 같은 실린더 헤드의 냉각제 유동 통로의 구성을 설명할 것이다. 도 17은 제2 실시예의 실린더 헤드의, 길이 방향에 수직인 연소 챔버(4)의 중심 축선(L1)을 포함하는 단면을 도시하는 단면도이다. 도 17은 전술된 단면에서 제1 냉각제 유동 통로 및 제2 냉각제 유동 통로의 단면 형상을 도시한다. 또한, 도 17은 실린더 헤드(102)의, 제2 냉각제 유동 통로를 포함하는, 다른 구성요소와 제1 냉각제 유동 통로 사이의 위치 관계를 도시한다.

도 17에 도시된 단면에서, 제1 냉각제 유동 통로의 제1 연결 통로(43)는 흡기 밸브 삽입 구멍 중심 축선면(S3)과 실린더 헤드 길이 방향 중심 평면(S1) 사이에 위치된다. 제1 연결 통로(43)는 흡기 밸브 삽입 구멍 중심 축선면(S3)에 실질적으로 평행한 세장형의 둥근 직사각형 단면 형상을 갖는다. 제1 연결 통로(43)는 연소 챔버(4)의 상단 부분에 대향한 측부 상에, 더 구체적으로, 스파크 플러그 삽입 구멍(12)의 개방 단부(12a)에 대향한 측부 상에 위치되며, 제2 냉각제 유동 통로의 부분(20g)은 그 사이에 개재된다.

도 17에 도시된 전술한 구성에 따라서, 연소 챔버(4)로부터 생성된 열은 연소 챔버(4)의 상단 부분과 제1 냉각제 유동 통로의 제1 연결 통로(43) 사이에 위치된 제2 냉각제 유동 통로의 부분(20g)에 의해 흡수된다. 따라서, 연소 챔버(4)로부터의 제1 연결 통로(43)에 직접적으로 열이 전달되는 것이 억제된다. 따라서, 제1 냉각제 유동 통로 내에서 유동하는 냉각제의 온도가 증가하여 흡기 포트(2) 내에서 유동하는 공기를 위한 냉각 효율의 감소를 유발하는 것이 회피된다.

다음에, 길이 방향에 수직이면서 인접한 두 연소 챔버 사이를 지나가는 단면에서 본 바와 같은 실린더 헤드의 냉각제 유동 통로의 구성을 설명할 것이다. 도 18은 제2 실시예의 실린더 헤드의, 길이 방향에 수직이고 인접한 두 연소 챔버의 사이를 지나가는 단면, 구체적으로, 길이 방향에 수직이면서 헤드 볼트 삽입 구멍(13, 14)의 중심 축선을 포함하는 단면을 도시하는 단면도이다. 도 18은 전술된 단면에서 제1 냉각제 유동 통로 및 제2 냉각제 유동 통로의 단면 형상을 도시한다. 또한, 도 18은 실린더 헤드(102)의, 제2 냉각제 유동 통로를 포함하는, 다른 구성요소와 제1 냉각제 유동 통로 사이의 위치 관계를 도시한다.

도 18에 도시된 단면에서, 제1 냉각제 유동 통로의 제2 연결 통로(42)는 흡기측 헤드 볼트 삽입 구멍(13)에 관하여 실린더 헤드(102)의 중앙에 더 근접한 영역에서 흡기 밸브 삽입 구멍 중심 축선면(S3)과 흡기 포트 중심선면(S2) 사이에 위치된다. 제2 연결 통로(42)는 흡기 밸브 삽입 구멍 중심 축선면(S3)에 실질적으로 평행한 세장형의 둥근 직사각형 단면 형상을 갖는다. 제2 연결 통로(42)는 제2 냉각제 유동 통로의 부분(20j)이 사이에 개재된 상태로 실린더 블록 정합면(1a)에 대향한 측부 상에 위치된다.

도 18에 도시된 상술한 구성에 따라서, 실린더 블록 정합면(1a)으로부터 전달되는 열은 제1 냉각제 유동 통로의 제2 연결 통로(42)와 실린더 블록 정합면(1a) 사이에 위치된 제2 냉각제 유동 통로의 부분(20j)에 의해 흡수된다. 따라서, 실린더 블록 정합면(1a)으로부터 제2 연결 통로(42)에 열이 직접적으로 전달되는 것이 억제된다. 따라서, 제1 냉각제 유동 통로 내에서 유동하는 냉각제의 온도가 증가하여 흡기 포트(2) 내에서 유동하는 공기를 위한 냉각 효율의 감소를 유발하는 것이 회피된다.

다음에, 본 발명의 제3 실시예를 도면을 참조로 설명할 것이다. 제3 실시예의 실린더 헤드의 기본 구성은 제1 실시예의 실린더 헤드의 것과 동일하다. 따라서, 제1 실시예의 실린더 헤드의 기본 구성에 대한 설명은 제3 실시예의 실린더 헤드의 기본 구성에 대하여 그 전체가 본 명세서에 통합되어 있고, 그에 의해, 그 중복되는 설명은 생략한다.

제3 실시예의 실린더 헤드는 독립적인 별개의 순환 시스템에 연결되는 이중 냉각제 유동 통로를 포함한다. 제1 냉각제 유동 통로에서 유동하는 냉각제의 온도는 저온 엔진 시동시 제2 냉각제 유동 통로 내에서 유동하는 냉각제의 온도와 동일하고, 엔진의 승온이 진행함에 따라, 제2 냉각제 유동 통로 내에서 유동하는 냉각제의 온도보다 낮은 온도의 냉각제가 제1 냉각제 유동 통로 내에서 유동한다. 제3 실시예의 실린더 헤드는 제1 냉각제 유동 통로의 구성에서 제1 실시예의 실린더 헤드와 다르다. 이하에서, 제3 실시예의 실린더 헤드의 제1 냉각제 유동 통로의 구성을 설명할 것이다. 본 설명은 투시 방식으로 실린더 헤드 내측의 냉각제 유동 통로를 도시하는 사시도 및 실린더 헤드의 단면도를 사용하여 이루어진다. 도면에서, 제1 실시예의 것들에 상당하는 구성요소에는 동일한 심볼이 할당된다. 제2 냉각제 유동 통로의 구성은 제1 실시예의 실린더 헤드의 것과 동일하다. 따라서, 제1 실시예의 실린더 헤드의 제2 냉각제 유동 통로의 구성에 대한 설명은 제3 실시예의 실린더 헤드의 제2 냉각제 유동 통로의 구성에 대해 그 전체가 본 명세서에 통합되어 있고, 그에 의해, 그 중복 설명은 생략한다.

이하에서, 제3 실시예의 실린더 헤드의 냉각제 유동 통로의 구성을 설명할 것이다. 제3 실시예의 실린더 헤드에 제공되는 이중 냉각제 유동 통로 중에서, 저온 냉각제가 유동하는 제1 냉각제 유동 통로의 형상이 도 23을 참조로 설명될 것이다. 도 23은 제3 실시예의 실린더 헤드의 제1 냉각제 유동 통로(50)와 흡기 포트(2)를 투시 방식으로 도시하는 사시도이다. 도 23은 실린더 헤드의 내측이 투명해지는 것을 가정하고 볼때 제1 냉각제 유동 통로(50), 흡기 포트(2) 및 밸브 가이드(9) 사이의 위치 관계와 제1 냉각제 유동 통로(50)의 형상을 도시한다.

제1 냉각제 유동 통로(50)는 실린더 헤드 내의 흡기 포트(2)의 열의 상부측 상에 제공된다. 제1 냉각제 유동 통로(50)는 흡기 포트(2)의 상부면(2a)을 따라, 흡기 포트(2)의 열의 방향으로, 즉, 실린더 헤드의 길이 방향으로 연장한다.

제1 냉각제 유동 통로(50)는 각 흡기 포트(2)를 위한 유닛 구조를 갖는다. 도 23에서, 점선에 의해 둘러싸여진 부분의 구조는 제1 냉각제 유동 통로(50)의 유닛 구조이다. 유닛 구조는 흡기 포트(2)의 좌측 및 우측 밸브 가이드(9) 주변에 각각 배치되는 한 쌍의 원호 형상 유동 통로(51)(정확하게는, 흡기 밸브 삽입 구멍)를 포함한다. 원호 형상 유동 통로(51)는 각각 밸브 가이드(9)의 주변을 따라 원호로 굴곡된 유동 통로이고, 각각 실린더 헤드의 측면측으로부터 밸브 가이드(9)에 관한 실린더 헤드의 중앙측까지 좌측 및 우측 밸브 가이드(9)의 외부측에서 연장한다. 좌측 및 우측 원호 형상 유동 통로(51)는 흡기 포트(2)를 좌측 및 우측 부분으로 분할하는 평면(실린더 헤드의 길이 방향에 수직이면서 연소 챔버의 중심 축선을 포함하는 평면)에 관한 평면 대칭이다.

유닛 구조는 좌측 및 우측 원호 형상 유동 통로(51)를 연결하는 제1 연결 통로(53)를 포함한다. 제1 연결 통로(53)는 밸브 가이드(9)에 관하여 실린더 헤드의 중앙측 상에서 흡기 포트(2)의 좌측 및 우측 분기 포트 사이의 공간 위에 위치된다. 제1 연결 통로(53)는 실린더 헤드의 길이 방향으로 연장하는 유동 통로이고, 연속적으로 좌측 및 우측 원호 형상 유동 통로(51)와 연통한다.

제1 냉각제 유동 통로(50)는 인접한 두 개의 유닛 구조를 각각 연결하는 제2 연결 통로(52)를 포함한다. 제2 연결 통로(52)는 밸브 가이드(9)에 관하여 실린더 헤드의 측면측 상에서 인접한 두 개의 흡기 포트(2) 사이의 공간 위에 위치된다. 제2 연결 통로(52)는 실린더 헤드의 측면측에 대해 볼록하게 굴곡된 유동 통로이고, 인접한 두 개의 유닛 구조의 원호 형상 유동 통로(51)와 연속적으로 연통한다.

입구 유동 통로(54) 및 출구 유동 통로(55)는 각각 제1 냉각제 유동 통로(50)의 길이 방향에서 양 단부 부분에 제공된다. 입구 유동 통로(54)는 실린더 헤드의 후방 단부 면에서 개방된 제1 구멍(56)까지 길이 방향으로 직선으로 연장한다. 출구 유동 통로(55)는 실린더 헤드의 전방 단부 면에서 개방된 제2 구멍(57)까지 길이 방향으로 직선으로 연장한다. 입구 유동 통로(54) 및 출구 유동 통로(55)는 제1 냉각제 유동 통로(50)를 형성하기 위해 양 측부로부터 샌드 코어를 지지하는 코어 지지부에 의해 형성되는 유동 통로이고, 제1 구멍(56) 및 제2 구멍(57)은 코어 지지부를 제거함으로써 형성되는 모래 제거 구멍이다. 제1 구멍(56)은 냉각제 입구로서 사용되고, 제2 구멍(57)은 냉각제 출구로서 사용된다. 대안적으로, 제2 구멍(57)은 냉각제 입구로서 사용될 수 있고, 제1 구멍(56)은 냉각제 출구로서 사용될 수 있다.

다음에, 제1 냉각제 유동 통로와, 실린더 헤드의, 제2 냉각제 유동 통로를 포함하는, 다른 구성요소 사이의 위치 관계가 단면도를 참조로 설명될 것이다.

이하에서, 길이 방향에 수직이면서 흡기 밸브 삽입 구멍의 중심 축선을 포함하는 단면에서 본 바와 같은 실린더 헤드의 냉각제 유동 통로의 구성을 설명할 것이다. 도 20은 제3 실시예의 실린더 헤드의, 길이 방향에 수직인 흡기 밸브 삽입 구멍(7)의 중심 축선(L3)을 포함하는 단면을 도시하는 단면도이다. 도 20은 전술된 단면에서 제1 냉각제 유동 통로 및 제2 냉각제 유동 통로의 단면 형상을 도시한다. 또한, 도 20은 실린더 헤드(103)의, 제2 냉각제 유동 통로를 포함하는, 다른 구성요소와 제1 냉각제 유동 통로 사이의 위치 관계를 도시한다.

도 20에 도시된 단면에서, 제1 냉각제 유동 통로의 원호 형상 유동 통로(51)는 흡기 밸브 삽입 구멍 중심 축선면(S3)에 관하여 실린더 헤드 길이 방향 중심 평면(S1) 측의 실린더 헤드 길이 방향 중심 평면(S1)과 흡기 포트 중심선면(S2) 사이에 위치된다. 원호 형상 유동 통로(51)는 제2 냉각제 유동 통로의 부분(20a)이 사이에 개재된 상태로 연소 챔버(4)의 펜트 루프의 상단 부분에 대향한 측부 상에 위치된다. 원호 형상 유동 통로(51)는 흡기 밸브 삽입 구멍(7)의 중심 축선(L3)의 방향으로 연장하는 세장형 단면 형상을 가지며, 흡기 밸브 삽입 구멍(7)의 벽면에 근접하게 배치된다.

도 20에 도시된 전술한 구성에 따라서, 흡기 포트(2)의 상부면(2a) 분만 아니라 밸브 가이드(9)도 제1 냉각제 유동 통로의 원호 형상 유동 통로(51)에 의해 냉각될 수 있다. 밸브 가이드(9)를 냉각시킴으로서, 흡기 밸브(11)의 온도가 감소된다. 제1 냉각제 유동 통로 내에서 유동하는 저온 냉각제로 흡기 밸브(11) 및 흡기 포트(2)의 상부면(2a)을 냉각함으로써, 흡기 포트(2) 내에서 유동하는 공기를 효율적으로 냉각하는 것이 가능하다.

다음에, 길이 방향에 수직이면서 연소 챔버의 중심 축선을 포함하는 단면에서 본 바와 같은 실린더 헤드의 냉각제 유동 통로의 구성을 설명할 것이다. 도 21은 제3 실시예의 실린더 헤드의, 길이 방향에 수직인 연소 챔버(4)의 중심 축선(L1)을 포함하는 단면을 도시하는 단면도이다. 도 21은 전술된 단면에서 제1 냉각제 유동 통로 및 제2 냉각제 유동 통로의 단면 형상을 도시한다. 또한, 도 21은 실린더 헤드(103)의, 제2 냉각제 유동 통로를 포함하는, 다른 구성요소와 제1 냉각제 유동 통로 사이의 위치 관계를 도시한다.

도 21에 도시된 단면에서, 제1 냉각제 유동 통로의 제1 연결 통로(53)는 흡기 밸브 삽입 구멍 중심 축선면(S3)과 실린더 헤드 길이 방향 중심 평면(S1) 사이에 위치된다. 제1 연결 통로(53)는 흡기 밸브 삽입 구멍 중심 축선면(S3)에 실질적으로 평행한 세장형의 둥근 직사각형 단면 형상을 갖는다. 제1 연결 통로(53)는 연소 챔버(4)의 상단 부분에 대향한 측부 상에, 더 구체적으로, 스파크 플러그 삽입 구멍(12)의 개방 단부(12a)에 대향한 측부 상에 위치되며, 제2 냉각제 유동 통로의 부분(20g)은 그 사이에 개재된다.

도 21에 도시된 전술한 구성에 따라서, 연소 챔버(4)로부터 생성된 열은 연소 챔버(4)의 상단 부분과 제1 냉각제 유동 통로의 제1 연결 통로(53) 사이에 위치된 제2 냉각제 유동 통로의 부분(20g)에 의해 흡수된다. 따라서, 연소 챔버(4)로부터의 제1 연결 통로(53)에 직접적으로 열이 전달되는 것이 억제된다. 따라서, 제1 냉각제 유동 통로 내에서 유동하는 냉각제의 온도가 증가하여 흡기 포트(2) 내에서 유동하는 공기를 위한 냉각 효율의 감소를 유발하는 것이 회피된다.

다음에, 길이 방향에 수직이면서 인접한 두 연소 챔버 사이를 지나가는 단면에서 본 바와 같은 실린더 헤드의 냉각제 유동 통로의 구성을 설명할 것이다. 도 22는 제3 실시예의 실린더 헤드의, 길이 방향에 수직이고 인접한 두 연소 챔버의 사이를 지나가는 단면, 구체적으로, 길이 방향에 수직이면서 헤드 볼트 삽입 구멍(13, 14)의 중심 축선을 포함하는 단면을 도시하는 단면도이다. 도 22는 전술된 단면에서 제1 냉각제 유동 통로 및 제2 냉각제 유동 통로의 단면 형상을 도시한다. 또한, 도 22는 실린더 헤드(103)의, 제2 냉각제 유동 통로를 포함하는, 다른 구성요소와 제1 냉각제 유동 통로 사이의 위치 관계를 도시한다.

도 22에 도시된 단면에서, 제1 냉각제 유동 통로의 제2 연결 통로(52)는 흡기측 헤드 볼트 삽입 구멍(13)에 관하여 실린더 헤드(103)의 중앙에 더 근접한 영역에서 흡기 밸브 삽입 구멍 중심 축선면(S3)과 흡기 포트 중심선면(S2) 사이에 위치된다. 제2 연결 통로(52)는 흡기 밸브 삽입 구멍 중심 축선면(S3)에 실질적으로 평행한 세장형의 둥근 직사각형 단면 형상을 갖는다. 제2 연결 통로(52)는 제2 냉각제 유동 통로의 부분(20j)이 사이에 개재된 상태로 실린더 블록 정합면(1a)에 대향한 측부 상에 위치된다.

도 22에 도시된 상술한 구성에 따라서, 실린더 블록 정합면(1a)으로부터 전달되는 열은 제1 냉각제 유동 통로의 제2 연결 통로(52)와 실린더 블록 정합면(1a) 사이에 위치된 제2 냉각제 유동 통로의 부분(20j)에 의해 흡수된다. 따라서, 실린더 블록 정합면(1a)으로부터 제2 연결 통로(52)에 열이 직접적으로 전달되는 것이 억제된다. 따라서, 제1 냉각제 유동 통로 내에서 유동하는 냉각제의 온도가 증가하여 흡기 포트(2) 내에서 유동하는 공기를 위한 냉각 효율의 감소를 유발하는 것이 회피된다.

다음에, 본 발명의 제4 실시예를 도면을 참조로 설명할 것이다. 제4 실시예의 실린더 헤드의 기본 구성은 제1 실시예의 실린더 헤드의 것과 동일하다. 따라서, 제1 실시예의 실린더 헤드의 기본 구성에 대한 설명은 제4 실시예의 실린더 헤드의 기본 구성에 대하여 그 전체가 여기에 통합되어 있고, 그에 의해, 그 중복되는 설명은 생략한다.

제4 실시예의 실린더 헤드는 독립적인 별개의 순환 시스템에 연결되는 이중 냉각제 유동 통로를 포함한다. 제1 냉각제 유동 통로에서 유동하는 냉각제의 온도는 저온 엔진 시동시 제2 냉각제 유동 통로 내에서 유동하는 냉각제의 온도와 동일하고, 엔진의 승온이 진행함에 따라, 제2 냉각제 유동 통로 내에서 유동하는 냉각제의 온도보다 낮은 온도의 냉각제가 제1 냉각제 유동 통로 내에서 유동한다. 제4 실시예의 실린더 헤드는 제1 냉각제 유동 통로의 구성에서 제1 실시예의 실린더 헤드와 다르다. 이하에서, 제4 실시예의 실린더 헤드의 제1 냉각제 유동 통로의 구성을 설명할 것이다. 본 설명은 투시 방식으로 실린더 헤드 내측의 냉각제 유동 통로를 도시하는 사시도 및 실린더 헤드의 단면도를 사용하여 이루어진다. 도면에서, 제1 실시예의 것들에 상당하는 구성요소에는 동일한 심볼이 할당된다.

이하에서, 제4 실시예의 실린더 헤드의 냉각제 유동 통로의 구성을 설명할 것이다. 제4 실시예의 실린더 헤드에 제공되는 이중 냉각제 유동 통로 중에서, 저온 냉각제가 유동하는 제1 냉각제 유동 통로의 형상이 도 27을 참조로 설명될 것이다. 도 27은 제4 실시예의 실린더 헤드의 제1 냉각제 유동 통로(60)와 흡기 포트(2)를 투시 방식으로 도시하는 사시도이다. 도 27은 실린더 헤드의 내측이 투명해지는 것을 가정하고 볼때 제1 냉각제 유동 통로(60), 흡기 포트(2) 및 밸브 가이드(9) 사이의 위치 관계와 제1 냉각제 유동 통로(60)의 형상을 도시한다.

제1 냉각제 유동 통로(60)는 실린더 헤드 내의 흡기 포트(2)의 열의 상부측 상에 제공된다. 제1 냉각제 유동 통로(60)는 흡기 포트(2)의 분기 포트(2L, 2R)의 상부면(2a)을 따라, 흡기 포트(2)의 열의 방향으로, 즉, 실린더 헤드의 길이 방향으로 연장한다.

제1 냉각제 유동 통로(60)는 각 흡기 포트(2)를 위한 유닛 구조를 갖는다. 도 27에서, 점선에 의해 둘러싸여진 부분의 구조는 제1 냉각제 유동 통로(60)의 유닛 구조이다. 유닛 구조는 흡기 포트(2)의 좌측 및 우측 분기 포트(2L, 2R) 주변에 각각 배치된 한 쌍의 원호 형상 유동 통로(61)를 포함한다. 원호 형상 유동 통로(61)는 각각 실린더 헤드의 중앙측으로부터 분기 포트(2L, 2R) 위에 권취되도록 원호로 굴곡되는 유동 통로이다. 원호 형상 유동 통로(61)의 양 단부 중에서, 실린더 헤드의 중앙측으로부터 원호 형상 유동 통로(61)를 볼 때 흡기 포트(2)의 중앙측 상에 위치되는 단부는 좌측 및 우측 분기 포트(2L, 2R) 사이로 연장하며, 흡기 포트(2)의 외부측 상에 위치된 단부는 밸브 가이드(9)의 축선에 관하여 실린더 헤드의 측면측으로 연장한다. 좌측 및 우측 원호 형상 유동 통로(61)는 흡기 포트(2)를 좌측 및 우측 부분으로 분할하는 평면(실린더 헤드의 길이 방향에 수직이면서 연소 챔버의 중심 축선을 포함하는 평면)에 관한 평면 대칭이다.

유닛 구조는 좌측 및 우측 원호 형상 유동 통로(61)를 연결하는 제1 연결 통로(63)를 포함한다. 제1 연결 통로(63)는 흡기 포트(2)의 좌측 및 우측 분기 포트(2L, 2R) 사이에 위치된다. 제1 연결 통로(63)는 좌측 및 우측 원호 형상 유동 통로(61)와 연속적으로 연통한다.

제1 냉각제 유동 통로(60)는 인접한 두 개의 유닛 구조를 각각 연결하는 제2 연결 통로(62)를 포함한다. 제2 연결 통로(62)는 밸브 가이드(9)의 축선에 관하여 실린더 헤드의 측면측 상에서 인접한 두 개의 흡기 포트(2) 사이의 공간 위에 위치된다. 제2 연결 통로(62)는 실린더 헤드의 측면측에 대해 볼록하게 굴곡된 유동 통로이고, 인접한 두 개의 유닛 구조의 원호 형상 유동 통로(61)와 연속적으로 연통한다.

입구 유동 통로(64) 및 출구 유동 통로(65)는 각각 제1 냉각제 유동 통로(60)의 길이 방향에서 양 단부 부분에 제공된다. 입구 유동 통로(64)는 실린더 헤드의 후방 단부 면에서 개방된 제1 구멍(66)까지 길이 방향으로 직선으로 연장한다. 출구 유동 통로(65)는 실린더 헤드의 전방 단부 면에서 개방된 제2 구멍(67)까지 길이 방향으로 직선으로 연장한다. 입구 유동 통로(64) 및 출구 유동 통로(65)는 제1 냉각제 유동 통로(60)를 형성하기 위해 양 측부로부터 샌드 코어를 지지하는 코어 지지부에 의해 형성되는 유동 통로이고, 제1 구멍(66) 및 제2 구멍(67)은 코어 지지부를 제거함으로써 형성되는 모래 제거 구멍이다. 제1 구멍(66)은 냉각제 입구로서 사용되고, 제2 구멍(67)은 냉각제 출구로서 사용된다. 대안적으로, 제2 구멍(67)은 냉각제 입구로서 사용될 수 있고, 제1 구멍(66)은 냉각제 출구로서 사용될 수 있다.

도 28은 제4 실시예의 실린더 헤드의 흡기 포트(2), 헤드 볼트(19) 및 제1 냉각제 유동 통로(60) 사이의 위치 관계를 도시하는 도면이다. 도 28은 실린더 헤드의 내측이 투명하다고 가정하여 실린더 헤드의 전방 단부측으로부터 볼 때 흡기 포트(2), 제1 냉각제 유동 통로(60) 및 헤드 볼트(19) 사이의 위치 관계와 밸브 가이드(9) 주변의 제1 냉각제 유동 통로(60)의 형상을 도시한다. 제1 냉각제 유동 통로(60)는 헤드 볼트(19)에 관한 실린더 헤드의 중앙측 상을 통과한다. 더 구체적으로, 제1 냉각제 유동 통로(60)는 흡기 포트(2)의 전방 단부 부분에 형성된 흡기 밸브 삽입 부분(2d) 부근을 통과한다.

다음에, 제1 냉각제 유동 통로와, 실린더 헤드의, 제2 냉각제 유동 통로를 포함하는, 다른 구성요소 사이의 위치 관계가 단면도를 참조로 설명될 것이다.

이하에서, 길이 방향에 수직이면서 흡기 밸브 삽입 구멍의 중심 축선을 포함하는 단면에서 본 바와 같은 실린더 헤드의 냉각제 유동 통로의 구성을 설명할 것이다. 도 24는 제4 실시예의 실린더 헤드의, 길이 방향에 수직인 흡기 밸브 삽입 구멍(7)의 중심 축선(L3)을 포함하는 단면을 도시하는 단면도이다. 도 24는 전술된 단면에서 제1 냉각제 유동 통로 및 제2 냉각제 유동 통로의 단면 형상을 도시한다. 또한, 도 24는 실린더 헤드(104)의, 제2 냉각제 유동 통로를 포함하는, 다른 구성요소와 제1 냉각제 유동 통로 사이의 위치 관계를 도시한다.

도 24에 도시된 단면에서, 연소 챔버(4)의 펜트 루프의 상단 부분 부근에서, 제2 냉각제 유동 통로의 부분(20k)은 흡기 포트(2)의 흡기 개구 부근의 상부면(2a)과 배기 포트(3)의 배기 개구 부근의 상부면(3a) 사이에 개재되는 영역에 배치된다. 제2 냉각제 유동 통로의 부분(20k)은 다른 부분(20b, 20d 및 20e)과 함께 배기 밸브와 배기 포트(3)를 냉각시키도록 배기 포트(3) 둘레에 물 재킷을 형성한다. 또한, 제2 냉각제 유동 통로의 부분(20k)은 고온으로 상승하는 연소 챔버(4)의 주연부를 냉각한다.

도 24에 도시된 단면에서, 제1 냉각제 유동 통로의 원호 형상 유동 통로(61)는 흡기 밸브 삽입 구멍 중심 축선면(S3)과 실린더 헤드 길이 방향 중심 평면(S1) 사이에 개재된 영역에 위치된다. 더 구체적으로, 원호 형상 유동 통로(61)는 흡기 밸브 삽입 구멍(7)과 제2 냉각제 유동 통로의 부분(20k) 사이에 개재된 영역에 위치된다. 원호 형상 유동 통로(61)는 흡기 밸브 삽입 구멍(7)의 루트 부분에 근접하게 위치된다. 원호 형상 유동 통로(61)는 제2 냉각제 유동 통로의 부분(20k)이 사이에 개재된 상태로 연소 챔버(4)의 펜트 루프의 상단 부분에 대향한 측부 상에 위치된다.

도 24에 도시된 전술한 구성에 따라서, 흡기 포트(2)의 상부면(2a), 특히, 흡기 밸브 삽입 구멍(7)의 하류의 상부면(2a)은 제1 냉각제 유동 통로의 원호 형상 유동 통로(61)에 의해 효과적으로 냉각될 수 있다. 제1 냉각제 유동 통로 내에서 유동하는 저온 냉각제로 흡기 포트(2)의 상부면(2a)을 냉각함으로써, 흡기 포트(2) 내에서 유동하는 공기를 효율적으로 냉각하는 것이 가능하다. 또한, 연소 챔버(4)로부터 발생된 열은 연소 챔버(4)의 상단 부분과 원호 형상 유동 통로(61) 사이에 위치된 제2 냉각제 유동 통로의 부분(20k)에 의해 흡수된다. 따라서, 연소 챔버(4)로부터 원호 형상 유동 통로(61)에 직접적으로 열이 전달되는 것이 억제된다. 따라서, 제1 냉각제 유동 통로 내에서 유동하는 냉각제의 온도가 증가하여 흡기 포트(2) 내에서 유동하는 공기를 위한 냉각 효율의 감소를 유발하는 것이 회피된다.

다음에, 길이 방향에 수직이면서 연소 챔버의 중심 축선을 포함하는 단면에서 본 바와 같은 실린더 헤드의 냉각제 유동 통로의 구성을 설명할 것이다. 도 25는 제4 실시예의 실린더 헤드의, 길이 방향에 수직인 연소 챔버(4)의 중심 축선(L1)을 포함하는 단면을 도시하는 단면도이다. 도 25는 전술된 단면에서 제1 냉각제 유동 통로 및 제2 냉각제 유동 통로의 단면 형상을 도시한다. 또한, 도 25는 실린더 헤드(104)의, 제2 냉각제 유동 통로를 포함하는, 다른 구성요소와 제1 냉각제 유동 통로 사이의 위치 관계를 도시한다.

도 25에 도시된 단면에서, 스파크 플러그 삽입 구멍(12)의 개방 단부(12a) 부근에서, 제2 냉각제 유동 통로의 부분(20m)은 실린더 헤드 길이 방향 중심 평면(S1)에 관하여 흡기측 상에 배치된다. 제2 냉각제 유동 통로의 부분(20m)은 흡기 밸브 삽입 구멍 중심 축선면(S3)과 실린더 헤드 길이 방향 중심 평면(S1) 사이에 배치된다. 제2 냉각제 유동 통로의 부분(20m)은 높은 온도로 상승하는 연소 챔버(4)의 주연부, 특히, 스파크 플러그 삽입 구멍(12)의 주연부를 냉각한다.

도 25에 도시된 단면에서, 제1 냉각제 유동 통로의 제1 연결 통로(63)는 흡기 밸브 삽입 구멍 중심 축선면(S3)과 중첩하는 위치에 배치된다. 제1 연결 통로(63)는 연소 챔버(4)의 상단 부분에 대향한 측부 상에, 더 구체적으로, 스파크 플러그 삽입 구멍(12)의 개방 단부(12a)에 대향한 측부 상에 위치되며, 제2 냉각제 유동 통로의 부분(20m)은 그 사이에 개재된다.

도 25에 도시된 전술한 구성에 따라서, 연소 챔버(4)로부터 생성된 열은 연소 챔버(4)의 상단 부분과 제1 냉각제 유동 통로의 제1 연결 통로(63) 사이에 위치된 제2 냉각제 유동 통로의 부분(20m)에 의해 흡수된다. 따라서, 연소 챔버(4)로부터의 제1 연결 통로(63)에 직접적으로 열이 전달되는 것이 억제된다. 따라서, 제1 냉각제 유동 통로 내에서 유동하는 냉각제의 온도가 증가하여 흡기 포트(2) 내에서 유동하는 공기를 위한 냉각 효율의 감소를 유발하는 것이 회피된다.

다음에, 길이 방향에 수직이면서 인접한 두 연소 챔버 사이를 지나가는 단면에서 본 바와 같은 실린더 헤드의 냉각제 유동 통로의 구성을 설명할 것이다. 도 26은 제4 실시예의 실린더 헤드의, 길이 방향에 수직이고 인접한 두 연소 챔버의 사이를 지나가는 단면, 구체적으로, 길이 방향에 수직이면서 헤드 볼트 삽입 구멍(13, 14)의 중심 축선을 포함하는 단면을 도시하는 단면도이다. 도 26은 전술된 단면에서 제1 냉각제 유동 통로 및 제2 냉각제 유동 통로의 단면 형상을 도시한다. 또한, 도 26은 실린더 헤드(104)의, 제2 냉각제 유동 통로를 포함하는, 다른 구성요소와 제1 냉각제 유동 통로 사이의 위치 관계를 도시한다.

도 26에 도시된 단면에서, 제2 냉각제 유동 통로의 부분(20n)은 흡기측 헤드 볼트 삽입 구멍(13)과 실린더 헤드 길이 방향 중심 평면(S1) 사이에 배치된다. 제2 냉각제 유동 통로의 부분(20n)은 실린더 블록 정합면(1a)에서 개방되고, 실린더 헤드(104)의 중앙에서 제2 냉각제 유동 통로의 부분(20i)과 연통한다.

도 26에 도시된 단면에서, 제1 냉각제 유동 통로의 제2 연결 통로(62)는 흡기측 헤드 볼트 삽입 구멍(13)에 관하여 실린더 헤드(104)의 중앙에 더 근접한 영역에서 흡기 밸브 삽입 구멍 중심 축선면(S3)과 흡기 포트 중심선면(S2) 사이에 위치된다. 제2 연결 통로(62)는 제2 냉각제 유동 통로의 부분(20n)이 사이에 개재된 상태로 실린더 블록 정합면(1a)에 대향한 측부 상에 위치된다.

도 26에 도시된 상술한 구성에 따라서, 실린더 블록 정합면(1a)으로부터 전달되는 열은 제1 냉각제 유동 통로의 제2 연결 통로(62)와 실린더 블록 정합면(1a) 사이에 위치된 제2 냉각제 유동 통로의 부분(20n)에 의해 흡수된다. 따라서, 실린더 블록 정합면(1a)으로부터 제2 연결 통로(62)에 열이 직접적으로 전달되는 것이 억제된다. 따라서, 제1 냉각제 유동 통로 내에서 유동하는 냉각제의 온도가 증가하여 흡기 포트(2) 내에서 유동하는 공기를 위한 냉각 효율의 감소를 유발하는 것이 회피된다.

다음에, 본 발명의 제5 실시예를 도면을 참조로 설명할 것이다. 제5 실시예의 실린더 헤드는 제4 실시예의 실린더 헤드의 변형이다. 제5 실시예의 실린더 헤드는 제1 냉각제 유동 통로의 구성에서 제4 실시예의 실린더 헤드와 다르다. 이하에서, 제5 실시예의 실린더 헤드의 제1 냉각제 유동 통로의 구성을 설명할 것이다. 본 설명은 실린더 헤드의, 길이 방향에 수직인 흡기 밸브 삽입 구멍의 중심 축선을 포함하는 단면을 도시하는 단면도를 사용하여 이루어진다. 도면에서, 제4 실시예의 것들에 상당하는 구성요소에는 동일한 심볼이 할당된다.

이하에서, 길이 방향에 수직이면서 흡기 밸브 삽입 구멍의 중심 축선을 포함하는 단면에서 본 바와 같은 실린더 헤드의 냉각제 유동 통로의 구성을 설명할 것이다. 도 29는 제5 실시예의 실린더 헤드의, 길이 방향에 수직인 흡기 밸브 삽입 구멍(7)의 중심 축선(L3)을 포함하는 단면을 도시하는 단면도이다. 도 29는 전술된 단면에서 제1 냉각제 유동 통로 및 제2 냉각제 유동 통로의 단면 형상을 도시한다. 또한, 도 29는 실린더 헤드(105)의, 제2 냉각제 유동 통로를 포함하는, 다른 구성요소와 제1 냉각제 유동 통로 사이의 위치 관계를 도시한다.

도 29에 도시된 단면에서, 제1 냉각제 유동 통로의 부분(71, 72)은 흡기 밸브 삽입 구멍 중심 축선면(S3)과 실린더 헤드 길이 방향 중심 평면(S1) 사이에 개재된 영역에 위치된다. 제1 냉각제 유동 통로의 부분(71)은 제4 실시예의 제1 냉각제 유동 통로의 원호 형상 유동 통로에 대응하고, 제1 냉각제 유동 통로의 부분(72)은 제3 실시예의 제1 냉각제 유동 통로의 원호 형상 유동 통로에 대응한다. 제1 냉각제 유동 통로의 부분(71, 72)은 이들 원호 형상 유동 통로를 통합함으로써 형성된다.

도 29에 도시된 전술한 구성에 따라서, 흡기 포트(2)의 상부면(2a), 특히, 흡기 밸브 삽입 구멍(7)의 하류의 상부면(2a)은 제1 냉각제 유동 통로의 부분(71)에 의해 효과적으로 냉각될 수 있다. 또한, 흡기 포트(2)의 상부면(2a)에 연결된 흡기 밸브 삽입 구멍(7)의 주연부는 제1 냉각제 유동 통로의 부분(72)에 의해 효과적으로 냉각될 수 있다.

다음에, 본 발명의 제6 실시예를 도면을 참조로 설명할 것이다. 제6 실시예의 실린더 헤드는 디젤 엔진의 실린더 헤드이다. 먼저, 제6 실시예의 실린더 헤드의 기본 구성을 설명할 것이다. 본 설명은 실린더 헤드의 단면도를 사용하여 이루어진다.

이하에서, 제6 실시예의 실린더 헤드의 기본 구성을 설명할 것이다. 도 30은 제6 실시예의 실린더 헤드(106)의, 길이 방향에 수직인 흡기 밸브 삽입 구멍(88)의 중심 축선(L13)을 포함하는 단면을 도시하는 단면도이다. 도 30에 도시된 바와 같이, 실린더 헤드(106)의 저부면으로서 실린더 블록 정합면(81a)은 연소 챔버(84)를 갖도록 형성된다. 실린더 헤드(106)가 실린더 블록 상에 장착될 때, 연소 챔버(84)는 폐쇄된 공간을 형성하도록 위로부터 실린더를 폐쇄한다. 그러나, 연소 챔버(84)로 지칭되는 이 부분은 실린더 블록 정합면(81a)과 일치하며, 불꽃 점화 엔진의 경우와는 다르게 오목화되지 않을 수 있다. 용어 "연소 챔버"가 본 기술 분야에서 통상적으로 사용되어왔지만, 실린더 헤드(106)와 피스톤 사이에 개재된 폐쇄된 공간이 연소 챔버로서 정의될 때, 연소 챔버(84)는 연소 챔버 천정면이라 지칭될 수 있다.

흡기 포트(82)는 실린더 헤드(106)의 전방 단부측으로부터 볼 때 실린더 헤드 길이 방향 중심 평면(S11)에 관하여 우측에서 연소 챔버(84)로 개방된다. 흡기 포트(82)와 연소 챔버(84) 사이의 연결 부분, 즉, 흡기 포트(82)의 연소 챔버 측의 개방 단부는 흡기 밸브에 의해 개폐되도록 구성되는 흡기 개구로서 기능한다. 두 개의 흡기 밸브가 각 실린더를 위해 제공되기 때문에, 각 연소 챔버(84)는 두 개의 흡기 개구를 갖도록 형성된다. 실린더 헤드(106)는 각 흡기 개구를 위한 독립적 흡기 포트(82)를 포함한다. 흡기 포트(82)의 입구는 실린더 헤드(106)의 우측 측면에서 개방된다. 흡기 포트(82)는 입구의 개구로부터 좌측으로 경사지게 하방으로 연장하고 그후 경로 중에 굴곡됨으로써 연소 챔버(84) 내에 형성된 흡기 개구와 연통한다.

실린더 헤드(106)는 그를 통해 흡기 밸브의 스템을 통과시키기 위해 흡기 밸브 삽입 구멍(88)을 갖도록 형성된다. 헤드 커버 부착면(81b)의 내부측 상의 실린더 헤드(106)의 상부면에는, 흡기 밸브를 구동하도록 구성된 밸브 구동 메커니즘을 내부에 수용하는 흡기측 밸브 구동 메커니즘 챔버(85)가 제공된다. 흡기 밸브 삽입 구멍(88)은 흡기 포트(82)의 연소 챔버(84) 부근의, 상부면(82a)으로부터 흡기측 밸브 구동 메커니즘 챔버(85)로 직선으로 실질적으로 상향 연장한다. 흡기 밸브 삽입 구멍(88)의 중심 축선(L13)은 도 30에 도시된 단면에, 즉, 길이 방향에 수직인 평면에 포함된다.

배기 포트(83)는 실린더 헤드(106)의 전방 단부측으로부터 본 바와 같은 좌측 측부 상에서 연소 챔버(84)로 개방된다. 배기 포트(83)와 연소 챔버(84) 사이의 연결 부분, 즉, 배기 포트(83)의 연소 챔버 측의 개방 단부는 배기 밸브에 의해 개폐되도록 구성되는 배기 개구로서 기능한다. 두 개의 배기 밸브가 각 실린더를 위해 제공되기 때문에, 각 연소 챔버(84)가 배기 포트(83)의 두 개의 배기 개구를 갖도록 형성된다. 배기 포트(83)는 연소 챔버(84) 내에 형성된 배기 개구로부터 실린더 헤드(106)의 좌측 측면에서 개방된 출구로 연장한다. 배기 포트(83)는 연소 챔버(84)의 배기 개구 각각을 위해 독립적으로 제공되지 않고 단일 배기 포트(83)가 연소 챔버(84)의 배기 개구를 위해 제공된다. 즉, 배기 포트(83)는 분기 포트가 결합되는 집합적 포트와 배기 개구로부터 각각 연장하는 복수의 분기 포트로 구성된다.

실린더 헤드(106)는 그를 통해 배기 밸브의 스템을 통과시키기 위해 배기 밸브 삽입 구멍(89)을 갖도록 형성된다. 헤드 커버 부착면(81b)의 내부측 상의 실린더 헤드(106)의 상부면에는, 배기 밸브를 구동하도록 구성된 밸브 구동 메커니즘을 내부에 수용하는 배기측 밸브 구동 메커니즘 챔버(86)가 제공된다. 배기 밸브 삽입 구멍(89)은 배기 포트(83)의 연소 챔버(84) 부근의, 상부면(83a)으로부터 배기측 밸브 구동 메커니즘 챔버(86)로 실질적으로 직선으로 상향 연장한다.

다음에, 길이 방향에 수직인 연소 챔버의 중심 축선을 포함하는 단면에서 본 바와 같은 실린더 헤드의 기초 구성을 설명할 것이다. 도 31은 실린더 헤드(106)의, 길이 방향에 수직인 연소 챔버(84)의 중심 축선(L11)을 포함하는 단면을 도시하는 단면도이다. 연료를 실린더 내로 분사하는 인젝터를 부착하기 위한 인젝터 삽입 구멍(87)이 실린더 헤드(106)의 상부면에 형성된다. 인젝터 삽입 구멍(87)은 실린더 헤드(106)의 상부면으로부터 연소 챔버(84)의 중심 축선(L11)을 따라 수직 하향 형성되고, 그 중심에서 평면형 연소 챔버(84)로 개방된다. 연소 챔버(84)의 중심 축선(L11)은 실린더 헤드(106)가 실린더 블록 상에 장착될 때 실린더의 중심 축선과 일치한다. 도 31에 도시된 단면에서, 매니폴드 형상을 갖는 배기 포트(83)의 부분이 도시되어 있다.

다음에, 제6 실시예의 실린더 헤드(106)의 냉각제 유동 통로의 구성을 설명할 것이다. 제6 실시예의 실린더 헤드는 독립적인 별개의 순환 시스템에 연결되는 이중 냉각제 유동 통로를 포함한다. 제1 냉각제 유동 통로에서, 제2 냉각제 유동 통로 내에서 유동하는 냉각제의 온도보다 낮은 온도의 냉각제가 유동한다.

이하에서, 제6 실시예의 실린더 헤드의 냉각제 유동 통로의 구성이 설명될 것이다. 도 30은 길이 방향에 수직이면서, 흡기 밸브 삽입 구멍(88)의 중심 축선(L13)을 포함하는 단면에서 실린더 헤드(106)의 제1 냉각제 유동 통로와 제2 냉각제 유동 통로의 단면 형상을 도시한다. 또한, 도 30은 실린더 헤드(106)의, 제2 냉각제 유동 통로를 포함하는, 다른 구성요소와 제1 냉각제 유동 통로 사이의 위치 관계를 도시한다. 도 30에 도시된 단면에서, 심볼(94a, 94b, 94c, 94d)에 의해 표시되는 영역은 제2 냉각제 유동 통로의 부분의 단면이다. 비록, 제2 냉각제 유동 통로의 부분(94a, 94b, 94c, 94d)이 도 30에 도시된 단면에서 서로 분리되어 있지만, 이들 부분은 실린더 헤드(106) 내측의 부분에 결합된다.

도 30에 도시된 단면에서, 실린더 헤드 길이 방향 중심 평면(S11) 상에서, 제2 냉각제 유동 통로의 부분(94a)은 배기 포트(83)의 배기 개구 부근의 상부면(83a)과 흡기 포트(82)의 흡기 개구 부근의 상부면(82a) 사이에 개재되는 영역에 배치된다. 실린더 헤드 길이 방향 중심 평면(S11)은 길이 방향에 평행하면서 연소 챔버(84)의 중심 축선(L11)을 포함하는 가상 평면이다. 제2 냉각제 유동 통로의 부분(94b)은 실린더 블록 정합면(81a)과 배기 포트(83)의 하부면(83b) 사이에 배치된다. 제2 냉각제 유동 통로의 부분(94b)은 실린더 블록 정합면(81a)에서 개방되고, 실린더 블록측의 냉각제 유동 통로와 연통한다. 제2 냉각제 유동 통로의 부분(94d)은 배기 포트(83)의 상부면(83a) 위의 배기 밸브 삽입 구멍(89)의 좌측 측부 상에 배치된다. 제2 냉각제 유동 통로의 부분(94a, 94b, 94d)은 배기 밸브와 배기 포트(83)를 냉각시키도록 배기 포트(83) 둘레에 물 재킷을 형성한다. 또한, 제2 냉각제 유동 통로의 부분(94a)은 고온으로 상승하는 연소 챔버(84)의 주연부를 냉각한다.

도 30에 도시된 단면에서, 제2 냉각제 유동 통로의 부분(94c)은 흡기 포트 중심선면(S12)과 실린더 블록 정합면(81a) 사이에, 더 구체적으로는, 흡기 포트(82)의 하부면(82b)과 실린더 블록 정합면(81a) 사이에 배치된다. 흡기 포트 중심선면(S12)은 흡기 포트(82)의 중심선을 포함하는 평면으로서 정의된 가상면이다. 제2 냉각제 유동 통로의 부분(94c)은 실린더 블록 정합면(81a)에서 개방된다. 실린더 블록 정합면(81a)의 이러한 개구는 실린더 블록측에서 냉각제 유동 통로와 연통한다. 실린더 블록의 내측을 통과한 냉각제는 실린더 블록 정합면(81a)의 개구를 거쳐 제2 냉각제 유동 통로의 부분(94c) 내로 도입된다.

도 30에 도시된 단면에서, 제1 냉각제 유동 통로(91)는 흡기 밸브 삽입 구멍 중심 축선면(S13)과 실린더 헤드 길이 방향 중심 평면(S11) 사이에 위치된다. 흡기 밸브 삽입 구멍 중심 축선면(S13)은 길이 방향에 평행하면서 흡기 밸브 삽입 구멍(88)의 중심 축선(L13)을 포함하는 가상 평면이다. 제2 냉각제 유동 통로의 부분(94a)은 제1 냉각제 유동 통로(91) 및 연소 챔버(84) 사이에 위치된다.

도 30에 도시된 전술한 구성에 따라서, 흡기 포트(82)의 상부면(82a), 특히, 흡기 밸브 삽입 구멍(88)의 하류의 상부면(82a)은 배기 포트(83)를 냉각하는 냉각제의 것보다 낮은 온도의 냉각제가 유동하는 제1 냉각제 유동 통로(91)에 의해 효과적으로 냉각될 수 있다. 유동하는 저온 냉각제로 흡기 포트(82)의 상부면(82a)을 냉각함으로써, 흡기 포트(82) 내에서 유동하는 공기를 효율적으로 냉각하는 것이 가능하다.

제2 냉각제 유동 통로의 부분(94a)은 제1 냉각제 유동 통로(91)와 연소 챔버(84) 사이에 위치된다. 연소 챔버(84)로부터 발생된 열이 제2 냉각제 유동 통로의 부분(94a)에 의해 흡수되기 때문에, 연소 챔버(84)로부터 제1 냉각제 유동 통로(91)로 열이 직접적으로 전달되는 것이 억제된다. 따라서, 제1 냉각제 유동 통로(91) 내의 냉각제는 연소 챔버(84)로부터 발생된 열에 의해 가열되어 흡기 포트(82) 내에서 유동하는 공기를 위한 냉각 효율의 감소를 초래하는 것이 회피된다. 실린더 블록 정합면(81a)으로부터 흡기 포트(82)의 하부면(82b)으로의 열 전달은 제2 냉각제 유동 통로의 부분(94c)에 의해 억제될 수 있다.

다음에, 길이 방향에 수직이면서 연소 챔버의 중심 축선을 포함하는 단면에서 본 바와 같은 실린더 헤드의 냉각제 유동 통로의 구성을 설명할 것이다. 도 31은 길이 방향에 수직이면서, 연소 챔버(84)의 중심 축선(L11)을 포함하는 단면에서 실린더 헤드(106)의 제1 냉각제 유동 통로와 제2 냉각제 유동 통로의 단면 형상을 도시한다. 또한, 도 31은 실린더 헤드(106)의, 제2 냉각제 유동 통로를 포함하는, 다른 구성요소와 제1 냉각제 유동 통로 사이의 위치 관계를 도시한다. 도 31에 도시된 단면에서, 심볼(94e, 94f, 94g, 94h, 94i 및 94j )에 의해 표시되는 영역은 제2 냉각제 유동 통로의 부분의 단면이다. 비록, 제2 냉각제 유동 통로의 부분(94e, 94f, 94g, 94h, 94i 및 94j )이 도 31에 도시된 단면에서 서로 분리되어 있지만, 이들 부분은 실린더 헤드(106) 내측의, 도 30에 도시된 부분(94a, 94b, 94c, 94d) 중 하나에 결합된다.

도 31에 도시된 단면에서, 제2 냉각제 유동 통로의 부분(94f, 94i, 94j)은 실린더 헤드 길이 방향 중심 평면(S11)에 관하여 흡기측 상에 배치된다. 제2 냉각제 유동 통로의 부분(94f)은 흡기 밸브 삽입 구멍 중심 축선면(S13)과 실린더 헤드 길이 방향 중심 평면(S11) 사이에서 인젝터 삽입 구멍(87)의 전방 단부 부분의 흡기측 벽면에 근접하게 배치된다.

인젝터 삽입 구멍(87)의 개방 단부(87a) 부근에서, 제2 냉각제 유동 통로의 부분(94e)은 실린더 헤드 길이 방향 중심 평면(S11)에 관하여 배기측 상에 배치된다. 제2 냉각제 유동 통로의 부분(94e)은 인젝터 삽입 구멍(87)의 전방 단부 부분의 배기측 벽면을 따라 배치된다. 제2 냉각제 유동 통로의 부분(94g)은 제2 냉각제 유동 통로의 부분(94e) 위에 배치되고, 제2 냉각제 유동 통로의 부분(94h)은 제2 냉각제 유동 통로의 부분(94e)의 좌측 측부 상에 배치된다. 제2 냉각제 유동 통로의 부분(94e, 94g, 94h)은 도 30에 도시된 부분(94a, 94b, 94d)과 함께 배기 포트(83) 주변에 물 재킷을 형성한다.

도 31에 도시된 단면에서, 제1 냉각제 유동 통로(92)는 흡기 포트 중심선면(S12)과 실린더 헤드 길이 방향 중심 평면(S11) 사이에 위치된다. 제1 냉각제 유동 통로(92)는 제2 냉각제 유동 통로의 부분(94f)이 그 사이에 개재된 상태로 인젝터 삽입 구멍(87)의 개방 단부(87a)에 대향한 측부 상에 위치된다.

도 31에 도시된 전술한 구성에 따라서, 연소 챔버(84)로부터 생성된 열은 연소 챔버(84)와 제1 냉각제 유동 통로(92) 사이에 위치된 제2 냉각제 유동 통로의 부분(94f)에 의해 흡수된다. 따라서, 연소 챔버(84)로부터 제1 냉각제 유동 통로(92)에 직접적으로 열이 전달되는 것이 억제된다. 따라서, 제1 냉각제 유동 통로(92) 내에서 유동하는 냉각제의 온도가 증가하여 흡기 포트(82) 내에서 유동하는 공기를 위한 냉각 효율의 감소를 유발하는 것이 회피된다.

다음에, 본 발명의 제7 실시예를 도면을 참조로 설명할 것이다. 제7 실시예는 엔진 냉각 시스템의 구성에 특징을 갖는다. 제7 실시예의 엔진 냉각 시스템은 제1 내지 제6 실시예의 임의의 실린더 헤드와 조합될 수 있다. 그러나, 여기서, 제1 실시예의 실린더 헤드와 조합된 예에 대한 설명이 제공될 것이다.

이하에서, 도 32를 참조하여, 본 발명의 제7 실시예의 엔진 냉각 시스템의 구성을 설명한다. 따라서, 도 32에서, 도 1에 도시된 제1 실시예의 엔진 냉각 시스템의 것들에 상당하는 구성요소에는 동일한 심볼이 할당되어 있다. 이들 대응한 구성요소의 중복 설명은 단순화되거나 생략될 것이다.

제7 실시예의 엔진 냉각 시스템은 이중 순환 시스템(140, 160)을 포함한다. 제2 순환 시스템(160)의 구성은 제1 실시예의 것과 동일하지만, 제1 순환 시스템(140)의 구성은 제1 실시예의 것과 다르다. 이하에서, 제7 실시예의 제1 순환 시스템(140)의 구성을 설명할 것이다.

제1 순환 시스템의 구성을 후술한다. 제1 순환 시스템(140)은 제2 순환 시스템(160)에 독립적인 폐루프를 형성하고, 방열기(124)와 물 펌프(123)를 포함한다. 실린더 헤드(101)는 제1 순환 시스템(140)의 냉각제 도입 파이프(121)가 연결되는 냉각제 입구 및 제1 순환 시스템(140)의 냉각제 배출 파이프(122)가 연결되는 냉각제 출구를 갖도록 형성된다. 실린더 헤드(101)의 냉각제 입구는 냉각제 도입 파이프(121)를 거쳐 방열기(124)의 냉각제 출구에 연결되고, 실린더 헤드(101)의 냉각제 출구는 냉각제 배출 파이프(122)를 거쳐 방열기(124)의 냉각제 입구에 연결된다. 냉각제 도입 파이프(121)는 물 펌프(123)를 구비한다. 제1 순환 시스템(140)은 액체 온도 조정을 위한 서모스탯과 액체 온도 센서(어느 쪽도 도시되지 않음)를 더 포함할 수 있다.

제1 순환 시스템(140)은 실린더 헤드(101) 내에 형성된 제1 냉각제 유동 통로(30) 및 실린더 블록(151) 내에 형성된 제4 냉각제 유동 통로(153)를 포함한다. 제1 냉각제 유동 통로(30)는 냉각제 입구와 연통한다. 제3 냉각제 유동 통로(152)와 유사하게, 제4 냉각제 유동 통로(153)는 실린더 주변의 물 재킷을 포함한다. 실린더 헤드(101)는 제4 냉각제 유동 통로(153)와 제1 냉각제 유동 통로(30)를 연통시키는 중간 연통 통로(172)를 내부에 갖도록 형성된다. 중간 연통 통로(172) 및 제4 냉각제 유동 통로(153)는 실린더 헤드(101)와 실린더 블록(151) 사이의 정합면에 형성된 개구를 거쳐 서로 연결된다. 또한, 실린더 헤드(101)는 제4 냉각제 유동 통로(153)를 냉각제 출구와 연통시키는 출구 연통 통로(170)를 내부에 갖도록 형성된다. 출구 연통 통로(170) 및 제4 냉각제 유동 통로(153)는 실린더 헤드(101)와 실린더 블록(151) 사이의 정합면에 형성된 개구를 거쳐 서로 연결된다.

제1 순환 시스템(140)에서 순환하는 냉각제는 실린더 헤드(101) 내에 형성된 냉각제 입구로 도입되고, 실린더 헤드(101)의 제1 냉각제 유동 통로(30) 내에서 유동하며, 그에 의해, 흡기 포트(2)를 냉각한다. 흡기 포트(2)를 냉각하기 위해 사용되는 냉각제는 그후 실린더를 냉각시키기 위해 실린더 블록(151)의 제4 냉각제 유동 통로(153) 내에서 유동하고, 그후 실린더 헤드(101) 내에 형성된 냉각제 출구로부터 배출된다.

도 32에 도시된 구성에 따라서, 제1 냉각제 유동 통로(30)를 통과한 냉각제는 실린더 블록(151) 내에서 유동하도록 구성되고 실린더를 냉각하기 위해 사용될 수 있다.

다음에, 중간 연통 통로의 구성을 설명한다. 도 33은 제7 실시예의 엔진 냉각 시스템의 실린더 헤드(101)의 제1 냉각제 유동 통로(30)와 흡기 포트(2)를 투시 방식으로 도시하는 사시도이다. 도 33에서, 도 6에 도시된 제1 실시예의 제1 냉각제 유동 통로의 것들에 상당하는 구성요소에는 동일한 심볼이 할당되어 있다. 도 33에 도시된 바와 같이, 중간 연통 통로(172)는 제1 냉각제 유동 통로(30)의 출구 유동 통로(36)를 실린더 블록 정합면에서 개방된 출구 구멍(173)에 연결한다. 중간 연통 통로(172)는 실린더 헤드의 전방 단부 면과 그에 가장 근접한 흡기 포트(2) 사이에 형성된다. 제7 실시예에서, 출구 유동 통로(36)의 개방 단부(171)(실린더 헤드의 전방 단부 면에서 개방된 구멍)가 밀봉된다. 제1 냉각제 유동 통로(30)를 통과한 냉각제가 출구 유동 통로(36)로부터 중간 연통 통로(172)를 통해 통과하고, 실린더 블록 정합면의 출구 구멍(173)으로 유동한다. 대안적으로, 출구 구멍(173)은 냉각제 입구로서 사용될 수 있고, 제1 구멍(37)은 냉각제 출구로서 사용될 수 있다.

도 34는 실린더 헤드의 내측이 투명해지는 것으로 가정하여 실린더의 전방 단부측으로부터 볼 때 중간 연통 통로(172)와 헤드 볼트(19) 사이의 위치 관계를 도시하는 도면이다. 중간 연통 통로(172)는 헤드 볼트(19)에 관하여 실린더 헤드의 중앙측 상의 위치에서 출구 구멍(173)으로부터 출구 유동 통로(36)를 향해 형성된다. 중간 연통 통로(172)는 천공에 의해 형성될 수 있다.

이하에서, 중간 연통 통로의 변형을 설명할 것이다. 도 35는 중간 연통 통로의 변형의 구성을 도시하는 도면이다. 도 35에서, 도 6에 도시된 제1 실시예의 제1 냉각제 유동 통로의 것들에 상당하는 구성요소에는 동일한 심볼이 할당되어 있다. 이 변형은 제2 연결 통로(33)로부터 각각 연장하는 중간 연통 통로(176) 및 출구 유동 통로(36)로부터 연장하는 중간 연통 통로(174)를 포함한다. 중간 연통 통로(174)는 실린더 헤드의 전방 단부 면과 그에 가장 근접한 흡기 포트(2) 사이에 형성되고 출구 유동 통로(36)를 실린더 블록 정합면에서 개방된 출구 구멍(175)에 연결한다. 각 중간 연통 통로(176)는 인접한 두 개의 흡기 포트(2) 사이에 형성되고, 실린더 블록 정합면에서 개방된 출구 구멍(177)에 제2 연결 통로(33)를 연결한다. 실린더 블록은 중간 연통 통로(174, 176)에 대응하는 냉각제 유동 통로를 갖도록 형성된다. 출구 구멍(175)은 냉각제 입구로서 사용될 수 있고, 제1 구멍(37)은 냉각제 출구로서 사용될 수 있다.

이하에서, 제1 순환 시스템의 변형을 설명할 것이다. 도 36은 제1 순환 시스템의 변형을 도시하는 도면이다. 이러한 변형에서, 제1 순환 시스템(141)은 중간 연통 통로(172)와 실린더 헤드(101)에 형성된 제1 냉각제 유동 통로(30)를 포함한다. 실린더 헤드(101)는 제1 순환 시스템(141)의 냉각제 도입 파이프(121)가 연결되는 냉각제 입구를 갖도록 형성되고, 실린더 블록(151)은 제1 순환 시스템(141)의 냉각제 배출 파이프(122)가 연결되는 냉각제 출구를 갖도록 형성된다. 실린더 블록(151)은 중간 연통 통로(172)를 냉각제 출구와 연통시키는 출구 연통 통로(154)를 내부에 갖도록 형성된다. 중간 연통 통로(172) 및 출구 연통 통로(154)는 실린더 헤드(101)와 실린더 블록(151) 사이의 정합면에 형성된 개구를 거쳐 서로 연결된다.

제1 순환 시스템(141)에서 순환하는 냉각제는 실린더 헤드(101) 내에 형성된 냉각제 입구로 도입되고, 실린더 헤드(101)의 제1 냉각제 유동 통로(30) 내에서 유동하며, 그에 의해, 흡기 포트(2)를 냉각한다. 흡기 포트(2)를 냉각하기 위해 사용된 냉각제는 그후 중간 연통 통로(172)를 통해 실린더 블록(151) 내로 유동하고, 실린더 블록(151) 내에 형성된 냉각제 출구로부터 배출된다. 제1 냉각제 유동 통로(30)를 통과한 냉각제가 실린더 냉각을 위해 사용되지 않을 때, 이러한 변형의 구성이 사용될 수 있다.

다음에, 본 발명의 제8 실시예를 도면을 참조로 설명할 것이다. 제8 실시예는 엔진 냉각 시스템의 구성에 특징을 갖는다. 제8 실시예의 엔진 냉각 시스템은 제1 내지 제6 실시예의 임의의 실린더 헤드와 조합될 수 있다. 그러나, 여기서, 제1 실시예의 실린더 헤드와 조합된 예에 대한 설명이 제공될 것이다.

이하에서, 도 37을 참조하여, 본 발명의 제8 실시예의 엔진 냉각 시스템의 구성을 설명한다. 도 37에서, 도 1에 도시된 제1 실시예의 엔진 냉각 시스템의 것들에 상당하는 구성요소에는 동일한 심볼이 할당되어 있다. 이들 대응한 구성요소의 중복 설명은 단순화되거나 생략될 것이다.

제8 실시예의 엔진 냉각 시스템은 이중 순환 시스템(142, 160)을 포함한다. 제2 순환 시스템(160)의 구성은 제1 실시예의 것과 동일하지만, 제1 순환 시스템(142)의 구성은 제1 실시예의 것과 다르다. 이하에서, 제8 실시예의 제1 순환 시스템(142)의 구성을 설명할 것이다.

제1 순환 시스템의 구성을 후술한다. 제1 순환 시스템(142)은 제2 순환 시스템(160)에 독립적인 폐루프를 형성하고, 방열기(124)와 물 펌프(123)를 포함한다. 제1 순환 시스템(142)의 냉각제 도입 파이프(121)가 연결되는 냉각제 입구가 실린더 블록(151)에 형성된다. 실린더 헤드(101)는 제1 순환 시스템(142)의 냉각제 배출 파이프(122)가 연결되는 냉각제 출구를 갖도록 형성된다. 실린더 블록(151)의 냉각제 입구는 냉각제 도입 파이프(121)를 거쳐 방열기(124)의 냉각제 출구에 연결되고, 실린더 헤드(101)의 냉각제 출구는 냉각제 배출 파이프(122)를 거쳐 방열기(124)의 냉각제 입구에 연결된다. 냉각제 도입 파이프(121)는 물 펌프(123)를 구비한다. 제1 순환 시스템(142)은 액체 온도 조정을 위한 서모스탯과 액체 온도 센서(어느 쪽도 도시되지 않음)를 더 포함할 수 있다.

제1 순환 시스템(142)은 실린더 헤드(101) 내에 형성된 제1 냉각제 유동 통로(30)를 포함한다. 제1 냉각제 유동 통로(30)는 냉각제 출구와 연통한다. 실린더 블록(151)은 냉각제 입구를 실린더 헤드(101)에 연결하는 입구 연통 통로(155)를 내부에 갖도록 형성된다. 실린더 헤드(101)는 제1 냉각제 유동 통로(30)를 입구 연통 통로(155)에 연통시키는 중간 연통 통로(182)를 내부에 갖도록 형성된다. 중간 연통 통로(182) 및 입구 연통 통로(155)는 실린더 헤드(101)와 실린더 블록(151) 사이의 정합면에 형성된 개구를 거쳐 서로 연결된다.

제1 순환 시스템(142)에서 순환하는 냉각제는 실린더 블록(151) 내에 형성된 냉각제 입구에 진입하고, 그후, 입구 연통 통로(155)를 통해 실린더 헤드(101) 내로 유동하며, 그후 중간 연통 통로(182)를 통해 제1 냉각제 유동 통로(30) 내로 도입된다. 냉각제는 제1 냉각제 유동 통로(30) 내에서 흡기 포트(2)로 유동하며, 실린더 헤드(101) 내에 형성된 냉각제 출구로부터 배출된다.

도 37에 도시된 구성에 따르면, 제1 냉각제 유동 통로(30) 내에서 유동하는 냉각제는 실린더 블록(151)으로부터 도입될 수 있다. 실린더 헤드(101) 내에 냉각제 입구를 형성하는 것이 가능하지 않을 때, 도 37에 도시된 구성이 유용하다.

다음에, 중간 연통 통로의 구성을 설명한다. 도 38은 제8 실시예의 엔진 냉각 시스템의 실린더 헤드(101)의 제1 냉각제 유동 통로(30)와 흡기 포트(2)를 투시 방식으로 도시하는 사시도이다. 도 38에서, 도 6에 도시된 제1 실시예의 제1 냉각제 유동 통로의 것들에 상당하는 구성요소에는 동일한 심볼이 할당되어 있다. 도 38에 도시된 바와 같이, 중간 연통 통로(182)는 제1 냉각제 유동 통로(30)의 입구 유동 통로(35)를 실린더 블록 정합면에서 개방된 입구 구멍(183)에 연결한다. 중간 연통 통로(182)는 실린더 헤드의 후방 단부 면과 그에 가장 근접한 흡기 포트(2) 사이에 형성된다. 제8 실시예에서, 입구 유동 통로(35)의 개방 단부(실린더 헤드의 후방 단부 면에서 개방된 구멍)(181)이 밀봉된다. 흡기 포트(2)를 냉각하기 위한 냉각제는 중간 연통 통로(182)를 통해 제1 냉각제 유동 통로(30) 내로 실린더 블록 정합면의 입구 구멍(183)으로부터 도입된다. 대안적으로, 제2 구멍(38)은 냉각제 입구로서 사용될 수 있고, 입구 구멍(183)은 냉각제 출구로서 사용될 수 있다.

다음에, 본 발명의 제9 실시예를 도면을 참조로 설명할 것이다. 제9 실시예는 엔진 냉각 시스템의 구성에 특징을 갖는다. 제9 실시예의 엔진 냉각 시스템은 제1 내지 제6 실시예의 임의의 실린더 헤드와 조합될 수 있다. 그러나, 여기서, 제1 실시예의 실린더 헤드와 조합된 예에 대한 설명이 제공될 것이다.

이하에서, 도 39를 참조하여, 본 발명의 제9 실시예의 엔진 냉각 시스템의 구성을 설명한다. 도 39에서, 도 1에 도시된 제1 실시예의 엔진 냉각 시스템의 것들에 상당하는 구성요소에는 동일한 심볼이 할당되어 있다. 이들 대응한 구성요소의 중복 설명은 단순화되거나 생략될 것이다.

이하에서, 순환 시스템의 구성을 설명할 것이다. 제9 실시예의 엔진 냉각 시스템은 단일 순환 시스템(143)을 포함한다. 순환 시스템(143)은 방열기(124)와 물 펌프(123)를 포함한다. 실린더 헤드(101)는 순환 시스템(143)의 냉각제 도입 파이프(121)가 연결되는 냉각제 입구 및 순환 시스템(143)의 냉각제 배출 파이프(122)가 연결되는 냉각제 출구를 갖도록 형성된다. 냉각제 입구는 냉각제 도입 파이프(121)를 거쳐 방열기(124)의 냉각제 출구에 연결되며, 냉각제 출구는 냉각제 배출 파이프(122)를 거쳐 방열기(124)의 냉각제 입구에 연결된다. 냉각제 도입 파이프(121)는 물 펌프(123)를 구비한다. 순환 시스템(143)은 액체 온도 조정을 위한 서모스탯과 액체 온도 센서(어느 쪽도 도시되지 않음)를 더 포함할 수 있다.

순환 시스템(143)은 실린더 헤드(101) 내에 형성된 제1 냉각제 유동 통로(30) 및 제2 냉각제 유동 통로(20)와 실린더 블록(151) 내에 형성된 제3 냉각제 유동 통로(152)를 포함한다. 제1 냉각제 유동 통로(30)는 냉각제 입구와 연통한다. 실린더 헤드(101)는 제3 냉각제 유동 통로(152)와 제1 냉각제 유동 통로(30)를 연통시키는 중간 연통 통로(172)를 내부에 갖도록 형성된다. 중간 연통 통로(172) 및 제3 냉각제 유동 통로(152)는 실린더 헤드(101)와 실린더 블록(151) 사이의 정합면에 형성된 개구를 거쳐 서로 연결된다. 실린더 헤드(101)의 제2 냉각제 유동 통로(20) 및 실린더 블록(151)의 제3 냉각제 유동 통로(152)는 실린더 헤드(101)와 실린더 블록(151) 사이의 정합면의 복수의 부분에 형성된 개구를 거쳐 서로 연통한다. 제2 냉각제 유동 통로(20)는 냉각제 출구와 연통한다.

순환 시스템(143)에서 순환하는 냉각제는 실린더 헤드(101) 내에 형성된 냉각제 입구로 도입되고, 실린더 헤드(101)의 제1 냉각제 유동 통로(30) 내에서 유동하며, 그에 의해, 흡기 포트(2)를 그 상면측으로부터 냉각한다. 흡기 포트(2)의 냉각을 위해 사용되는 냉각제는 그후 실린더 블록(151)의 제3 냉각제 유동 통로(152)내에서 유동하여 실린더를 냉각한다. 실린더를 냉각시키기 위해 사용된 냉각제는 실린더 헤드(101)로 복귀하고 실린더 헤드(101)의 제2 냉각제 유동 통로(20) 내에서 유동함으로써 흡기 포트(2)와 배기 포트의 하부면을 냉각하고, 그후, 실린더 헤드(101)에 형성된 냉각제 출구로부터 배출된다.

도 39에 도시된 구성에 따라서, 단일 순환 시스템(143)에 의해 실린더 블록(151) 및 실린더 헤드(101)의 냉각될 필요가 있는 이들 부분을 냉각하는 동안, 제1 냉각제 유동 통로(30)에서 유동하는 냉각제의 온도가 제2 냉각제 유동 통로(20) 내에서 유동하는 냉각제의 것보다 낮아지는 것이 달성될 수 있다.

다음에, 본 발명의 제10 실시예를 도면을 참조로 설명할 것이다. 제10 실시예는 엔진 냉각 시스템의 구성에 특징을 갖는다. 제10 실시예의 엔진 냉각 시스템은 제1 내지 제6 실시예의 임의의 실린더 헤드와 조합될 수 있다. 그러나, 여기서, 제1 실시예의 실린더 헤드와 조합된 예에 대한 설명이 제공될 것이다.

이하에서, 도 40을 참조하여, 본 발명의 제10 실시예의 엔진 냉각 시스템의 구성을 설명한다. 도 40에서, 도 1에 도시된 제1 실시예의 엔진 냉각 시스템의 것들에 상당하는 구성요소에는 동일한 심볼이 할당되어 있다. 이들 대응한 구성요소의 중복 설명은 단순화되거나 생략될 것이다.

이하에서, 순환 시스템의 구성을 설명할 것이다. 제10 실시예의 엔진 냉각 시스템은 단일 순환 시스템(144)을 포함한다. 순환 시스템(144)은 방열기(124)와 물 펌프(123)를 포함한다. 실린더 헤드(101)는 순환 시스템(144)의 냉각제 도입 파이프(121)가 연결되는 냉각제 입구를 갖도록 형성되고, 실린더 블록(151)은 순환 시스템(144)의 냉각제 배출 파이프(122)가 연결되는 냉각제 출구를 갖도록 형성된다. 냉각제 입구는 냉각제 도입 파이프(121)를 거쳐 방열기(124)의 냉각제 출구에 연결되며, 냉각제 출구는 냉각제 배출 파이프(122)를 거쳐 방열기(124)의 냉각제 입구에 연결된다. 냉각제 도입 파이프(121)는 물 펌프(123)를 구비한다. 순환 시스템(144)은 액체 온도 조정을 위한 서모스탯과 액체 온도 센서(어느 쪽도 도시되지 않음)를 더 포함할 수 있다.

순환 시스템(144)은 실린더 헤드(101) 내에 형성된 제1 냉각제 유동 통로(30) 및 제2 냉각제 유동 통로(20)와 실린더 블록(151) 내에 형성된 제3 냉각제 유동 통로(152)를 포함한다. 제1 냉각제 유동 통로(30)는 냉각제 입구와 연통한다. 제1 냉각제 유동 통로(30)는 실린더 헤드(101) 내의 제2 냉각제 유동 통로(20)와 연통한다. 실린더 블록(151)의 제3 냉각제 유동 통로(152) 및 제2 냉각제 유동 통로(20)는 실린더 헤드(101)와 실린더 블록(151) 사이의 정합면의 복수의 부분에 형성된 개구를 거쳐 서로 연통한다. 제3 냉각제 유동 통로(152)는 냉각제 출구와 연통한다.

순환 시스템(144)에서 순환하는 냉각제는 실린더 헤드(101) 내에 형성된 냉각제 입구로 도입되고, 실린더 헤드(101)의 제1 냉각제 유동 통로(30) 내에서 유동하며, 그에 의해, 흡기 포트(2)를 그 상면측으로부터 냉각한다. 흡기 포트(2)를 냉각하기 위해 사용되는 냉각제는 제1 냉각제 유동 통로(30)로부터 제2 냉각제 유동 통로(20) 내로 전진하고, 제2 냉각제 유동 통로(20) 내에서 유동함으로써 흡기 포트(2)와 배기 포트의 하부면을 냉각한다. 실린더 헤드(101)의 내측을 통과한 냉각제가 그후 실린더 블록(151)의 제3 냉각제 유동 통로(152) 내에서 유동함으로써 실린더를 냉각시키고, 그후, 실린더 블록(151) 내에 형성된 냉각제 출구로부터 배출된다.

도 40에 도시된 구성에 따라서, 단일 순환 시스템(144)에 의해 실린더 블록(151) 및 실린더 헤드(101)의 냉각될 필요가 있는 이들 부분을 냉각하는 동안, 제1 냉각제 유동 통로(30)에서 유동하는 냉각제의 온도가 제2 냉각제 유동 통로(20) 내에서 유동하는 냉각제의 것보다 낮아지는 것이 달성될 수 있다.

다음에, 본 발명의 제11 실시예를 도면을 참조로 설명할 것이다. 제11 실시예는 엔진 냉각 시스템의 구성에 특징을 갖는다. 제11 실시예의 엔진 냉각 시스템은 제1 내지 제6 실시예의 임의의 실린더 헤드와 조합될 수 있다. 그러나, 여기서, 제1 실시예의 실린더 헤드와 조합된 예에 대한 설명이 제공될 것이다.

이하에서, 도 41을 참조하여, 본 발명의 제11 실시예의 엔진 냉각 시스템의 구성을 설명한다. 도 41에서, 도 1에 도시된 제1 실시예의 엔진 냉각 시스템의 것들에 상당하는 구성요소에는 동일한 심볼이 할당되어 있다. 이들 대응한 구성요소의 중복 설명은 단순화되거나 생략될 것이다.

이하에서, 순환 시스템의 구성을 설명할 것이다. 제11 실시예의 엔진 냉각 시스템은 이중 순환 시스템(145, 166)을 포함한다. 이중 순환 시스템(145, 166) 각각은 폐루프를 형성하지만, 완전히 서로 독립적이지는 않으며 단일 방열기(124)를 공유한다. 각각 냉각제를 순환시키기 위한 물 펌프(123, 163가 각각 이중 순환 시스템(145, 166)에 제공된다. 방열기(124)에 의해 냉각되는 냉각제는 순환 시스템(145, 166)에 배분되고, 순환 시스템(145, 166) 내에서 순환되는 냉각제는 냉각되도록 방열기(124) 내로 수집된다.

제1 순환 시스템(145)은 실린더 헤드(101) 내에 형성된 제1 냉각제 유동 통로(30)를 포함한다. 실린더 헤드(101)는 제1 냉각제 유동 통로(30)와 각각 연통하는 냉각제 입구 및 냉각제 출구를 갖도록 형성된다. 실린더 헤드(101)의 냉각제 입구는 냉각제 도입 파이프(121)를 거쳐 방열기(124)의 냉각제 출구에 연결되고, 실린더 헤드(101)의 냉각제 출구는 냉각제 배출 파이프(122)를 거쳐 방열기(124)의 냉각제 입구에 연결된다. 냉각제 배출 파이프(122) 및 냉각제 도입 파이프(121)는 방열기(124)를 우회하는 바이패스 파이프(127)를 거쳐 서로 연결된다. 서모스탯(128)은 냉각제 도입 파이프(121)와 바이패스 파이프(127) 사이의 결합 부분에 제공된다. 물 펌프(123)는 냉각제 도입 파이프(121) 내에서 서모스탯(128)의 하류에 제공된다.

제1 순환 시스템(145)에서, 실린더 헤드(101)를 통과함으로써 가열된 냉각제 및 방열기(124)에 의해 냉각된 냉각제는 서모스탯(128)에 의해 함께 혼합된다. 그후, 서모스탯(128)에 의해 조정되는 온도의 냉각제는 실린더 헤드(101) 내에 형성된 제1 냉각제 유동 통로(30)에 공급된다.

제2 순환 시스템(166)은 실린더 헤드(101) 내에 형성된 제2 냉각제 유동 통로(20) 및 실린더 블록(151) 내에 형성된 제3 냉각제 유동 통로(152)를 포함한다. 실린더 헤드(101)의 제2 냉각제 유동 통로(20) 및 실린더 블록(151)의 제3 냉각제 유동 통로(152)는 실린더 헤드(101)와 실린더 블록(151) 사이의 정합면에 형성된 개구를 거쳐 서로 연결된다. 실린더 블록(151)은 제3 냉각제 유동 통로(152)와 연통하는 냉각제 입구를 갖도록 형성되고, 실린더 헤드(101)는 제2 냉각제 유동 통로(20)와 연통하는 냉각제 출구를 갖도록 형성된다. 실린더 블록(151)의 냉각제 입구는 냉각제 도입 파이프(161)를 거쳐 방열기(124)의 냉각제 출구에 연결되고, 실린더 헤드(101)의 냉각제 출구는 냉각제 배출 파이프(162)를 거쳐 방열기(124)의 냉각제 입구에 연결된다. 냉각제 배출 파이프(162) 및 냉각제 도입 파이프(161)는 방열기(124)를 우회하는 바이패스 파이프(167)를 거쳐 서로 연결된다. 서모스탯(168)은 냉각제 도입 파이프(161)와 바이패스 파이프(167) 사이의 결합 부분에 제공된다. 서모스탯(168)의 사전설정된 온도는 제1 순환 시스템(145)의 서모스탯(128)의 것보다 높게 설정된다. 물 펌프(163)는 냉각제 도입 파이프(161) 내에서 서모스탯(168)의 하류에 제공된다.

제2 순환 시스템(166)에서, 실린더 블록(151)과 실린더 헤드(101)를 통과함으로써 가열된 냉각제 및 방열기(124)에 의해 냉각된 냉각제는 서모스탯(168)에 의해 함께 혼합된다. 그후, 서모스탯(168)에 의해 조정되는 온도의 냉각제는 물 펌프(163)를 거쳐 실린더 블록(151)의 제3 냉각제 유동 통로(152)에 공급되고, 제3 냉각제 유동 통로(152)를 통과한 냉각제는 실린더 헤드(101) 내에 형성된 제2 냉각제 유동 통로(20)에 공급된다.

도 41에 도시된 구성에 따르면, 서모스탯(128, 168)의 온도 설정에 의해, 제1 냉각제 유동 통로(30) 내에서 유동하는 냉각제의 온도와 제2 냉각제 유동 통로(20) 내에서 유동하는 냉각제의 온도 사이에 뚜렷한 차이를 제공하는 것이 가능하다. 제1 순환 시스템(145)의 바이패스 파이프(127) 및 서모스탯(128)은 반드시 요구되지는 않는다.

전술한 실시예 이외에, 이하의 모드가 다른 실시예로서 사용될 수 있다. 제1 실시예에서, 냉각제 입구 및 냉각제 출구는 실린더 헤드의 후방 단부 면 및 전방 단부 면에 제공된다. 그러나, 냉각제 입구가 실린더 헤드의 후방 단부 면 또는 전방 단부 면에 제공될 수 없는 경우, 냉각제 입구는 실린더 헤드의 측면에 제공될 수 있다. 구체적으로, 샌드 코어에 의해 제1 냉각제 유동 통로를 형성할 때 형성된 모래 제거 구멍은 밀봉되고, 제1 냉각제 유동 통로와 연통하는 연통 통로가 천공에 의해 실린더 헤드의 측면으로부터 형성될 수 있다. 이는 또한 냉각제 출구에도 적용된다.

Claims (21)

1. 다중-실린더 엔진이며,
   복수의 연소 챔버, 복수의 흡기 포트, 제1 냉각제 유동 통로 및 제2 냉각제 유동 통로를 포함하는 실린더 헤드를 포함하고, 제1 냉각제 유동 통로 및 제2 냉각제 유동 통로는 실린더 헤드에서 서로 독립적이고,
   복수의 연소 챔버는 실린더 헤드의 길이 방향으로 나란히 제공되며,
   복수의 흡기 포트는 실린더 헤드의 길이 방향으로 나란히 제공되고, 각각 복수의 연소 챔버와 연통하고,
   제1 냉각제 유동 통로는 흡기 포트의 상부면을 따라 실린더 헤드의 길이 방향으로 연장하고, 길이 방향에 수직인 단면 중 적어도 하나에서, 평면과 중심선면 사이에 위치되며, 상기 평면은 길이 방향에 평행하면서 복수의 연소 챔버의 중심 축선을 포함하고, 상기 중심선면은 복수의 흡기 포트의 중심선을 포함하며,
   제2 냉각제 유동 통로의 적어도 일부는 길이 방향에 수직인 단면 중 적어도 하나에서 제1 냉각제 유동 통로와 연소 챔버 사이에 위치되고,
   제1 냉각제 유동 통로 내에서 유동하는 냉각제의 온도는 제2 냉각제 유동 통로 내에서 유동하는 냉각제의 온도보다 낮은 다중-실린더 엔진.
2. 제1항에 있어서,
   길이 방향에 수직이면서 연소 챔버의 중심 축선을 포함하는 단면에서, 제2 냉각제 유동 통로는 제1 냉각제 유동 통로와 연소 챔버 사이에 위치되는 부분을 포함하는 다중-실린더 엔진.
3. 제2항에 있어서,
   실린더 헤드는 연소 챔버로 각각 개방되는 스파크 플러그 삽입 구멍을 포함하고, 길이 방향에 수직이면서 연소 챔버의 중심 축선을 포함하는 단면에서, 제1 냉각제 유동 통로는 흡기 포트와 스파크 플러그 삽입 구멍 사이에 개재되는 영역을 통과하도록 제공되는 다중-실린더 엔진.
4. 제3항에 있어서,
   실린더 헤드는 실린더 블록 정합면에 대향한 측부에서 흡기 포트로 각각 개방되는 인젝터 삽입 구멍을 포함하고, 길이 방향에 수직이면서 연소 챔버의 중심 축선을 포함하는 단면에서, 제1 냉각제 유동 통로는 인젝터 삽입 구멍의 중심 축선과 스파크 플러그 삽입 구멍 사이에 개재된 영역을 통과하도록 제공되는 다중-실린더 엔진.
5. 제1항에 있어서,
   실린더 헤드는 연소 챔버의 중심 축선 부근의 연소 챔버로 각각 개방되는 인젝터 삽입 구멍을 포함하고, 길이 방향에 수직이면서 인젝터 삽입 구멍의 중심 축선을 포함하는 단면에서, 제2 냉각제 유동 통로는 제1 냉각제 유동 통로와 인젝터 삽입 구멍의 개방 단부 사이에 위치되는 부분을 포함하는 다중-실린더 엔진.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   실린더 헤드는 복수의 연소 챔버와 각각 연통하는 복수의 배기 포트 및 흡기 밸브 삽입 구멍을 포함하고, 길이 방향에 수직이면서 흡기 밸브 삽입 구멍의 중심 축선을 포함하는 단면에서, 제2 냉각제 유동 통로의 적어도 일부는 배기 포트와 흡기 포트 사이에 개재된 영역에서 제1 냉각제 유동 통로와 연소 챔버 사이에 위치되는 다중-실린더 엔진.
7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   실린더 헤드는 흡기 밸브 삽입 구멍을 포함하고, 길이 방향에 수직이면서 흡기 밸브 삽입 구멍의 중심 축선을 포함하는 단면에서, 제1 냉각제 유동 통로는 흡기 포트와 흡기 밸브 삽입 구멍 사이에 개재된 영역을 통과하도록 제공되는 다중-실린더 엔진.
8. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   실린더 헤드는 흡기 밸브 삽입 구멍을 포함하고, 길이 방향에 수직이면서 흡기 밸브 삽입 구멍의 중심 축선을 포함하는 단면에서, 제1 냉각제 유동 통로는 흡기 밸브 삽입 구멍에 관하여 흡기 포트와 흡기 밸브 삽입 구멍 사이에 개재된 영역에 대향한 측부 상의 영역을 통과하도록 제공되는 다중-실린더 엔진.
9. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   실린더 헤드는 흡기 밸브 삽입 구멍을 포함하고, 길이 방향에 수직이면서 흡기 밸브 삽입 구멍의 중심 축선을 포함하는 단면에서, 제1 냉각제 유동 통로는 흡기 밸브 삽입 구멍의 중심 축선의 양 측부를 통과하도록 제공되는 다중-실린더 엔진.
10. 제9항에 있어서,
    제1 냉각제 유동 통로는 흡기 밸브 삽입 구멍을 각각 둘러싸는 환형 통로와 인접한 두 개의 환형 통로를 서로에 대해 각각 연결하는 연결 통로를 포함하는 다중-실린더 엔진.
11. 제10항에 있어서,
    연결 통로는 제1 연결 통로 및 제2 연결 통로를 포함하고, 제1 연결 통로는 길이 방향에 수직이면서 연소 챔버의 중심 축선을 포함하는 단면을 통과하고, 제2 연결 통로는 길이 방향에 수직이면서 인접한 두 개의 연소 챔버 사이를 지나가는 단면을 통과하고,
    길이 방향에 평행하면서 흡기 밸브 삽입 구멍의 중심 축선을 포함하는 평면에 관하여, 제1 연결 통로는 상기 평면의 하나의 측부 상에 배치되고, 제2 연결 통로는 상기 평면의 다른 측부 상에 배치되며,
    제1 및 제2 연결 통로는 제1 및 제2 연결 통로 사이에 환형 통로를 개재하는 방식으로 길이 방향으로 교대로 배치되는 다중-실린더 엔진.
12. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    실린더 헤드는 실린더 블록 정합면에 수직이고 인접한 두 개의 연소 챔버와 연통하는 두 개의 흡기 포트 사이를 통과하는 헤드 볼트 삽입 구멍을 포함하며,
    길이 방향에 수직이면서 헤드 볼트 삽입 구멍의 중심 축선을 포함하는 단면에서, 제1 냉각제 유동 통로는 헤드 볼트 삽입 구멍에 관하여 실린더 헤드의 중앙에 더 근접한 영역을 통과하도록 제공되는 다중-실린더 엔진.
13. 제12항에 있어서,
    제1 냉각제 유동 통로는 실린더 헤드의 길이 방향의 단부 면에서 개방된 제1 구멍 및 실린더 블록 정합면에서 개방된 제2 구멍과 연통하는 다중-실린더 엔진.
14. 제13항에 있어서,
    제1 냉각제 유동 통로는 인접한 두 개의 연소 챔버와 연통하는 두 개의 흡기 포트 사이에 제공된 연통 통로를 거쳐 제2 구멍에 연결되는 다중-실린더 엔진.
15. 제13항에 있어서,
    제1 냉각제 유동 통로는 실린더 헤드의 길이 방향의 단부 면 중 적어도 하나와 상기 단부 면 중 적어도 하나에 가장 근접한 흡기 포트 사이에 제공된 연통 통로를 거쳐 제2 구멍에 연결되는 다중-실린더 엔진.
16. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    제1 냉각제 유동 통로는 실린더 헤드의 길이 방향의 하나의 단부 면에 개방된 제1 구멍과 연통하고, 제1 냉각제 유동 통로는 실린더 헤드의 길이 방향으로 다른 단부 면에서 개방된 제2 구멍과 연통하는 다중-실린더 엔진.
17. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    제1 냉각제 유동 통로는 실린더 헤드의 길이 방향의 하나의 단부 면에 개방된 제1 구멍과 연통하고, 제1 냉각제 유동 통로는 실린더 헤드의 폭 방향의 단부 면에서 개방된 제2 구멍과 연통하는 다중-실린더 엔진.
18. 다중-실린더 엔진이며,
    복수의 연소 챔버, 복수의 흡기 포트, 제1 냉각제 유동 통로 및 제2 냉각제 유동 통로를 포함하는 실린더 헤드를 포함하고, 제1 냉각제 유동 통로는 실린더 헤드에서 제2 냉각제 유동 통로와 연통하고, 제1 냉각제 유동 통로를 통과한 냉각제가 제2 냉각제 유동 통로 내로 유동하고,
    복수의 연소 챔버는 실린더 헤드의 길이 방향으로 나란히 제공되며,
    복수의 흡기 포트는 실린더 헤드의 길이 방향으로 나란히 제공되고, 각각 복수의 연소 챔버와 연통하고,
    제1 냉각제 유동 통로는 흡기 포트의 상부면을 따라 실린더 헤드의 길이 방향으로 연장하고, 길이 방향에 수직인 단면 중 적어도 하나에서, 평면과 중심선면 사이에 위치되며, 상기 평면은 길이 방향에 평행하면서 복수의 연소 챔버의 중심 축선을 포함하고, 상기 중심선면은 복수의 흡기 포트의 중심선을 포함하며,
    제2 냉각제 유동 통로의 적어도 일부는 길이 방향에 수직인 단면 중 적어도 하나에서 제1 냉각제 유동 통로와 연소 챔버 사이에 위치되고,
    제1 냉각제 유동 통로 내에서 유동하는 냉각제의 온도는 제2 냉각제 유동 통로 내에서 유동하는 냉각제의 온도보다 낮은 다중-실린더 엔진.
19. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    실린더 헤드는 복수의 연소 챔버와 각각 연통하는 복수의 배기 포트를 포함하고, 제2 냉각제 유동 통로는 복수의 배기 포트의 주연부로 연장하는 다중-실린더 엔진.
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