KR200171007Y1 - 불꽃 점화 엔진용 실린더 헤드 구조 - Google Patents

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Abstract

본 고안은 종래의 불꽃 점화 엔진용 실린더 헤드 구조는 흡기 영역에서 스퀴시가 발생되고 냉각수 통로가 좁아 흡기 효율이 저하되며 배기 포트의 지나친 굴곡으로 인해 가스 교환이 잘 이루어지지 않아 노크가 발생되고 출력이 저하되는 문제점이 있기 때문에, 스파크 플러그(53) 및 밸브 트레인을 배기 포트(52)측을 향하여 일정 각도 회전시키고, 연소실(50')의 형상을 스파크 플러그(53)를 중심으로 하는 삿갓 형상으로 형성하며, 헤드 볼트와의 간섭 방지를 위해 밸브 어저스터의 직경을 줄이고 이에 수반되는 밸브 스프링(65)의 스프링 포스를 증대시킴으로써, 연소실의 소형화가 가능하고, 연소실 내의 유동 개선 및 체적 효율의 향상으로 출력이 증대되며, 연비가 개선되고 탄화수소의 발생을 저감시킬 수 있는 불꽃 점화 엔진용 실린더 헤드 구조에 관한 것이다.

Description

불꽃 점화 엔진용 실린더 헤드 구조
본 고안은 실린더 블록과 함께 연소실을 구성하는 실린더 헤드의 내부 구조에 관한 것으로서, 특히 스파크 플러그의 불꽃 방전을 이용하여 연소실내로 유입된 혼합기를 폭발시킴으로써 동력을 얻는 불꽃 점화 엔진용 실린더 헤드 구조에 관한 것이다.
종래의 불꽃 점화 엔진용 실린더 헤드 구조는 도 1에 도시된 바와 같이 흡기 포트(11) 및 배기 포트(12)가 형성되고, 흡기 포트(11)와 배기 포트(12)를 개폐시키는 밸브 트레인(20)이 설치되며, 불꽃을 방전하는 스파크 플러그(13)가 설치된 구조로 되어 있다.
상기 밸브 트레인(20)은 캠샤프트에 설치되어 회전되는 캠(21)과, 상하 이동되어 흡기 포트(11) 및 배기 포트(12)를 개폐시키는 흡기 밸브(23) 및 배기 밸브(24)와, 상기 캠(21)에 의해 상하 이동되면서 흡기 밸브(23) 또는 배기 밸브(24)를 이동시키는 래시 어저스터(22)와, 상기 흡기 밸브(23) 및 배기 밸브(24)를 탄발시키는 밸브 스프링(25)으로 구성되어 있다.
이때, 상기 스파크 플러그(13) 및 밸브 트레인은 실린더 블록과 실린더 헤드를 결합시키는 헤드 볼트와의 간섭을 피하기 위하여 중앙으로부터 흡기 밸브측으로 상당한 각도로 회전되어 있다. 또한, 실린더 블록의 실린더 보어와 함께 연소실을 구성하도록 하측에 일정한 공간부(10')가 형성된다. 공간부(10')는 배기 포트(12)측으로 일정 정도 굴곡지게 형성되어 배기 포트(12)측의 체적이 흡기 포트(11)측에 비해 크게 된다.
물론, 상기 실린더 헤드(10)에는 다수의 오일 홀(15) 및 냉각수 통로(14)가 형성되어 윤활용 오일이나 냉각수가 통과되도록 한다. 오일은 운동 부분의 마찰력을 저감시키고, 냉각수는 엔진을 냉각시켜 과열로 인한 엔진의 소착을 방지하게 된다.
상기와 같이 구성된 종래의 불꽃 점화 엔진용 실린더 헤드는 실린더 블록과 함께 연소실을 구성하여 흡입된 혼합기가 폭발할 수 있도록 하고 있다.
실린더 헤드(10)는 실린더 블록과 한께 연소실을 구성하고, 흡기 밸브(23) 및 배기 밸브(24)는 흡기 포트(11)와 배기 포트(12)를 폐쇄하고 있다. 엔진의 작동에 따라 공기와 연료가 혼합된 혼합기가 흡기 포트(11)로 유입되고, 캠샤프트의 회전에 따라 캠(21)이 래시 어저스터(22)를 이용하여 흡기 밸브(23)를 하향 이동시킴으로써 흡기 포트(11)를 개방하여 혼합기가 연소실로 유입되도록 한다.
혼합기가 연소실에 유입된 후 흡기 포트(11)는 다시 폐쇄되고, 스파크 플러그(13)가 불꽃을 방전하여 혼합기가 폭발하도록 한다. 혼합기의 폭발은 동력을 발생시키게 되고, 발생된 동력에 의하여 엔진이 동작하게 된다. 이후, 캠(21)에 의하여 배기 밸브(24)가 하향 이동하게 되므로 배기 포트(12)가 열려 배기 가스를 외측으로 배출하게 된다.
이때, 상기 오일 홀(15)을 통해 공급된 오일은 운동 부분의 마찰력을 저감시키고, 냉각수 통로(14)를 통해 유동되는 냉각수가 엔진이 과열되지 않도록 한다. 또한, 배기 포트(12)측이 큰 체적을 갖는 연소실의 형상으로 인해 혼합 가스는 연소실로 많이 유입되고, 배기가 용이하게 된다.
그러나, 상기와 같이 구성된 종래의 불꽃 점화 엔진용 실린더 헤드 구조는 흡기 영역에서 스퀴시가 발생되고 냉각수 통로가 좁아 흡기 효율이 저하되며 배기 포트의 지나친 굴곡으로 인해 가스 교환이 잘 이루어지지 않아 노크가 발생되고 출력이 저하되는 문제점이 있다.
본 고안은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 연소실용 공간부의 형상을 변경하고 밸브 트레인 및 스파크 플러그의 위치를 변경함으로써, 연소실을 소형화하고 흡기 영역의 스퀴시를 방지할 뿐 아니라 체적 효율을 증가시킬 수 있는 불꽃 점화 엔진용 실린더 헤드 구조를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 종래의 불꽃 점화 엔진용 실린더 헤드 구조가 개략적으로 도시된 단면 구성도이고,
도 2는 본 고안에 의한 불꽃 점화 엔진용 실린더 헤드 구조가 개략적으로 도시된 단면 구성도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
50 : 실린더 헤드 50' : 연소실
53 : 스파크 플러그 55 : 오일 홀
60 : 밸브 트레인 61 : 캠
62 : 래시 어저스터 63 : 흡기 밸브
64 : 배기 밸브 65 : 밸브 스프링
본 고안은 스파크 플러그의 불꽃 방전을 이용하여 점화 시키는 불꽃 점화 엔진에 있어서, 스파크 플러그 및 밸브 트레인을 배기 포트측을 향하여 일정 각도 회전시키고, 연소실의 형상을 스파크 플러그를 중심으로 하는 삿갓 형상으로 형성하며, 헤드 볼트와의 간섭 방지를 위해 밸브 어저스터의 직경을 줄이고 이에 수반되는 밸브 스프링의 스프링 포스를 증대시킨 것을 특징으로 한다.
이하, 본 고안의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
본 고안에 의한 불꽃 점화 엔진용 실린더 헤드 구조는 도 2에 도시된 바와 같이 흡기 포트(51) 및 배기 포트(52)가 형성되고, 흡기 포트(51)와 배기 포트(52)를 개폐시키는 밸브 트레인(60)이 설치되며, 불꽃을 방전하는 스파크 플러그(53)가 설치된 구조로 되어 있다. 이때, 스파크 플러그(53) 및 밸브 트레인을 배기 포트(52)측을 향하여 일정 각도 회전시키고, 연소실(50')의 형상을 스파크 플러그(53)를 중심으로 하는 삿갓 형상으로 형성하며, 헤드 볼트(미 도시)와의 간섭 방지를 위해 밸브 어저스터의 직경을 줄이고 이에 수반되는 밸브 스프링(65)의 스프링 포스를 증대시킨다.
상기 밸브 스프링(65)의 스프링 포스를 증대시키기 위하여 스프링 소선의 직경을 확대하거나, 밸브 스프링(65)의 권선수를 증가시키게 된다. 즉 스프링 소선의 직경을 확대하는 경우 스프링의 각도가 증가하게 되므로 스프링 상수가 커지게 되며, 이는 결국 스프링 포스의 증가를 야기한다. 또한, 밸브 스프링의 권선수를 증가시키게 되면 스프링의 변위가 감소되므로 스프링 포스는 증가하게 된다.
상기 밸브 트레인(60)은 캠샤프트에 설치되어 회전되는 캠(61)과, 상하 이동되어 흡기 포트(51) 및 배기 포트(52)를 개폐시키는 흡기 밸브(63) 및 배기 밸브(64)와, 상기 캠(61)에 의해 상하 이동되면서 흡기 밸브(63) 또는 배기 밸브(64)를 이동시키는 래시 어저스터(62)와, 상기 흡기 밸브(63) 및 배기 밸브(64)를 탄발시키는 밸브 스프링(65)으로 구성된다.
물론, 실린더 헤드(50)에는 다수의 오일 홀(55) 및 냉각수 통로(54)가 형성되어 윤활용 오일이나 냉각수가 통과되도록 한다. 오일은 운동 부분의 마찰력을 저감시키고, 냉각수는 엔진을 냉각시켜 과열로 인한 엔진의 소착을 방지하게 된다.
상기와 같이 구성된 본 고안의 불꽃 점화 엔진용 실린더 헤드 구조는 소형화가 가능하여 탄화수소(HC)의 발생량을 저감시킬 수 있게 된다.
실린더 헤드(50)와 실린더 블록이 연소실(50')을 구성하여, 연소실(50')내에 혼합기를 유입시킨 후 스파크 플러그(53)가 불꽃을 방전하여 폭발시킴으로써 동력을 얻게 된다. 이때, 캠(61)이 회전되면서 밸브 개폐 시기에 따라 흡기 밸브(63) 또는 배기 밸브(64)를 하향 이동시켜 흡기 포트(51) 및 배기 포트(52)를 개방함으로써 혼합기가 유입되거나 배기 가스가 배출되게 한다.
이때, 상기 연소실(50')의 형상이 변경되고 래시 어저스터(62)의 직경이 변화함에 따라 헤브 볼트와 흡기 밸브(63) 또는 배기 밸브(64)와의 간섭이 방지되고, 배기 포트(52)의 지나친 굴곡이 사라지므로 체적 효율이 향상된다.
이와 같이, 본 고안의 불꽃 점화 엔진용 실린더 헤드 구조는 래시 어저스터의 직경 감소로 밸브 트레인의 위치를 변경시킬 수 있어 연소실의 소형화가 가능하고, 연소실 내의 유동 개선 및 체적 효율의 향상으로 출력이 증대되며, 연비가 개선되고 탄화수소의 발생을 저감시키는 이점이 있다.

Claims (3)

  1. 스파크 플러그의 불꽃 방전을 이용하여 점화 시키는 불꽃 점화 엔진에 있어서,
    스파크 플러그 및 밸브 트레인을 배기 포트측을 향하여 일정 각도 회전시키고, 연소실의 형상을 스파크 플러그를 중심으로 하는 삿갓 형상으로 형성하며, 헤드 볼트와의 간섭 방지를 위해 밸브 어저스터의 직경을 줄이고 이에 수반되는 밸브 스프링의 스프링 포스를 증대시킨 것을 특징으로 하는 불꽃 점화 엔진용 실린더 헤드 구조.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 밸브 스프링의 스프링 포스를 증대시키기 위하여 스프링 소선의 직경을 확대한 것을 특징으로 하는 불꽃 점화 엔진용 실린더 헤드 구조.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 밸브 스프링의 스프링 포스를 증대시키기 위하여 밸브 스프링의 권선수를 증가시킨 것을 특징으로 하는 불꽃 점화 엔진용 실린더 헤드 구조.
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