KR20090064055A - Cylinder head - Google Patents

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Abstract

A water jacket separable cylinder head is provided to cool the lower part of the cylinder head because rigidity of the cylinder head increases and corresponds to high combustion pressure. A water jacket separable cylinder head comprises a water jacket which circulates cooling water therein. The water jacket is separated into an upper water jacket(W1) and a lower water jacket(W2). A middle deck is formed between the upper water jacket and lower water jacket. The top water jacket is integrated in the top of the lower part water jacket and corresponds to the entire cylinders. The upper water jacket is supplied with the cooling water from the lower water jacket.

Description

워터자켓 분리형 실린더 헤드{Cylinder Head}Water Jacket Separate Cylinder Head {Cylinder Head}

본 발명은 워터자켓 분리형 실린더 헤드에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 내부 워터자켓을 상부와 하부로 분리하여 미들덱을 적용하며, 하부 워터자켓은 다시 기통별로 분리 구성하여 비교적 열적 응력의 집중도가 높은 실린더 헤드 하부의 기통별 열적 밸런스를 유지하는 워터자켓 분리형 실린더 헤드에 관한 것이다. The present invention relates to a separate water jacketed cylinder head, and more specifically, to the middle deck by separating the inner water jacket into upper and lower parts, and the lower water jacket is configured by separating the cylinder by cylinder again, the concentration of relatively high thermal stress cylinder The present invention relates to a water jacketed detachable cylinder head that maintains a thermal balance for each cylinder under the head.

일반적으로 엔진의 연소실에서 발생한 열의 일부는 실린더 헤드와 실린더 블록, 흡배기 밸브 및 피스톤 등에 흡수된다. In general, part of the heat generated in the combustion chamber of the engine is absorbed in the cylinder head, the cylinder block, the intake and exhaust valves and the piston.

이들 구성 부품은 그 온도가 과도하게 상승되면, 열변형이 일어나거나 실린더 내벽의 유막이 파괴되어 윤활 불량현상이 일어나게 되고, 이로 인한 열적 장애가 발생하게 된다. When the temperature of these components is excessively increased, thermal deformation occurs or the oil film on the inner wall of the cylinder is destroyed, resulting in poor lubrication, resulting in thermal failure.

상기한 엔진의 열적 장애는 연소불량, 노킹 혹은 프리 이그니션과 같은 이상연소를 일으켜서 피스톤이 용손되는 등의 중대한 손상을 줄뿐만 아니라 열효율도 저하되고, 출력도 저하하게 되는 문제점이 있다. 반대로, 엔진의 과도한 냉각은 출력, 연비의 악화 및 실린더의 저온 마모 등 문제점이 있어, 냉각수 온도를 적정하게 제어할 필요가 있다.The thermal disturbance of the engine may cause abnormal combustion, such as poor combustion, knocking or free ignition, thereby causing serious damages such as piston damage, as well as lowering thermal efficiency and lowering power. On the contrary, excessive cooling of the engine has problems such as deterioration of output, fuel economy and low temperature wear of the cylinder, and it is necessary to appropriately control the cooling water temperature.

이러한 측면에서, 도 1에서 도시한 바와 같은. 엔진의 실린더 헤드(101)는, 도 2에서 도시한 바와 같이, 그 내부에 일체형 워터자켓(103)을 형성하여 연소실에 대응하는 스파크 플러그(미도시; Spark plug) 주변이나 배기포트, 밸브시트 주위 등의 금속면 온도를 낮추도록 냉각수를 순환하게 된다.In this respect, as shown in FIG. 1. As shown in FIG. 2, the cylinder head 101 of the engine has an integral water jacket 103 formed therein so as to surround a spark plug (not shown) corresponding to the combustion chamber, an exhaust port, and a valve seat. The cooling water is circulated to lower the metal surface temperature of the back.

여기서, 상기 도 2은 종래 기술에 따른 실린더 헤드에 적용되는 워터자켓의 형상을 코어(105)의 형상으로 표현한 사시도이다.2 is a perspective view showing the shape of the water jacket applied to the cylinder head according to the prior art in the shape of the core 105.

그러나 상기한 바와 같은 종래의 실린더 헤드(101)는 그 내부의 워터자켓(103) 구조가 일체형으로 형성되어 연소실에 대응하는 실린더 헤드(101)의 하부(U)에 대하여 냉각작용의 효과가 다소 미흡한 단점이 있다. However, the conventional cylinder head 101 as described above has a structure in which the water jacket 103 therein is integrally formed, and thus the cooling effect is somewhat insufficient for the lower portion U of the cylinder head 101 corresponding to the combustion chamber. There are disadvantages.

즉, 상용 디젤엔진에서는 주로 써모스탯의 위치를 출구방식으로 적용함으로서, 실린더 블록을 쿨링시키고 실린더 헤드(101)로 상승되는 냉각수가 실린더 헤드(101) 후방부에서 전방부로 냉각수 흐름을 형성하게 된다. That is, in a commercial diesel engine mainly by applying the position of the thermostat as the outlet method, the coolant that cools the cylinder block and rises to the cylinder head 101 forms a coolant flow from the rear portion of the cylinder head 101 to the front portion.

이런 경우, 상기 연소실 내부의 폭발에 의해 발생되는 고온의 영향을 많이 받은 실린더 헤드(101)의 하부(U)에는 상부와 냉각수의 온도차를 형성하게 되며, 더욱이 기통별로는 상부와 하부의 냉각수 온도차가 더욱 심해져 실린더 헤드에 열적 응력을 증대시키게 된다. In this case, the lower portion U of the cylinder head 101 affected by the high temperature generated by the explosion inside the combustion chamber forms a temperature difference between the upper portion and the cooling water, and, in addition, the cooling water temperature difference between the upper portion and the lower portion is further increased. It becomes severe and increases the thermal stress on the cylinder head.

이러한 실린더 헤드(101)의 열적 응력의 증대는 국부적인 엔진 과열의 원인이 되며, 심할 경우에는 실린더 헤드(101)에 미세 크랙을 유발하며, 실린더 헤더 파손의 주요 원인이 되는 문제점을 내포하고 있다. The increase in the thermal stress of the cylinder head 101 causes local engine overheating and, in severe cases, causes fine cracks in the cylinder head 101, and includes a problem that is a major cause of damage to the cylinder header.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 내부 워터자켓을 상부와 하부로 분리하여 미들덱을 적용하여 고연소압에 대응하여 그 강성을 증대시키며, 하부 워터자켓은 다시 기통별로 분리 구성하여 비교적 열적 응력의 집중도가 높은 실린더 헤드 하부의 기통별 열적 밸런스를 유지하는 워터자켓 분리형 실린더 헤드를 제공하는 것이다. Therefore, the present invention has been invented to solve the above problems, the object of the present invention is to increase the stiffness corresponding to the high combustion pressure by applying a middle deck by separating the inner water jacket to the upper and lower, lower water The jacket is divided into cylinders again to provide a water jacket separate cylinder head that maintains a thermal balance for each cylinder under the cylinder head having a high concentration of thermal stress.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 워터자켓 분리형 실린더 헤드는 내부에 냉각수를 순환하기 위한 워터자켓을 형성하는 실린더 헤드에 있어서,In the water jacket removable cylinder head for achieving the above object in the cylinder head to form a water jacket for circulating the coolant therein,

상기 워터자켓은 상부 워터자켓과 하부 워터자켓으로 분리하여 그 사이에는 미들덱이 형성되도록 하며, 상기 상부 워터자켓은 상기 하부 워터자켓의 상부에서 전 기통에 대응하는 일체형으로 형성되어 상기 하부 워터자켓으로부터 냉각수를 공급받도록 형성되며, 상기 하부 워터자켓은 상기 상부 워터자켓의 하부에서 각 기통별로 대응하여 각각 분리되어 형성되며, 각각은 연결구를 통하여 상기 상부 워터자켓과 연결되어 냉각수를 공급하도록 형성되는 것을 특징으로 한다.The water jacket is divided into an upper water jacket and a lower water jacket so that a middle deck is formed therebetween, and the upper water jacket is formed integrally corresponding to an electric cylinder at an upper portion of the lower water jacket, so that the water jacket is separated from the lower water jacket. It is formed to receive the cooling water, the lower water jacket is formed to be separated from each other in the lower portion of the upper water jacket corresponding to each cylinder, each is connected to the upper water jacket through a connector is formed to supply the cooling water It is done.

상기 각 연결구는 상기 각 기통별 하부 워터자켓에 폭방향으로 중앙과 일측방에 하나씩 형성되는 것을 특징으로 한다.Each connector is characterized in that formed in the center and one side in the width direction in the lower water jacket for each cylinder.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 워터자켓 분리형 실린더 헤드에 의하면, 내부 워터자켓을 상부와 하부로 분리하여 그 사이에 미들덱을 적용함으로써 강성이 증대되어 고연소압에 대응할 수 있으며, 동시에 실린더 헤드의 하부를 집중 냉각할 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the water jacket detachable cylinder head according to the present invention, the internal water jacket is separated into upper and lower portions, and a middle deck is applied therebetween, thereby increasing rigidity and corresponding to high combustion pressure. There is an effect that can intensive cooling the lower part.

또한, 상기 하부 워터자켓은 다시 기통별로 분리 구성하여 비교적 열적 응력의 집중도가 높은 실린더 헤드 하부의 기통별 열적 밸런스를 유지하여 실린더 보어의 열변형량을 줄이며, 이에 따른 오일소모량을 줄이는 등의 냉각효율을 높이도록 하는 효과가 있다.In addition, the lower water jacket is separated by cylinder again to maintain thermal balance for each cylinder of the lower cylinder head with a high concentration of thermal stress, thereby reducing the thermal deformation of the cylinder bore, thereby reducing cooling efficiency such as reducing the oil consumption. There is an effect to increase.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 분리형 쿨링용 실린더 헤드의 투영 사시도이고, 도 4와 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 분리형 쿨링용 실린더 헤드에 적용되는 워터자켓의 형상을 코어의 형상으로 표현한 상부 워터자켓 코어 및 하부 워터자켓 코어의 사시도이다.Figure 3 is a perspective view of a separate cooling cylinder head according to an embodiment of the present invention, Figures 4 and 5 are the shape of the core of the water jacket applied to the separate cooling cylinder head according to an embodiment of the present invention. It is a perspective view of the upper water jacket core and lower water jacket core expressed.

도 3에서 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 워터자켓 분리형 실린더 헤드(1)는, 도 4와 도 5에서 도시한 바와 같이, 그 내부에 상부 워터자켓(W1)과 하부 워터자켓(W2)으로 분리되어 이원화된 워터자켓을 형성한다. As shown in FIG. 3, the water jacket separate cylinder head 1 according to the present embodiment has an upper water jacket W1 and a lower water jacket W2 therein as shown in FIGS. 4 and 5. Separated to form a dualized water jacket.

상기한 워터자켓에 대한 설명의 편의상, 도 4와 도 5에서 도시한 본 발명의 실시예에 따른 워터자켓 분리형 실린더 헤드(1)에 적용되는 워터자켓의 형상을 코어의 형상으로 표현한 상부 및 하부 워터자켓 코어(WC1,WC2)를 통하여 설명한다. For convenience of description of the water jacket, the upper and lower water expressed in the shape of the core to the shape of the water jacket applied to the water jacket removable cylinder head 1 according to the embodiment of the present invention shown in Figures 4 and 5 This will be described through the jacket cores WC1 and WC2.

즉, 상기 워터자켓은 상부 워터자켓(W1)과 하부 워터자켓(W2)으로 분리되어 그 사이에는 미들덱(미도시)이 형성되도록 한다. That is, the water jacket is divided into an upper water jacket W1 and a lower water jacket W2 so that a middle deck (not shown) is formed therebetween.

여기서, 상기 상부 워터자켓(W1)은 상기 하부 워터자켓(W2)의 상부에서 전 기통에 대응하는 일체형으로 형성되어 상기 하부 워터자켓(W2)으로부터 냉각수를 공급받도록 형성된다. Here, the upper water jacket (W1) is formed integrally corresponding to the electric cylinder in the upper portion of the lower water jacket (W2) is formed to receive the cooling water from the lower water jacket (W2).

그리고 상기 하부 워터자켓(W2)은 상기 상부 워터자켓(W1)의 하부에서 각 기통별로 대응하여 각각 분리되어 형성되며, 각각은 연결구(3)를 통하여 상기 상부 워터자켓(W1)과 연결되어 냉각수를 공급하도록 형성된다.And the lower water jacket (W2) is formed separately to correspond to each cylinder in the lower portion of the upper water jacket (W1), each is connected to the upper water jacket (W1) through a connector (3) to cool the water It is formed to supply.

여기서, 상기 각 연결구(3)는 상기 각 기통별 하부 워터자켓(W2)에 폭방향으로 중앙 일측과 일측방에 하나씩 상기 상부 워터자켓(W1)에 연결되어 형성된다.Here, each of the connector 3 is formed to be connected to the upper water jacket (W1) one by one in the center and one side in the width direction to the lower water jacket (W2) for each cylinder.

따라서 상기한 바와 같은 워터자켓 구조를 갖는 워터자켓 분리형 실린더 헤드(1)는 실린더 블록(미도시)의 워터자켓 출구를 통하여 공급되는 냉각수를 상기 기통별 하부 워터자켓(W2)의 전방 하부로부터 공급받아 상기 각 연결구(3)를 통하여 일체형 상부 워터자켓(W1)으로 각각 공급되도록 한다.Therefore, the water jacketed detachable cylinder head 1 having the water jacket structure as described above receives coolant supplied through the water jacket outlet of the cylinder block (not shown) from the front lower portion of the lower water jacket W2 for each cylinder. Through each connector (3) to be supplied to the integrated upper water jacket (W1), respectively.

이에 따라, 상기 워터자켓 분리형 실린더 헤드(1)는 비교적 열적 응력의 집중도가 높은 실린더 헤드(1) 하부(U)를 집중 냉각함과 동시에 각 기통별 열적 밸런스를 유지함으로써 냉각효율을 높이게 된다. Accordingly, the water jacket separate cylinder head 1 increases cooling efficiency by maintaining the thermal balance for each cylinder while simultaneously cooling the lower portion U of the cylinder head 1 having a relatively high concentration of thermal stress.

도 1은 종래 기술에 따른 실린더 헤드의 사시도이다. 1 is a perspective view of a cylinder head according to the prior art.

도 2는 종래 기술에 따른 실린더 헤드에 적용되는 워터자켓의 형상을 코어의 형상으로 표현한 워터자켓 코어의 사시도이다.2 is a perspective view of a water jacket core expressing the shape of a water jacket applied to a cylinder head according to the prior art in the shape of a core.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 분리형 쿨링용 실린더 헤드의 투영 사시도이다.3 is a perspective view of a separate cooling cylinder head according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 분리형 쿨링용 실린더 헤드에 적용되는 워터자켓의 형상을 코어의 형상으로 표현한 상부 워터자켓 코어의 사시도이다.Figure 4 is a perspective view of the upper water jacket core expressed in the shape of the core of the water jacket applied to the separate cooling cylinder head according to an embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 분리형 쿨링용 실린더 헤드에 적용되는 워터자켓의 형상을 코어의 형상으로 표현한 하부 워터자켓 코어의 사시도이다.5 is a perspective view of a lower water jacket core expressing the shape of a water jacket applied to a separate cooling cylinder head according to an embodiment of the present invention in the form of a core.

Claims (2)

내부에 냉각수를 순환하기 위한 워터자켓을 형성하는 실린더 헤드에 있어서, In the cylinder head for forming a water jacket for circulating the cooling water therein, 상기 워터자켓은 상부 워터자켓과 하부 워터자켓으로 분리하여 그 사이에는 미들덱이 형성되도록 하며, The water jacket is separated into an upper water jacket and a lower water jacket so that a middle deck is formed therebetween. 상기 상부 워터자켓은 상기 하부 워터자켓의 상부에서 전 기통에 대응하는 일체형으로 형성되어 상기 하부 워터자켓으로부터 냉각수를 공급받도록 형성되며, The upper water jacket is formed integrally corresponding to the electric cylinder in the upper portion of the lower water jacket is formed to receive the cooling water from the lower water jacket, 상기 하부 워터자켓은 상기 상부 워터자켓의 하부에서 각 기통별로 대응하여 각각 분리되어 형성되며, 각각은 연결구를 통하여 상기 상부 워터자켓과 연결되어 냉각수를 공급하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 워터자켓 분리형 실린더 헤드.The lower water jacket is formed separately to correspond to each cylinder in the lower portion of the upper water jacket, each is connected to the upper water jacket through a connector is formed to supply the cooling water characterized in that the cylinder head . 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 각 연결구는 Each connector is 상기 각 기통별 하부 워터자켓에 폭방향으로 중앙과 일측방에 하나씩 형성되는 것을 특징으로 하는 워터자켓 분리형 실린더 헤드.Water jacket removable cylinder head, characterized in that formed in the center and one side in the width direction in the lower water jacket for each cylinder.
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