KR20120039376A - 차량용 실린더 헤드 및 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고온의 배기가스가 배출되는 배기출구 측 온도를 효과적으로 저감시키도록 배기출구 측에 연결 워터자켓을 포함하여 구성함으로써, 전체적인 냉각성능을 향상시키도록
차량용 실린더 헤드에 있어서, 일측에 적어도 하나 이상의 배기출구가 형성되는 돌출부를 포함하되, 상기 돌출부의 내부에는 상기 돌출부에 형성되는 배기통로의 상, 하부로 냉각수가 이동되는 상, 하부 워터자켓이 형성되며, 상기 돌출부에는 상기 돌출부의 외측면으로 돌출되는 적어도 하나 이상의 연결 워터자켓이 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 실린더 헤드 및 제조방법을 제공한다.

Description

차량용 실린더 헤드 및 제조방법{CYLINDER HEAD FOR VEHICLE AND MANUFACTURING METHOD}

본 발명은 차량용 실린더 헤드 및 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 배기가스가 배출되는 배기출구 측 낵각구조를 보강하여 배기가스 온도를 저감시켜 엔진의 연비 저감 또는 배기계 원가절감을 가능하게 하는 차량용 실린더 헤드 및 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 엔진의 연소실에서 발생한 열의 일부는 실린더 헤드와 실린더 블록, 흡배기 밸브 및 피스톤 등에 흡수된다.

이들 구성 부품은 그 온도가 과도하게 상승되면, 열변형이 일어나거나 실린더 내벽의 유막이 파괴되어 윤활 불량현상이 일어나게 되고, 이로 인한 열적 장애가 발생하게 된다.

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.

이러한 측면에서, 종래 기술에 따른 실린더 헤드는 그 내부에 일체형 워터자켓을 형성하여 연소실에 대응하는 스파크 플러그(Spark plug) 주변이나 배기포트, 및 밸브시트 주위 등의 금속면 온도를 낮추도록 냉각수를 순환하게 된다.

그러나 상기와 같은 종래의 실린더 헤드는 배기출구를 통해 배기가스의 배출 시, 고온 상태의 배기가스에 의해 배기계 온도가 과도하게 상승되는 문제점이 있다.

이를 해결하기 위해 연료냉각(Fuel Cooling) 방식으로 배기가스 온도를 낮추거나, 배기계를 고온데 견디는 고가의 금속재질(SUS)로 제작하나, 연료냉각 방식은 차량 연비를 악화시키고, SUS 재질의 배기계 적용으로 인해 제작원가가 증가하는 문제점도 내포하고 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 본 발명이 해결하려는 과제는 고온의 배기가스가 배출되는 배기출구 측 배기가스 온도를 효과적으로 저감시키도록 배기출구 측에 연결 워터자켓을 포함하여 구성함으로써, 전체적인 냉각성능을 향상시키도록 하는 차량용 실린더 헤드 및 제조방법을 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 차량용 실린더 헤드는, 차량용 실린더 헤드에 있어서, 일측에 적어도 하나 이상의 배기출구가 형성되는 돌출부를 포함하되, 상기 돌출부의 내부에는 상기 돌출부에 형성되는 배기통로의 상, 하부로 냉각수가 이동되는 상, 하부 워터자켓이 형성되며, 상기 돌출부에는 상기 돌출부의 외측면으로 돌출되는 적어도 하나 이상의 연결 워터자켓이 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 연결 워터자켓은 상기 각 배기출구를 사이에 두고, 상기 돌출부의 외측면 양측에 각각 적어도 하나 이상의 냉각수 홀을 형성하되, 상기 냉각수 홀에 대응하여 상기 돌출부의 외측면에 각각 장착되는 커버와의 사이에 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 연결 워터자켓은 상기 상, 하부 워터자켓을 상호 연결하여 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 돌출부는 상기 각 냉각수 홀을 중심으로 외측면 둘레가 플랜지면으로 가공되는 것을 특징으로 한다.

상기 각 커버는 상기 각 플랜지면을 통하여 상기 돌출부의 외측면에 장착되는 것을 특징으로 한다.

상기 각 배기출구는 상기 돌출부의 측면 중앙에 일정간격을 두고 일렬로 배치되는 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명의 실시예에 따른 차량용 실린더 헤드 제조방법은 전술한 차량용 실린더 헤드를 제조하기 위한 차량용 실린더 헤드 제조방법에 있어서, 상기 돌출부의 양측에서 그 외측면으로 돌출되어 상기 상, 하부 워터자켓을 상호 연결하는 냉각수 홀을 형성하는 단계; 상기 각 냉각수 홀을 중심으로 외측면 둘레를 플랜지면으로 가공하는 단계; 상기 단계에서 플랜지면으로 가공이 완료된 상기 각 냉각수 홀에 대응하여 상기 돌출부의 외측면에 커버를 장착하여 상기 상, 하부 워터자켓의 사이에 연결 워터자켓을 형성하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 차량용 실린더 헤드에 의하면, 고온의 배기가스가 배출되는 배기출구 측 배기가스 온도를 효과적으로 저감시키도록 배기출구 측에 연결 워터자켓을 포함하여 구성함으로써, 전열면적 증대에 의해 전체적인 냉각성능을 향상시키는 효과가 있다.

또한, 상기 연결 워터자켓을 통해 돌출부의 양측을 냉각하여 배출되는 배기가스의 온도를 저감시킴으로써, 연비를 향상시킬 수 있으며, 상기 연결 워터자켓이 일체형 상, 하부 워터자켓을 연결하여 구성됨에 따라, 하나의 워터자켓 코어로 실린더 헤드의 내부에 형성이 가능하여 생산성을 향상시키는 효과도 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 실린더 헤드의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 실린더 헤드의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 실린더 헤드의 내부에 형성되는 워터자켓의 사시도이다.
도 4는 도 1의 A-A 선에 따른 단면도로써, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 실린더 헤드의 부분 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 실린더 헤드 제조방법을 나타낸 블록도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

이에 앞서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 실린더 헤드의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 실린더 헤드의 분해 사시도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 실린더 헤드의 내부에 형성되는 워터자켓의 사시도이고, 도 4는 도 1의 A-A 선에 따른 단면도로써, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 실린더 헤드의 부분 단면도이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 차량용 실린더 헤드(100)는 고온의 배기가스가 배출되는 배기출구(120) 측 온도를 효과적으로 저감시키도록 배기출구(120) 측에 연결 워터자켓(200)을 포함하여 구성함으로써, 전체적인 냉각성능을 향상시키도록 한다.

이를 위해, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 실린더 헤드(100)는, 도 1과 도 2에서 도시한 바와 같이, 길이방향으로 일측에 적어도 하나 이상의 배기출구(120)가 형성되는 돌출부(110)를 포함한다.

여기서, 상기 각 배기출구(120)는 상기 돌출부(110)의 측면 중앙에 일정간격을 두고 일렬로 배치되는 것이 바람직하며, 본 실시예에서는 3개의 배기출구(120)가 각각 형성된다.

이러한 각 배기출구(120)는 미도시된 실린더의 연소실과 연결되어 각 연소실에서 배출되는 배기가스를 배기라인으로 배출시키게 된다.

이러한 돌출부(110)의 내부에는 상기 돌출부(110)에 형성되는 배기통로(130)의 상, 하부로 냉각수가 이동되는 상, 하부 워터자켓(140, 150)이 형성된다.

그리고 본 실시예에서, 상기 돌출부(110)에는 상기 돌출부(110)의 외측면으로 돌출되는 적어도 하나 이상의 연결 워터자켓(200)이 형성된다.

상기 연결 워터자켓(200)은 상기 각 배기출구(120)를 사이에 두고, 상기 돌출부(110)의 외측면 양측에 적어도 하나 이상의 냉각수 홀(210)을 형성하되, 상기 냉각수 홀(210)에 대응하여 상기 돌출부(110)의 외측면에 각각 장착되는 커버(220)와의 사이에 형성된다.

한편, 본 실시예에서는 상기 냉각수홀(210)이 상기 돌출부(110)의 양측면에 각각 하나씩 형성되는 것을 일 실시예로 하여 설명하고 있으나, 이에 한정된 것은 아니며, 상기 각 냉각수홀의 개수는 변경하여 적용이 가능하다.

여기서, 상기 돌출부(110)는, 도 2에서 도시한 바와 같이, 상기 각 냉각수 홀(210)을 중심으로 외측면 둘레가 플랜지면(230)으로 가공되는 것이 바람직하다.

그리고 상기 각 커버(220)는 상기 각 플랜지면(230)을 통하여 상기 돌출부(110)의 외측면에 각각 장착된다.

이러한 연결 워터자켓(200)은, 도 3과 도 4에서 도시한 바와 같이, 상기 상, 하부 워터자켓(140, 150)을 상호 연결하여 형성된다.

여기서, 상기 상부 워터자켓(140)과 하부 워터자켓(150)은 상기 실린더 헤드(100)의 내부에 형성되는 메인 워터자켓(160)으로부터 상기 돌출부(110)의 상부와 하부를 향하여 각각 일체로 돌출 형성된다.

즉, 상기 상부 워터자켓(140)은 상기 돌출부(110)의 상부면(111)을 따라서 그 내부에 형성되며, 상기 하부 워터자켓(150)은 상기 돌출부(110)의 하부면(113)을 따라서 그 내부에 형성된다.

이와 같이 구성되는 상기 상, 하부 워터자켓(140, 150)은 상기 연결 워터자켓(200)을 통하여 상호 연결됨에 따라, 내부에서 유동되는 냉각수가 상부 및 하부방향으로의 유동이 원활해지게 된다.

이에 따라, 상기 각 연결 워터자켓(200)은 상기 돌출부(110)의 각 배기출구(120)를 통해 고온의 배기가스가 배출될 경우, 상기 돌출부(110)를 효율적으로 냉각시키게 되는 것이다.

한편, 본 실시예에서는 상기 돌출부(110)에 상기 배기출구(120)가 3개가 형성되는 것을 일 실시예로 하여 설명하고 있으나, 이에 한정된 것은 아니며, 상기 배기출구(120)의 개수는 엔진의 사양에 따라 변경하여 적용이 가능하다.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 실린더 헤드 제조방법을 설명한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 실린더 헤드 제조방법을 나타낸 블록도이다.

먼저, 실린더 헤드(100)의 돌출부(110) 양측에 그 외측면으로 돌출되어 상기 상, 하부 워터자켓(140, 150)을 상호 연결하는 냉각수 홀(210)을 각각 형성하게 된다(S1).

그런 후, 상기 돌출부(110)의 양측에 각각 형성된 상기 각 냉각수 홀(210)을 중심으로 외측면 둘레를 플랜지면(230)으로 가공하게 된다(S2).

그리고 상기 단계(S2)에서 플랜지면(230)으로 가공이 완료된 상기 각 냉각수 홀(210)에 대응해 상기 돌출부(110)의 외측면에 상기 커버(220)를 장착하여 상기 상, 하부 워터자켓(140, 150)의 사이에 연결 워터자켓(200)을 형성함으로써, 실린더 헤드(100)의 제조를 완료하게 된다.

따라서, 상기한 바와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 실린더 헤드(100)를 적용하면, 고온의 배기가스가 배출되는 배기출구(120) 측 배기가스의 온도를 효과적으로 저감시키도록 배기출구(120) 측에 연결 워터자켓(200)을 포함하여 구성함으로써, 전열면적 증대에 의해 전체적인 냉각성능을 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 연결 워터자켓(200)을 통해 돌출부(110)의 양측을 냉각하여 배출되는 배기가스의 온도를 저감시킴으로써, 연비를 향상시킬 수 있으며, 상기 연결 워터자켓(200)이 일체형 상, 하부 워터자켓(140, 150)을 연결하여 구성됨에 따라, 하나의 워터자켓 코어로 실린더 헤드(100)의 내부에 형성이 가능하여 생산성을 향상시킬 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

100...실린더 헤드 110...돌출부
111...상부면 113...하부면
120...배기출구 130...배기통로
140...상부 워터자켓 150...하부 워터자켓
160...메인 워터자켓 200...연결 워터자켓
210...냉각수 홀 220...커버
230...플랜지면

Claims (7)

1. 차량용 실린더 헤드에 있어서,
   일측에 적어도 하나 이상의 배기출구가 형성되는 돌출부를 포함하되, 상기 돌출부의 내부에는 상기 돌출부에 형성되는 배기통로의 상, 하부로 냉각수가 이동되는 상, 하부 워터자켓이 형성되며,
   상기 돌출부에는 상기 돌출부의 외측면으로 돌출되는 적어도 하나 이상의 연결 워터자켓이 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 실린더 헤드.
2. 제1항에 있어서,
   상기 연결 워터자켓은
   상기 각 배기출구를 사이에 두고, 상기 돌출부의 외측면 양측에 각각 적어도 하나 이상의 냉각수 홀을 형성하되, 상기 냉각수 홀에 대응하여 상기 돌출부의 외측면에 각각 장착되는 커버와의 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 실린더 헤드.
3. 제2항에 있어서,
   상기 연결 워터자켓은
   상기 상, 하부 워터자켓을 상호 연결하여 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 실린더 헤드.
4. 제2항에 있어서,
   상기 돌출부는
   상기 각 냉각수 홀을 중심으로 외측면 둘레가 플랜지면으로 가공되는 것을 특징으로 하는 차량용 실린더 헤드.
5. 제4항에 있어서,
   상기 각 커버는 상기 각 플랜지면을 통하여 상기 돌출부의 외측면에 장착되는 것을 특징으로 하는 차량용 실린더 헤드.
6. 제1항에 있어서,
   상기 각 배기출구는
   상기 돌출부의 측면 중앙에 일정간격을 두고 일렬로 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 실린더 헤드.
7. 상기 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 따른 차량용 실린더 헤드를 제조하기 위한 차량용 실린더 헤드 제조방법에 있어서,
   상기 돌출부의 양측에서 그 외측면으로 돌출되어 상기 상, 하부 워터자켓을 상호 연결하는 냉각수 홀을 형성하는 단계;
   상기 각 냉각수 홀을 중심으로 상기 돌출부의 외측면 둘레를 플랜지면으로 가공하는 단계;
   상기 단계에서 플랜지면으로 가공이 완료된 상기 각 냉각수 홀에 대응해 상기 돌출부의 외측면에 커버를 장착하여 상기 상, 하부 워터자켓의 사이에 연결 워터자켓을 형성하는 단계;
   로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 실린더 헤드 제조방법.

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