KR20100011889A - Cylinder head arrangement with valve cooling and lubrication - Google Patents

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KR20100011889A
KR20100011889A KR1020090046935A KR20090046935A KR20100011889A KR 20100011889 A KR20100011889 A KR 20100011889A KR 1020090046935 A KR1020090046935 A KR 1020090046935A KR 20090046935 A KR20090046935 A KR 20090046935A KR 20100011889 A KR20100011889 A KR 20100011889A
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베르너 미첼러
랄프 핀터나겔
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만 디젤 에스이
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Abstract

PURPOSE: A cylinder head device having cooling and lubricative functions is provided to increase the service life of components by adding the cooling and lubricative functions to a valve stem and valve disc. CONSTITUTION: The height of a second annular chamber and a first annular chamber is higher than the height of a valve lift. The first annular chamber is connected to a first length direction hole(11) arranged on a valve stem and delivers cooled oil to a valve disc(6) through the valve stem. The valve disc is expanded through the disk face. The valve disc comprises a hollow space(13) equipped with the device for inducing the cool oil flow. A second length direction hole(12) arranged on the valve stem is connected to the second annular chamber. The second length direction hole rapidly dispatches the cool oil from a hollow space to a cool oil export channel(18).

Description

밸브 냉각 및 윤활을 수반하는 실린더 헤드 장치{CYLINDER HEAD ARRANGEMENT WITH VALVE COOLING AND LUBRICATION}CYLINDER HEAD ARRANGEMENT WITH VALVE COOLING AND LUBRICATION}

본 발명은 하나 이상의 흡기 밸브 및 하나 이상의 배기 밸브에 의해 폐쇄될 수 있는 하나 이상의 흡기 채널 및 하나 이상의 배기 채널과, 냉각 오일 내지 윤활 오일을 공급하기 위한 하나 이상의 오일 채널을 구비한 냉각 오일 공급 채널 조립체를 포함하는 실린더 헤드 장치, 특히 자기 점화 내연 엔진용 실린더 헤드 장치에 관한 것이다.The present invention provides a cooling oil supply channel assembly having at least one intake channel and at least one intake channel which can be closed by at least one exhaust valve, and at least one oil channel for supplying cooling oil or lubricating oil. It relates to a cylinder head device, particularly a cylinder head device for a self-ignition internal combustion engine.

특히, 내연 엔진의 배기 밸브는 그를 통과하여 흐르는 배기 가스의 높은 온도로 인해 높은 열 응력에 노출된다. 그러한 높은 열 응력으로 인해, 밸브 가이드를 윤활하는 것이 크게 요구되는데, 그것은 통상적으로 내연 엔진의 오일 회로에 의해 해결된다.In particular, the exhaust valve of an internal combustion engine is exposed to high thermal stresses due to the high temperature of the exhaust gas flowing through it. Due to such high thermal stress, lubrication of the valve guides is highly demanded, which is usually solved by the oil circuit of the internal combustion engine.

DE 43 13 591 A1에는, 압력 순환 윤활에 의해 밸브를, 무엇보다도 우선 배기 밸브를 냉각시키는 것이 제안되어 있다. 그 문헌에서는, 밸브 스템(valve stem)과 밸브 디스크(valve disk)로 형성된 배기 밸브가 회전 대칭 중공체로서 구성된다. 밸브 스템의 벽에는, 윤활유의 공급과 반출을 위한 2개의 통로들이 배치되는데, 공 급되는 윤활유는 라인을 경유하여 밸브 디스크의 구역으로 안내된다.DE 43 13 591 A1 proposes to cool the valve by pressure circulation lubrication and, first of all, to cool the exhaust valve. In that document, an exhaust valve formed of a valve stem and a valve disk is configured as a rotationally symmetric hollow body. On the wall of the valve stem, two passages are arranged for supplying and discharging the lubricant, and the supplied lubricant is guided to the area of the valve disc via a line.

열 응력이 높은 경우, 중공으로 형성된 배기 밸브는 배가된 손상을 일으킨다. 특히, 제안된 불연속적인 윤활유 공급은 제안된 오일 안내와 연계하여 밸브에서 불량한 흐름 구성을 유발한다.If the thermal stress is high, the hollow exhaust valve causes double damage. In particular, the proposed discontinuous lubricating oil supply leads to a poor flow configuration in the valve in conjunction with the proposed oil guiding.

DE 25 24 183 A1로부터, 밸브 하면과 평행하게 연장되는 제1 열의 냉각 채널들 및 그에 연결되고 밸브 디스크 가장자리로부터 밸브 스템까지 경사져 연장되며 밸브 디스크 가장자리의 내부에서 그 가장자리를 따른 환형 채널에 연결되는 제2 열의 냉각 채널들을 별 모양으로 마련하는 것이 공지되어 있다. 그러한 냉각 채널 조립체에 의하면, 흐름의 체적이 작고 에지에 흐름의 사각 구역이 형성되기 때문에 비교적 작은 냉각 작용만이 얻어질 수 있다.From DE 25 24 183 A1, a first row of cooling channels extending parallel to the bottom of the valve and connected thereto and extending obliquely from the valve disc edge to the valve stem and connected to an annular channel along the edge of the inside of the valve disc edge It is known to provide two rows of cooling channels in the shape of a star. With such a cooling channel assembly, only a relatively small cooling action can be obtained because the volume of the flow is small and the square zone of the flow is formed at the edge.

따라서, 본 발명의 과제는 밸브의 개선된 냉각 및 특히 배기 밸브의 개선된 냉각을 가능케 하는 실린더 헤드 장치를 제공하는 것이다.It is therefore an object of the present invention to provide a cylinder head arrangement which enables improved cooling of the valve and in particular of the exhaust valve.

그러한 과제는 본 발명에 따라 청구항 1에 따른 실린더 헤드 장치에 의해 해결되게 된다. 바람직한 개선책들은 종속 청구항들의 주제에 해당한다.Such a problem is solved by the cylinder head device according to claim 1 according to the invention. Preferred improvements fall under the subject of the dependent claims.

본 발명에 따른 실린더 헤드 장치는 하나 이상의 흡기 밸브에 의해 폐쇄될 수 있는 하나 이상의 흡기 채널과, 하나 이상의 배기 밸브에 의해 폐쇄될 수 있는 하나 이상의 배기 채널과, 압력으로 추진되는 냉각 오일을 공급하기 위한 하나 이 상의 냉각 오일 공급 채널, 하나 이상의 흡기 밸브 또는 배기 밸브의 스템과 가이드 사이에 있고 하나 이상의 냉각 오일 공급 채널에 연결된 하나 이상의 제1 환형 챔버, 및 하나 이상의 흡기 밸브 또는 배기 밸브의 스템과 가이드 사이에 있고 하나 이상의 냉각 오일 반출 채널에 연결된 하나 이상의 제1 환형 챔버를 구비한 냉각 오일 채널 조립체를 포함하되, 제1 환형 챔버와 제2 환형 챔버의 높이가 밸브 리프트(valve lift)의 높이 이상으로 된다. 제1 환형 챔버는 밸브 스템에 배치된 제1 길이 방향 구멍에 연결되고, 그에 따라 압력으로 추진되는 냉각 오일이 밸브 스템을 통해 밸브 디스크에 급송되게 된다. 밸브 디스크는 냉각 오일 흐름을 유도하기 위한 장치를 구비한 중공 공간을 포함하는데, 그 유도 장치는 디스크 면의 대부분에 걸쳐 연장된다. 밸브 스템에 배치된 제2 길이 방향 구멍은 제2 환형 챔버에 연결되고, 그에 따라 냉각 오일이 중공 공간으로부터 냉각 오일 반출 채널로 급송되게 된다.The cylinder head device according to the invention is adapted to supply one or more intake channels which can be closed by one or more intake valves, one or more exhaust channels which can be closed by one or more exhaust valves, and a pressure-propelled cooling oil. One or more first annular chambers between one or more cooling oil supply channels, one or more intake valves or exhaust valves and connected to one or more cooling oil supply channels, and between one or more stems and guides of one or more intake valves or exhaust valves And a cooling oil channel assembly having at least one first annular chamber coupled to the at least one cooling oil discharge channel, wherein the height of the first annular chamber and the second annular chamber is greater than the height of the valve lift. . The first annular chamber is connected to a first longitudinal hole disposed in the valve stem such that pressure-propelled cooling oil is fed through the valve stem to the valve disc. The valve disc comprises a hollow space with a device for directing a cooling oil flow, which guide device extends over most of the disk face. The second longitudinal hole disposed in the valve stem is connected to the second annular chamber, such that cooling oil is fed from the hollow space into the cooling oil discharge channel.

본 발명에 따른 실린더 헤드 장치는 특히 흡기 밸브 및 배기 밸브가 높은 열 응력에 노출되는 자기 점화 내연 엔진에 적합하다. 본 발명에 따른 실린더 헤드 장치는 흡기 밸브 및/또는 배기 밸브를 냉각시키기 위한, 압력으로 추진되는 오일을 제공하기 위한 냉각 오일 채널 조립체를 포함한다. 그러한 냉각 오일 채널 조립체는 냉각시키려는 흡기 밸브 및/또는 배기 밸브 각각에 대해, 냉각시키려는 밸브의 축에 대해 동심상으로 배치될 수 있는 제1 환형 챔버에 냉각 오일 채널 조립체를 연결하는 하나 이상의 냉각 오일 공급 채널을 구비하는 것이 바람직하다. 여기서, 제1 환형 챔버는 밸브 스템과 밸브 가이드 사이에 배치되는 체적 공간을 형 성한다. 아울러, 제1 환형 챔버는 밸브 스템 또는 밸브 가이드에 형성되든지, 아니면 밸브 스템은 물론 밸브 가이드에 비례 배분적으로 형성될 수 있다.The cylinder head arrangement according to the invention is particularly suitable for self-ignition internal combustion engines in which the intake and exhaust valves are exposed to high thermal stresses. The cylinder head device according to the invention comprises a cooling oil channel assembly for providing a pressure-propelled oil for cooling the intake valve and / or the exhaust valve. Such cooling oil channel assemblies may be provided for each of the intake valves and / or exhaust valves to be cooled, one or more cooling oil supplies connecting the cooling oil channel assemblies to a first annular chamber which may be arranged concentrically about the axis of the valves to be cooled. It is desirable to have a channel. Here, the first annular chamber forms a volume space disposed between the valve stem and the valve guide. In addition, the first annular chamber may be formed in the valve stem or the valve guide, or may be formed in proportion to the valve stem as well as the valve guide.

그러한 제1 환형 챔버를 경유하여, 하나 이상의 공급 오일 채널이 밸브의 길이 방향 축과 대략 평행하게 배치되는 것이 바람직한 제1 길이 방향 구멍에 연결된다. 제1 길이 방향 구멍은 밸브 디스크의 구역에 형성된 중공 공간으로 통하고, 그에 따라 냉각 오일이 냉각 오일 채널 조립체로부터 제1 환형 챔버와 제1 길이 방향 구멍을 경유하여 밸브 디스크의 중공 공간으로 급송되게 된다.Via such a first annular chamber, one or more feed oil channels are connected to a first longitudinal hole, which is preferably arranged approximately parallel to the longitudinal axis of the valve. The first longitudinal hole leads to a hollow space formed in the region of the valve disc, such that cooling oil is fed from the cooling oil channel assembly to the hollow space of the valve disc via the first annular chamber and the first longitudinal hole. .

또한, 밸브 디스크의 구역에 있는 중공 공간은 밸브 축과 대략 평행하게 밸브에 배치되는 것이 바람직한 제2 길이 방향 구멍에 연결되고, 제2 길이 방향 구멍은 제2 환형 챔버로 통하는데, 제2 환형 챔버는 제1 환형 챔버와 마찬가지로 밸브 축과 동심상으로 스템과 가이드 사이에 배치될 수 있고, 하나 이상의 냉각 오일 반출 채널에 연결된다. 냉각 오일 반출 채널은 냉각 오일을 엔진 오일 회로에 공급하는 것이 바람직하다. 대안적 실시 양태에서는, 냉각 오일 반출 채널을 경유하여 냉각 오일이 재공급되는 냉각 오일 회로, 바람직하게는 오일 냉각을 수반하는 냉각 오일 회로가 마련될 수도 있다. 제2 환형 챔버는 제1 환형 챔버와 마찬가지로 실린더 헤드 장치의 밸브 스템 또는 밸브 가이드에 형성되거나, 밸브 스템은 물론 밸브 가이드에 비례 배분적으로 형성될 수 있다. 제2 환형 챔버는 제1 환형 챔버의 위에 배치되는 것이 바람직하다.In addition, the hollow space in the region of the valve disc is connected to a second longitudinal hole, which is preferably disposed in the valve approximately parallel to the valve axis, the second longitudinal hole leading to the second annular chamber, the second annular chamber. Can be disposed between the stem and the guide concentrically with the valve axis, like the first annular chamber, and is connected to one or more cooling oil discharge channels. The cooling oil discharging channel preferably supplies cooling oil to the engine oil circuit. In alternative embodiments, a cooling oil circuit may be provided in which the cooling oil is resupplied via the cooling oil discharge channel, preferably a cooling oil circuit involving oil cooling. The second annular chamber may be formed in the valve stem or the valve guide of the cylinder head device like the first annular chamber, or may be formed in proportion to the valve stem as well as the valve guide. The second annular chamber is preferably arranged above the first annular chamber.

제1 환형 챔버와 제2 환형 챔버의 높이는 밸브 리프트 이상인 것이 바람직하다. 그와 관련하여, 냉각 오일 공급 채널과 냉각 오일 반출 및 양 길이 방향 구멍 들 사이에 밸브 위치와는 상관없이 환형 챔버와의 연결이 존재하도록 그들 채널과 그들 길이 방향 구멍으로의 연결 개구부들이 배치된다. 즉, 압력으로 추진되는 냉각 오일의 체적 흐름에 의존하여, 바람직하게도 연속적인 냉각 오일 급송이 이뤄질 수 있게 된다. 환형 챔버들을 제안된 바와 같이 구성하는 것의 또 다른 이점은 그에 수반하여 밸브 스템이 직접적으로 윤활된다는 것이다. 밸브 리프트 시에 챔버와 밸브 스템 사이의 상대 이동 동안 걸쳐지는 구역의 위 또는 아래에 배치되는 것이 바람직한 시일(seal)이 밸브 스템과 밸브 스템의 가이드 사이에 마련되는 것이 바람직하다. 그러한 시일로 인해, 윤활이 가이드의 특정 구역으로 한정되고, 그럼으로써 윤활 오일이 소비도 줄거나 방지되게 된다. 결과적으로, 밸브 스템과 밸브 가이드 사이에 배치된 환형 챔버들을 경유한 냉각 오일 공급의 구성은 스템 마모의 감소로 귀결된다.It is preferable that the height of a 1st annular chamber and a 2nd annular chamber is more than a valve lift. In that regard, the connection openings to those channels and their longitudinal holes are arranged so that there is a connection between the cooling oil supply channel and the cooling oil discharge and both longitudinal holes regardless of the valve position. In other words, depending on the volume flow of the cooling oil being pushed under pressure, a continuous cooling oil feeding can preferably be achieved. Another advantage of configuring the annular chambers as proposed is that the valve stem is directly lubricated with it. Preferably, a seal is provided between the valve stem and the guide of the valve stem, which is preferably disposed above or below the zone spanned during the relative movement between the chamber and the valve stem during valve lift. Such a seal lubrication is confined to a particular area of the guide, thereby reducing or preventing lubrication oil consumption. As a result, the configuration of the cooling oil supply via the annular chambers disposed between the valve stem and the valve guide results in a reduction in stem wear.

냉각 오일이 밸브 스템에 있는 제1 길이 방향 구멍과 제2 길이 방향 구멍을 통해 흐를 경우, 그와 동시에 밸브 스템도 역시 냉각되게 된다. 밸브 디스크의 구역에 배치된 중공 공간은 개선된 냉각 작용을 얻기 위해 디스크 면의 대부분에 걸쳐 연장된다. 그와 관련하여, 중공 공간은 밸브 축에 수직한 평면에서 디스크 면의 최대 연장의 35% 이상의 면적을 포괄하는 것이 매우 바람직하다. 특히, 밸브 축에 수직한 평면에서 디스크 면의 크기의 45% 이상 연장되는 것이 바람직하고, 55% 이상 연장되는 것이 매우 바람직하다. 아울러, 중공 공간은 밸브 벽의 충분한 강도를 유지하면서 연소실과 대면한 밸브 디스크의 측면에 또는 높은 열 응력을 받는 밸브 시트의 구역에 가능한 한 가까이 다다라 신속한 열 반출과 연계하여 양호 한 열 전달을 가능케 하는 것이 바람직하다.If cooling oil flows through the first and second longitudinal holes in the valve stem, at the same time the valve stem is also cooled. The hollow space disposed in the zone of the valve disc extends over most of the disc face to achieve improved cooling action. In that regard, it is very desirable for the hollow space to cover an area of at least 35% of the maximum extension of the disk face in a plane perpendicular to the valve axis. In particular, it is preferred to extend at least 45% of the size of the disk face in a plane perpendicular to the valve axis, and very preferably at least 55%. In addition, the hollow space should be as close as possible to the side of the valve disc facing the combustion chamber or to the zone of the valve seat under high thermal stress, while maintaining sufficient strength of the valve wall, allowing for good heat transfer in conjunction with rapid heat dissipation. It is preferable.

그를 위해, 본 발명에 따라 냉각 오일 흐름을 유도하기 위한 장치가 중공 공간에 마련된다. 그러한 유도 장치는 중공 공간 벽을 유체 역학적으로 구성함으로써 및/또는 중공 공간에 배치된 유도 장치에 의해 구현되는 것이 바람직하다. 냉각 오일 흐름을 유도하기 위한 그러한 장치는 중공 공간의 전체의 체적 공간에서 냉각 오일의 유속이 작아지거나 없어지는 소위 사각 공간의 발생을 감소시키거나 방지하는 흐름 구성을 가져온다.To that end, according to the invention an apparatus for directing a cooling oil flow is provided in the hollow space. Such an induction device is preferably implemented by hydrodynamically constructing the hollow space wall and / or by an induction device arranged in the hollow space. Such a device for inducing cooling oil flow results in a flow configuration that reduces or prevents the occurrence of so-called rectangular spaces in which the flow rate of the cooling oil becomes small or disappears in the entire volume space of the hollow space.

매우 바람직한 실시 양태에서는, 중공 공간의 구성이 대략 환형의 밑면을 갖는데, 중공 공간은 한쪽에서 환형 링을 그 반경을 따라 분할하는 유도 장치를 구비하고, 그 유도 장치에 냉각 오일이 각각 유입되거나 유출된다. 여기서, 밸브 축의 구역에 배치되고 그에 수직하게 바람직하게는 둥근 구성으로 "E"자의 형태를 갖되, 중간 림(limb)과 상부 내지 하부 림 사이의 공간들에 제1 및 제2 길이 방향 구멍으로의 개구부들이 위치하는 유도 장치가 매우 바람직한 것으로 판명되었다.In a very preferred embodiment, the configuration of the hollow space has a substantially annular base, which hollow side has an induction device for dividing the annular ring along its radius on one side, in which cooling oil is introduced or discharged respectively. . Here, it is arranged in the region of the valve axis and is preferably in the form of an "E" in a round configuration, with first and second longitudinal holes in the spaces between the middle and upper and lower rims. Induction devices in which the openings are located have proved to be very desirable.

그러한 E형 유도 장치의 중간 림은 외벽에까지 다다라 그에 결합되어 한쪽에서 환형 링을 그 반경을 따라 분할하는 브리지로서 구성된다. 그러한 구성에서는, 제1 길이 방향 구멍으로부터 출발하여 브리지를 따라 환형 중공 공간의 외벽으로 유도되는 흐름이 형성된다. 그리고 나서, 냉각 오일은 환형 링을 따라 브리지의 다른 쪽에까지 흐르고, 다시 그 브리지를 따라 흘러 거기로 통해 있는 제2 길이 방향 구멍으로 되돌아 흐른다. 그러한 바람직한 구성에서는, 사각 공간이 거의 형성되지 않는데, 그것은 균일한 열 반출이 가능하기 때문이다.The intermediate rim of such an E-shaped induction device is configured as a bridge which reaches to the outer wall and is joined thereto to divide the annular ring along its radius on one side. In such a configuration, a flow is formed starting from the first longitudinal hole leading to the outer wall of the annular hollow space along the bridge. The cooling oil then flows along the annular ring to the other side of the bridge and back along the bridge to the second longitudinal hole there through. In such a preferred configuration, almost no rectangular space is formed because uniform heat dissipation is possible.

중공 공간은 밸브 디스크에서 끼워지는 커버에 의해 폐쇄되는 것이 바람직하다. 그들 사이의 연결은 밸브 콘의 높은 열 응력 및 역학적 응력을 수용하는 재질 결합 연결 또는 논-포지티브 피트(non-positive fit) 연결에 의해 이뤄지는 것이 바람직하다. 그와 관련하여, 끼워지는 커버의 재료는 밸브의 재료와 동일한 것이 바람직하지만, 예컨대 내온도성이나 방식성이 높은 다른 재료를 커버에 사용하는 것도 가능하다. 마찬가지로, 끼워지는 커버를 재질 결합 연결에 의한 것과는 다른 방식으로 밸브에 고정하는 것도 가능하다. 커버는 중공 공간과 대면하는 그 측면에서 유체 역학적으로 구성되되, 커버가 냉각 흐름을 유도하기 위한 장치를 구비하는 것도 바람직하다.The hollow space is preferably closed by a cover fitted in the valve disc. The connection between them is preferably made by a material bonded connection or a non-positive fit connection that accommodates the high thermal and mechanical stresses of the valve cone. In that regard, the material of the cover to be fitted is preferably the same as the material of the valve, but it is also possible to use other materials having high temperature resistance and corrosion resistance, for example. Likewise, it is also possible to fix the fitted cover to the valve in a different way than by means of a material mating connection. The cover is hydrodynamically configured on its side facing the hollow space, with the cover preferably having a device for directing the cooling flow.

전술된 실린더 헤드 장치의 구성에 의해, 밸브 디스크 및 밸브 스템의 개선된 냉각 및 밸브 스템의 개선된 윤활이 구현되고, 그럼으로써 부품 내구 수명이 연장되게 된다. 또한, 밸브 디스크의 개선된 냉각은 연소 온도의 상승을 가능케 하고, 그럼으로써 결과적으로 내연 엔진의 배기 가스 수치가 개선되고 출력이 증강되게 된다.By the above-described configuration of the cylinder head device, improved cooling of the valve disc and the valve stem and improved lubrication of the valve stem are realized, thereby extending the component endurance life. In addition, improved cooling of the valve disc allows for an increase in combustion temperature, which in turn results in improved exhaust gas levels of the internal combustion engine and increased power.

본 발명에 따른 실린더 헤드 장치에서는, 제1 환형 챔버를 경유하여 하나 이상의 공급 오일 채널이 제1 길이 방향 구멍에 연결되고, 제1 길이 방향 구멍이 밸브 디스크의 구역에 형성된 중공 공간으로 통하고, 그에 따라 냉각 오일이 제1 환형 챔버와 제1 길이 방향 구멍을 경유하여 밸브 디스크의 중공 공간으로 급송된다. 또한, 밸브 디스크의 구역에 있는 중공 공간이 제2 길이 방향 구멍에 연결되고, 제 2 길이 방향 구멍이 제2 환형 챔버로 통하며, 제2 환형 챔버가 하나 이상의 냉각 오일 반출 채널에 연결된다. 또한, 냉각 오일 흐름을 유도하기 위한 E형 유도 장치가 중공 공간에 마련되어 냉각 오일이 제1 길이 방향 구멍으로부터 출발하여 브리지를 따라 환형 중공 공간의 외벽으로 유도되고 나서 환형 링을 따라 브리지의 다른 쪽에까지 흐르고, 다시 그 브리지를 따라 흘러 거기로 통해 있는 제2 길이 방향 구멍으로 되돌아 흐르게 된다. 그러한 구성에서는, 사각 공간이 거의 형성되지 않는다. 따라서, 밸브 디스크 및 밸브 스템의 개선된 냉각 및 밸브 스템의 개선된 윤활이 구현되고, 그럼으로써 부품 내구 수명이 연장되게 된다. 또한, 밸브 디스크의 개선된 냉각은 연소 온도의 상승을 가능케 하고, 그럼으로써 결과적으로 내연 엔진의 배기 가스 수치가 개선되고 출력이 증강되게 된다.In the cylinder head device according to the invention, at least one feed oil channel is connected to the first longitudinal hole via the first annular chamber, the first longitudinal hole leading to a hollow space formed in the region of the valve disc, The cooling oil is thus fed into the hollow space of the valve disc via the first annular chamber and the first longitudinal hole. In addition, a hollow space in the region of the valve disc is connected to the second longitudinal hole, the second longitudinal hole is led to the second annular chamber, and the second annular chamber is connected to at least one cooling oil discharge channel. In addition, an E-shaped induction device for directing the cooling oil flow is provided in the hollow space so that the cooling oil starts from the first longitudinal hole and is led along the bridge to the outer wall of the annular hollow space and then along the annular ring to the other side of the bridge. Flows back through the bridge and back to the second longitudinal hole there through. In such a configuration, almost no rectangular space is formed. Thus, improved cooling of the valve disc and valve stem and improved lubrication of the valve stem are realized, thereby extending the component endurance life. In addition, improved cooling of the valve disc allows for an increase in combustion temperature, which in turn results in improved exhaust gas levels of the internal combustion engine and increased power.

종속 청구항들 및 첨부 도면들과 관련된 이후의 실시예에 관한 설명으로부터 본 발명의 또 다른 이점들, 특징들, 및 이용 가능성이 분명해질 것이다. 첨부 도면들은 부분적으로 개략화되어 도시되어 있다.Further advantages, features, and applicability of the present invention will become apparent from the description of the following embodiments in connection with the dependent claims and the accompanying drawings. The accompanying drawings are shown in part schematic.

도 1a는 예시적인 실린더 헤드 장치(1)의 일부, 특히 실린더 헤드의 가이드(2)에 장착되는 배기 밸브(5)의 단면도를 나타낸 것이다. 밸브(5)의 길이 방향 축과 평행하게 제1 길이 방향 구멍(11)과 제2 길이 방향 구멍(12)이 배치되는데, 그 제1 및 제2 길이 방향 구멍들(11, 12)은 양측으로 밸브 디스크(6)의 구역에 배치된 중공 공간(13)으로 개방된다. 밸브(5)의 밸브 디스크(6)에 형성된 중공 공간(13)은 밸브 디스크(6)에 압입되는 커버(19)에 연접된다.1a shows a cross-sectional view of an exhaust valve 5 mounted to a part of an exemplary cylinder head device 1, in particular to a guide 2 of a cylinder head. A first longitudinal hole 11 and a second longitudinal hole 12 are arranged parallel to the longitudinal axis of the valve 5, with the first and second longitudinal holes 11, 12 extending to both sides. It opens to the hollow space 13 arranged in the region of the valve disc 6. The hollow space 13 formed in the valve disc 6 of the valve 5 is connected to the cover 19 press-fitted to the valve disc 6.

밸브에서의 냉각 오일 흐름이 화살표로 지시되어 있다. 압력으로 추진되는 냉각 매체는 제1 길이 방향 구멍(11)을 통해 중공 공간의 입구 구역(15)으로 흐르고, 거기에서 유도 장치에 의해 주어지는 흐름 방향을 따라 출구 구역(16)으로 흐르며, 거기로부터 제2 길이 방향 구멍(12)을 경유하여 가열된 상태로 중공 공간의 밖으로 흘러나간다.The cooling oil flow in the valve is indicated by the arrow. The pressure-propelled cooling medium flows through the first longitudinal hole 11 into the inlet region 15 of the hollow space, from which it flows to the outlet region 16 along the flow direction given by the induction device, from which 2 It flows out of the hollow space in the heated state via the longitudinal hole 12.

도 1b는 도 1a에 도시된 B-B 절취선의 구역에서의 밸브 디스크(6)의 단면도를 나타낸 것이다. 본 도면에는, 밸브(5)의 중심 길이 방향 축에 수직한 평면에서 중공 공간(13)이 환형으로 구성되는 것이 도시되어 있다. 중공 공간(13)은 환형으로 구성되는데, 환형 링은 한쪽에서 브리지(21)에 의해 분할된다. 브리지(21)는 둥근 대문자 "E"자(여기서는 등 부분이 눕혀져 도시되어 있음)의 형태로 형성되는 유도 장치(20)의 일부이다. 브리지(21)는 유도 장치(20)를 중공 공간(13)의 외벽에 연결하고, 한쪽에서 그 외벽과 한데로 형성된다. 오른쪽에 도시된 유도 장치(20)의 2개의 림(limb)들 사이에 배치되는 입구 구역(15)은 브리지(21) 쪽으로 개방되고, 그에 따라 냉각 오일이 중공 공간(13)으로 유입된 후에 브리지(21)를 따라 밸브 디스크(6)의 외벽으로 흐르고, 환형으로 그 벽을 따라 브리지(21)의 반대편 벽에 도달할 때까지 시계 방향으로 안내되고, 이어서 오일이 그 반대편 벽에서 출구 구역(16)으로 흐르며, 거기로부터 제1 길이 방향 구멍(12)을 경유하여 제2 환형 챔버로 유출된다.FIG. 1B shows a cross-sectional view of the valve disc 6 in the region of the B-B cut line shown in FIG. 1A. In this figure, it is shown that the hollow space 13 is formed in an annular shape in a plane perpendicular to the central longitudinal axis of the valve 5. The hollow space 13 is configured in an annular shape, in which the annular ring is divided by the bridge 21 on one side. The bridge 21 is part of the induction device 20 which is formed in the form of a rounded uppercase letter “E” (shown here lying on its back). The bridge 21 connects the induction apparatus 20 to the outer wall of the hollow space 13, and is formed together with the outer wall on one side. The inlet zone 15, which is arranged between the two rims of the induction device 20 shown on the right, opens towards the bridge 21, so that after the cooling oil has entered the hollow space 13, the bridge It flows along (21) to the outer wall of the valve disc (6) and is annularly guided clockwise along the wall until it reaches the opposite wall of the bridge (21), and then the oil is discharged from the opposite wall to the outlet zone (16). ), And flows from there into the second annular chamber via the first longitudinal hole 12.

도 2는 밸브로의 냉각 오일의 공급 및 밸브로부터의 냉각 오일의 반출이 이뤄지는 실린더 헤드 장치(1)의 구역의 단면도를 나타낸 것이다. 압력으로 추진되 는 냉각 오일은 냉각 오일 채널 조립체(14)로부터 냉각 오일 공급 채널(17)을 경유하여 제1 환형 챔버(31)에 도달하는데, 그 제1 환형 챔버(31)는 제1 길이 방향 구멍(11)에 연결되어 있다. 여기서, 제1 환형 챔버(31)는 전체의 밸브 리프트 동안 냉각 오일 공급 채널(17)에 직접 연결되도록 배치된다. 상단 위치로 도시되어 있는, 밸브에 배치된 제1 환형 챔버의 이동 구역 밖에서는, 가이드와 밸브 사이의 구역이 O-링(35)에 의해 밀봉되어 냉각 오일의 누출을 방지한다.2 shows a cross-sectional view of the zone of the cylinder head device 1 in which the supply of cooling oil to the valve and the unloading of the cooling oil from the valve are made. Pressure-propelled cooling oil reaches the first annular chamber 31 from the cooling oil channel assembly 14 via the cooling oil supply channel 17, the first annular chamber 31 having a first longitudinal aperture. Connected to (11). Here, the first annular chamber 31 is arranged to be connected directly to the cooling oil supply channel 17 during the entire valve lift. Outside the moving zone of the first annular chamber arranged in the valve, shown in the top position, the zone between the guide and the valve is sealed by an O-ring 35 to prevent leakage of cooling oil.

냉각 오일 반출 채널(18)은 실린더 헤드 하우징의 내부에 장착된 냉각 오일 공급부의 위에 배치된다. 여기서도 역시, 제2 환형 챔버(32)의 이동 구역은 O-링(35)에 의해 밀봉되어 냉각 오일의 누출을 방지한다.The cooling oil discharge channel 18 is disposed above the cooling oil supply mounted inside the cylinder head housing. Here too, the moving zone of the second annular chamber 32 is sealed by an O-ring 35 to prevent leakage of cooling oil.

2개의 환형 챔버들(31 및 32)의 높이 및 배치는 밸브(6)의 리프트 이동 동안 그들 챔버들이 연속적으로 냉각 오일 공급 채널(17) 또는 냉각 오일 반출 채널(18)에 연결되도록 선택된다.The height and arrangement of the two annular chambers 31 and 32 are selected such that during the lift movement of the valve 6 they are continuously connected to the cooling oil supply channel 17 or the cooling oil discharge channel 18.

본 예시적인 실시 양태에서는, 냉각 오일 채널 조립체(14)에 압력 하에 있는 냉각 오일이 항상 추진되고, 그에 따라 제1 길이 방향 구멍(11)으로부터 밸브 디스크(6)에 있는 중공 공간(13)을 경유하여 제2 길이 방향 구멍(12)으로의 연속적인 냉각 오일 흐름이 형성되는 동시에, 배기 밸브(6)의 연속적인 냉각이 이뤄지게 된다.In this exemplary embodiment, the cooling oil under pressure in the cooling oil channel assembly 14 is always propelled, and thus from the first longitudinal hole 11 via the hollow space 13 in the valve disc 6. This results in a continuous cooling oil flow to the second longitudinal hole 12 and at the same time continuous cooling of the exhaust valve 6.

도 1a는 본 발명에 따른 실린더 헤드 장치의 예시적 실시 양태의 배기 밸브의 구역에서의 단면도.1A is a cross-sectional view in the region of an exhaust valve of an exemplary embodiment of a cylinder head device according to the invention.

도 1b는 도 1a의 배기 밸브의 B-B 절취선의 구역에서의 단면도.FIG. 1B is a cross sectional view in the region of the B-B cut line of the exhaust valve of FIG. 1A; FIG.

도 2는 본 발명에 따른 실린더 헤드 장치의 배기 밸브의 가이드의 단면도.2 is a cross-sectional view of a guide of an exhaust valve of the cylinder head device according to the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

1: 실린더 헤드 장치 2: 가이드 1: cylinder head device 2: guide

5: 밸브 6: 밸브 디스크 5: valve 6: valve disc

11: 제1 길이 방향 구멍 12: 제2 길이 방향 구멍 11: first longitudinal hole 12: second longitudinal hole

13: 중공 공간 14: 냉각 오일 채널 조립체 13: hollow space 14: cooling oil channel assembly

15: 공급 공간 16: 반출 공간15: supply space 16: export space

17: 냉각 오일 공급 채널 18: 냉각 오일 반출 채널17: cooling oil supply channel 18: cooling oil export channel

19: 커버 20: 유도 장치 19: cover 20: induction device

21: 브리지 31: 제1 환형 챔버 21: bridge 31: first annular chamber

32: 제2 환형 챔버 35: O-링32: second annular chamber 35: O-ring

Claims (11)

하나 이상의 흡기 밸브 및 하나 이상의 배기 밸브(5)에 의해 폐쇄될 수 있는 하나 이상의 흡기 채널 및 하나 이상의 배기 채널과;One or more intake channels and one or more exhaust channels, which may be closed by one or more intake valves and one or more exhaust valves 5; 압력으로 추진되는 냉각 오일을 공급하기 위한 하나 이상의 냉각 오일 공급 채널(17),One or more cooling oil supply channels (17) for supplying cooling oil that is pressurized 하나 이상의 흡기 밸브 또는 배기 밸브(5)의 스템과 가이드(2) 사이에 있고 하나 이상의 냉각 오일 공급 채널(17)에 연결된 하나 이상의 제1 환형 챔버(31), 및At least one first annular chamber 31 between the stem and guide 2 of at least one intake valve or exhaust valve 5 and connected to at least one cooling oil supply channel 17, and 하나 이상의 흡기 밸브 또는 배기 밸브(5)의 스템과 가이드(2) 사이에 있고 하나 이상의 냉각 오일 반출 채널(18)에 연결된 하나 이상의 제1 환형 챔버(32)를 구비한 냉각 오일 채널 조립체(14)를 포함하는 실린더 헤드 장치(1)에 있어서,Cooling oil channel assembly 14 having at least one first annular chamber 32 connected between the stem and guide 2 of at least one intake valve or exhaust valve 5 and connected to at least one cooling oil discharge channel 18. In the cylinder head device (1) comprising: 제1 환형 챔버와 제2 환형 챔버(31, 32)의 높이는 밸브 리프트의 높이 이상이고,The height of the first annular chamber and the second annular chambers 31, 32 is greater than the height of the valve lift, 제1 환형 챔버(31)는 밸브 스템에 배치된 제1 길이 방향 구멍(11)에 연결되어 냉각 오일을 밸브 스템을 통해 밸브 디스크(6)로 급송하며,The first annular chamber 31 is connected to the first longitudinal hole 11 disposed in the valve stem to feed cooling oil to the valve disc 6 through the valve stem, 밸브 디스크(6)는 디스크 면의 대부분에 걸쳐 연장되고 냉각 오일 흐름을 유도하기 위한 장치(20)를 구비한 중공 공간(13)을 포함하고,The valve disc 6 comprises a hollow space 13 which extends over most of the disc face and has a device 20 for directing cooling oil flow, 밸브 스템에 배치된 제2 길이 방향 구멍(12)은 제2 환형 챔버(32)에 연결되어 냉각 오일을 중공 공간(13)으로부터 냉각 오일 반출 채널(18)로 급송하는 것을 특징으로 하는 실린더 헤드 장치.The second longitudinal hole 12 disposed in the valve stem is connected to the second annular chamber 32 to feed cooling oil from the hollow space 13 to the cooling oil discharging channel 18. . 제1항에 있어서, 중공 공간(13)은 밸브 축에 수직한 평면에서 디스크 면의 크기의 35% 이상의 면적을 포괄하는 것을 특징으로 하는 실린더 헤드 장치.2. Cylinder head device according to claim 1, characterized in that the hollow space (13) covers an area of at least 35% of the size of the disk face in a plane perpendicular to the valve axis. 제1항 또는 제2항에 있어서, 중공 공간(13)은 밸브 축에 수직한 평면에서 환형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 실린더 헤드 장치.3. Cylinder head device according to claim 1 or 2, characterized in that the hollow space (13) is formed in an annular shape in a plane perpendicular to the valve axis. 제1항 또는 제2항에 있어서, 냉각 오일 채널 조립체 통해 연속적으로 냉각 오일이 흐르는 것을 특징으로 하는 실린더 헤드 장치.3. Cylinder head device according to claim 1 or 2, characterized in that the cooling oil flows continuously through the cooling oil channel assembly. 제1항 또는 제2항에 있어서, 중공 공간(13)은 밸브(5)에서 끼워지는 커버(19)에 의해 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 실린더 헤드 장치.Cylinder head arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the hollow space (13) is closed by a cover (19) fitted in the valve (5). 제5항에 있어서, 끼워지는 커버(19)는 중공 공간과 대면하는 측면에 유도 장치(20)를 구비하는 것을 특징으로 하는 실린더 헤드 장치.6. Cylinder head device according to claim 5, characterized in that the fitted cover (19) has an induction device (20) on a side facing the hollow space. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제1 환형 챔버(31)는 실린더 헤드 장치(1)의 밸브 스템와 가이드 중 어느 하나 또는 이들 양자에 형성되는 것을 특징으로 하는 실린더 헤드 장치.3. Cylinder head device according to claim 1 or 2, characterized in that the first annular chamber (31) is formed on either or both of the valve stem and the guide of the cylinder head device (1). 제1항 또는 제2항에 있어서, 제2 환형 챔버(32)는 실린더 헤드 장치(1)의 밸브 스템와 가이드 중 어느 하나 또는 이들 양자에 형성되는 것을 특징으로 하는 실린더 헤드 장치.3. Cylinder head device according to claim 1 or 2, characterized in that the second annular chamber (32) is formed on either or both of the valve stem and the guide of the cylinder head device (1). 제1항 또는 제2항에 있어서, 제1 환형 챔버(31)와 제2 환형 챔버(31, 32) 중 어느 하나 또는 이들 양자는 밸브 이동 방향으로 위쪽과 아래쪽 중 하나 이상이 밀봉되는 것을 특징으로 하는 실린더 헤드 장치.The method according to claim 1 or 2, wherein any one or both of the first annular chamber 31 and the second annular chambers 31, 32 are sealed at least one of the upper side and the lower side in the valve movement direction. Cylinder head device. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제2 환형 챔버(32)는 밸브 폐쇄 방향으로 제1 환형 챔버(31)의 위에 배치되는 것을 특징으로 하는 실린더 헤드 장치.3. Cylinder head device according to claim 1 or 2, characterized in that the second annular chamber (32) is arranged above the first annular chamber (31) in the valve closing direction. 제1항 또는 제2항에 있어서, 냉각 오일은 냉각 오일 반출 채널(18)로부터 엔진 오일 회로에 공급되는 것을 특징으로 하는 실린더 헤드 장치.3. Cylinder head device according to claim 1 or 2, characterized in that the cooling oil is supplied to the engine oil circuit from the cooling oil discharge channel (18).
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