KR20090047192A

KR20090047192A - 엔진의 실린더헤드 구조

Info

Publication number: KR20090047192A
Application number: KR1020070113236A
Authority: KR
Inventors: 손영민; 서인기; 이춘우; 김우태; 김용섭
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2007-11-07
Filing date: 2007-11-07
Publication date: 2009-05-12
Also published as: KR100897105B1

Abstract

본 발명은 EGR밸브의 밸브하우징 내에 모이게 되는 배기가스를 추가적인 부품이나 조립작업 없이 제거할 수 있고, 나아가 EGR밸브를 이루는 부품을 단순화하며, 실린더헤드 외측으로 형성되는 별도의 통로 없이 배기가스를 흡기 쪽으로 공급할 수 있도록 하여 EGR시스템을 구성하는 부품수 및 조립작업을 극소화시키며, 보다 원활한 EGR기능이 구현될 수 있도록 배기가스의 흐름을 개선한 엔진의 실린더헤드 구조를 제공한다.

흡기포트, 배기포트, EGR

Description

엔진의 실린더헤드 구조{Cylinder Head Structure of an Engine}

본 발명은 엔진의 실린더헤드 구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 EGR 시스템에서 사용되는 배기가스의 유동관계에 관련한 실린더헤드의 구조에 관한 기술이다.

EGR밸브(EGR: Exhaust Gas Recirculation valve)는 엔진 배기가스 중의 일부를 엔진의 연소실로 다시 유입시켜서 연소실의 연소온도를 낮춤으로써, 고온의 연소조건에서 주로 발생되는 질소산화물(NOx)의 발생량을 줄이도록 하는 역할을 한다.

도 1은 종래의 EGR밸브(510)의 구조를 도시한 것으로서, 배기가스의 유입포트(512)와 유출포트(514)가 구비되어 있고, 상기 유입포트(512)와 유출포트(514) 사이를 단속하는 밸브스풀(520)이 솔레노이드(516)에 의해 직선 운동하여 배기가스를 단속하도록 되어 있다.

한편, 상기한 바와 같은 밸브스풀(520)과 밸브하우징(518) 사이에는 상기 밸브스풀(520)의 직선운동을 가능하게 하기 위한 미세한 틈이 존재하여, 상기 유입포 트(512)와 유출포트(514) 사이를 통과하는 배기가스의 일부가 상기 틈을 통해 밸브하우징(518)의 내부로 모이게 된다.

따라서, 종래에는 상기한 바와 같이 밸브하우징(518)의 내부에 모이는 배기가스를 제거하기 위하여 도시된 바와 같은 니쁠(522)을 상기 밸브하우징(518)에 설치하고 고무호스로 흡기매니폴드로 연결하는 구조가 사용되고 있다.

상기와 같이 밸브하우징(518) 내에 모이는 배기가스를 제거하기 위해 니쁠(520) 및 고무호스를 사용하게 되면 부품의 개수가 증가하고 추가적인 조립 작업이 필요하여 원가가 상승되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, EGR밸브의 밸브하우징 내에 모이게 되는 배기가스를 추가적인 부품이나 조립작업 없이 제거할 수 있고, 나아가 EGR밸브를 이루는 부품을 단순화하며, 실린더헤드 외측으로 형성되는 별도의 통로 없이 배기가스를 흡기 쪽으로 공급할 수 있도록 하여 EGR시스템을 구성하는 부품수 및 조립작업을 극소화시키며, 보다 원활한 EGR기능이 구현될 수 있도록 배기가스의 흐름을 개선한 엔진의 실린더헤드 구조를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 엔진의 실린더헤드 구조는

실린더헤드의 일측에 일체로 형성되어, 별도로 조립되는 밸브스풀 및 솔레노이드액츄에이터와 함께 EGR밸브를 구성하도록 된 EGR밸브하우징과;

상기 실린더헤드의 배기포트들에 연결되도록 상기 실린더헤드의 내부에 형성되고 상기 EGR밸브하우징의 내부 공간으로 연결된 가스추출용갤러리와;

상기 실린더헤드의 흡기포트들에 연결되도록 상기 실린더헤드의 내부에 형성되고 상기 EGR밸브하우징의 내부 공간으로 연결된 가스주입용통로와;

상기 가스추출용갤러리와 상기 가스주입용통로에 연결된 상기 EGR밸브하우징의 내부공간을 서로 연통된 상태와 차단된 상태로 단속하도록 설치된 상기 밸브스풀과 상기 EGR밸브하우징 사이의 틈새를 통해, 상기 솔레노이드액츄에이터와 상기 EGR밸브하우징 사이에 형성되는 공간으로 누설되는 배기가스를, 상기 공간으로부터 인출해내도록 상기 실린더헤드 내부에 형성된 배기가스배출통로;

를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 EGR밸브하우징은 상기 가스추출용갤러리가 제일 하측에서 연통되고, 상기 가스주입용통로가 상기 가스추출용갤러리의 상측으로 연통되며, 상기 배가가스리턴통로가 상기 가스추출용갤러리의 상측으로 연통되도록 구성될 수 있다.

상기 가스추출용갤러리는 상기 실린더헤드의 배기포트들 하측을 가로질러 형성되고, 모든 배기포트들과 상하방향으로 연통되도록 형성되고;

상기 가스주입용통로는 상기 실린더헤드의 흡기포트들 하측을 가로질러 형성되고, 모든 흡기포트들과 상하방향으로 연통되도록 형성될 수 있다.

상기 가스주입용통로가 상기 흡기포트에 연통되는 구조는 각 흡기포트당 2개의 주입통로가 상기 가스주입용통로와 해당 흡기포트 사이를 연통시키도록 형성될 수 있다.

상기 배기가스배출통로는 상기 가스주입용통로로 연통되도록 형성될 수 있다.

또한, 상기 배기가스배출통로는 상기 실린더헤드의 상측으로 연결되어 실린더헤드 상측과 실린더헤드커버 사이의 공간으로 연통되도록 형성될 수 있다.

본 발명은 EGR밸브의 밸브하우징 내에 모이게 되는 배기가스를 추가적인 부품이나 조립작업 없이 제거할 수 있고, 나아가 EGR밸브를 이루는 부품을 단순화하며, 실린더헤드 외측으로 형성되는 별도의 통로 없이 배기가스를 흡기 쪽으로 공급할 수 있도록 하여 EGR시스템을 구성하는 부품수 및 조립작업을 극소화시키며, 보다 원활한 EGR기능이 구현될 수 있도록 배기가스의 흐름을 개선한다.

도 2 내지 도 9를 참조하면, 본 발명 실시예는 실린더헤드(1)의 일측에 일체로 형성되어, 별도로 조립되는 밸브스풀(3) 및 솔레노이드액츄에이터(5)와 함께 EGR밸브를 구성하도록 된 EGR밸브하우징(7)과; 상기 실린더헤드(1)의 배기포트(9)들에 연결되도록 상기 실린더헤드(1)의 내부에 형성되고 상기 EGR밸브하우징(7)의 내부 공간으로 연결된 가스추출용갤러리(11)와; 상기 실린더헤드(1)의 흡기포트(13)들에 연결되도록 상기 실린더헤드(1)의 내부에 형성되고 상기 EGR밸브하우징(7)의 내부 공간으로 연결된 가스주입용통로(15)와; 상기 가스추출용갤러리(11)와 상기 가스주입용통로(15)에 연결된 상기 EGR밸브하우징(7)의 내부공간을 서로 연통된 상태와 차단된 상태로 단속하도록 설치된 상기 밸브스풀(3)과 상기 EGR밸브하우징(7) 사이의 틈새를 통해, 상기 솔레노이드액츄에이터(5)와 상기 EGR밸브하우징(7) 사이에 형성되는 공간(S)으로 누설되는 배기가스를, 상기 공간으로부터 인출해내도록 상기 실린더헤드(1) 내부에 형성된 배기가스배출통로(19)를 포함하여 구성된다.

참고로, 도 2에서 상기 EGR밸브하우징(7)의 측면에 형성된 구멍(21)들은 상기 EGR밸브하우징(7)의 내부공간을 상기 가스주입용통로(15)와 상기 가스추출용통로로 연통시키기 위한 공구의 진입을 위한 것으로서, 작업후에는 밀봉하도록 되어 있는 것이다.

상기 EGR밸브하우징(7)은 상기 가스추출용갤러리(11)가 제일 하측에서 연통되고, 상기 가스주입용통로(15)가 상기 가스추출용갤러리(11)의 상측으로 연통되며, 상기 배기가스배출통로(19)가 상기 가스추출용갤러리(11)의 상측으로 연통된 구조이다(도 3참조).

참고로, 도 3은 도 2의 실린더헤드(1) 내부에 형성된 배기가스들의 통로를 입체적으로 도시한 것으로서, 후술할 배기가스배출통로(19)의 2가지 형태를 한꺼번에 도시하고 있는바, 둘 중 어느 하나만 구성하여도 되며 모두 구성할 수도 있을 것이다.

상기 가스추출용갤러리(11)는 도 4에 도시된 바와 같이 상기 실린더헤드(1)의 배기포트(9)들 하측을 가로질러 형성되고, 모든 배기포트(9)들과 상하방향으로 연통되도록 형성되고; 상기 가스주입용통로(15)는 도 5에 도시된 바와 같이 상기 실린더헤드(1)의 흡기포트(13)들 하측을 가로질러 형성되고, 모든 흡기포트(13)들과 상하방향으로 연통되도록 형성된 구조이다.

도 5와는 달리 도 6에서는 상기 가스주입용통로(15)가 상기 흡기포트(13)에 연통되는 구조를 각 흡기포트(13)당 2개의 주입통로(23)가 상기 가스주입용통로(15)와 해당 흡기포트(13) 사이를 연통시키는 구조로 함으로써, 보다 용이하고 효과적으로 EGR용 배기가스를 흡기포트(13)로 공급할 수 있도록 하였다.

참고로, 도 7은 상기 도 6과 같은 가스공급통로 및 주입통로(23)들을 입체적으로 도시하고 있다.

상기 배기가스배출통로(19)는 상기 가스주입용통로(15)로 연통되도록 형성된 실시예가 도 6 및 도 8에 상세히 도시되어 있으며, 상기 실린더헤드(1)의 상측으로 연결되어 실린더헤드(1) 상측과 실린더헤드(1)커버 사이의 공간으로 연통된 다른 실시예는 도 9에 도시되어 있고, 도 3에는 이들 두 실시예를 한꺼번에 구현한 상태가 도시되어 있다.

즉, 도 6 및 도 8을 참조하면, 상기 배기가스배출통로(19)는 상기 EGR밸브하우징(7)의 내부 공간으로터 실린더헤드(1)의 측면으로 연결되어 하측으로 연장된 후 실린더헤드(1)의 길이방향을 따라 상기 가스주입용통로(15)로 연결되는 구조를 가지고 있다.

따라서, 상기 EGR밸브하우징(7) 내에서 밸브스풀(3)과 EGR밸브하우징(7) 사이의 틈새를 통해 누출된 배기가스는 상기 배기가스배출통로(19)를 타고 상기 가스주입용통로(15)로 이동되어 흡기포트(13)로 배출된다.

물론, 상기 흡기포트(13)에서 작용하는 부압에 의해 상기 누출된 배기가스는 상기 EGR밸브하우징(7)의 내부로부터 매우 용이하게 배출되게 된다.

한편, 도 9에 도시된 바와 같은 경로의 배기가스배출통로(19)를 별도로 또는 교환적으로 구비하거나 함께 구비할 수 있는 바, 실린더헤드(1)의 상측으로 연장되어 실린더헤드(1)와 실린더헤드(1)커버 사이의 공간으로 배기가스를 배출시킬 수 있도록 한다.

참고로, 도 8 및 도 9에는 상기 EGR밸브하우징(7)과 밸브스풀(3) 사이에는 밸브스풀(3)의 직선운동을 가이드하는 부시(25)와 밸브스풀(3)과 EGR밸브하우징(7) 사이의 틈새로 누설되는 배기가스를 최소화하기 위한 스템시일(27)이 구비되어 있다.

상기한 바와 같은 구성의 엔진의 실린더헤드(1) 구조에서는 별도로 EGR밸브를 엔진블록의 외부에 설치할 필요가 없고, EGR밸브와 실린더헤드(1)를 연결하기 위한 다수의 호스 등과 같은 부품이 필요 없게 되며, 아울러 그러한 부품을 조립하는 작업도 필요 없게 하여 제작 원가를 저감시키고 작업성을 용이하게 한다.

또한, 상기한 바와 같이 실린더헤드(1) 내부에 일체로 구비된 가스추출용갤러리(11) 및 가스주입용통로(15) 등을 통한 배기가스의 유동은 매우 원활하고 안정적으로 이루어질 수 있어서, EGR작동의 신뢰성 및 작동 응답성 향상을 가져올 수 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 EGR밸브의 구조를 설명한 도면,

도 2는 본 발명에 따른 엔진의 실린더헤드 구조를 도시한 것으로서, 실린더헤드에 EGR밸브하우징이 일체로 형성된 상태를 도시한 도면,

도 3은 도 2의 실린더헤드 내부에 형성된 배기가스의 통로를 입체적으로 도시한 도면,

도 4는 배기포트들 하측에 구비된 가스추출용갤러리를 도시한 도면,

도 5는 흡기포트와 가스주입용통로의 연결 상태를 입체로 설명한 도면,

도 6은 흡기포트와 가스주입용통로 및 배기가스배출통로가 실린더헤드에 구비된 상태를 도시한 단면도,

도 7은 도 6의 가스주입용통로를 입체적으로 도시한 도면,

도 8은 배기가스배출통로의 일실시예를 도시한 도면,

도 9는 배기가스배출통로의 다른 실시예를 도시한 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명>

1; 실린더헤드 3; 밸브스풀

5; 솔레노이드액츄에이터 7; EGR밸브하우징

9; 배기포트 11; 가스추출용갤러리

13; 흡기포트 15; 가스주입용통로

19; 배기가스배출통로 21; 구멍

23; 주입통로 25; 부시

27; 스템시일

Claims

실린더헤드의 일측에 일체로 형성되어, 별도로 조립되는 밸브스풀 및 솔레노이드액츄에이터와 함께 EGR밸브를 구성하도록 된 EGR밸브하우징과;

상기 실린더헤드의 배기포트들에 연결되도록 상기 실린더헤드의 내부에 형성되고 상기 EGR밸브하우징의 내부 공간으로 연결된 가스추출용갤러리와;

상기 실린더헤드의 흡기포트들에 연결되도록 상기 실린더헤드의 내부에 형성되고 상기 EGR밸브하우징의 내부 공간으로 연결된 가스주입용통로와;

상기 가스추출용갤러리와 상기 가스주입용통로에 연결된 상기 EGR밸브하우징의 내부공간을 서로 연통된 상태와 차단된 상태로 단속하도록 설치된 상기 밸브스풀과 상기 EGR밸브하우징 사이의 틈새를 통해, 상기 솔레노이드액츄에이터와 상기 EGR밸브하우징 사이에 형성되는 공간으로 누설되는 배기가스를, 상기 공간으로부터 인출해내도록 상기 실린더헤드 내부에 형성된 배기가스배출통로;

를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 엔진의 실린더헤드 구조.
청구항 1에 있어서,

상기 EGR밸브하우징은 상기 가스추출용갤러리가 제일 하측에서 연통되고, 상기 가스주입용통로가 상기 가스추출용갤러리의 상측으로 연통되며, 상기 배가가스리턴통로가 상기 가스추출용갤러리의 상측으로 연통되는 것

을 특징으로 하는 엔진의 실린더헤드 구조.
청구항 1에 있어서,

상기 가스추출용갤러리는 상기 실린더헤드의 배기포트들 하측을 가로질러 형성되고, 모든 배기포트들과 상하방향으로 연통되도록 형성되고;

상기 가스주입용통로는 상기 실린더헤드의 흡기포트들 하측을 가로질러 형성되고, 모든 흡기포트들과 상하방향으로 연통되도록 형성된 것

을 특징으로 하는 엔진의 실린더헤드 구조.
청구항 3에 있어서,

상기 가스주입용통로가 상기 흡기포트에 연통되는 구조는 각 흡기포트당 2개의 주입통로가 상기 가스주입용통로와 해당 흡기포트 사이를 연통시키도록 된 것

을 특징으로 하는 엔진의 실린더헤드 구조.
청구항 1에 있어서,

상기 배기가스배출통로는 상기 가스추출용갤러리로 연통되도록 형성된 것

을 특징으로 하는 엔진의 실린더헤드 구조.
청구항 1에 있어서,

상기 배기가스배출통로는 상기 실린더헤드의 상측으로 연결되어 실린더헤드 상측과 실린더헤드커버 사이의 공간으로 연통되도록 형성된 것

을 특징으로 하는 엔진의 실린더헤드 구조.