KR20160012708A

KR20160012708A - 연소실 밀폐를 위한 엔진 구조

Info

Publication number: KR20160012708A
Application number: KR1020140094707A
Authority: KR
Inventors: 장민호; 임채순; 이상기; 박영준
Original assignee: 현대중공업 주식회사
Priority date: 2014-07-25
Filing date: 2014-07-25
Publication date: 2016-02-03

Abstract

본 발명은 선박의 엔진 연소실의 밀폐성을 확보하기 위한 엔진 구조에 관한 것으로서, 특히 엔진의 실린더 라이너와 실린더 헤드의 완전한 실링을 위해 의도적인 갭을 형성한 엔진 구조에 관한 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 연소실(111)을 형성하는 실린더 라이너(110)와, 실린더의 외측에 위치하는 워터자켓(130)과, 실린더 라이너의 상단면과 워터자켓의 상단면에 장착되며 내부에 형성된 유로(121)가 연소실과 워터자켓의 유로(131)를 연결하는 실린더 헤드(120)를 포함하는 엔진 구조로서, 실린더 라이너의 상면과 실린더 헤드 사이에 실링 링(115)이 위치하여 연소실(111)을 밀폐하고, 워터자켓의 상면과 실린더 헤드의 사이에는 갭(G)이 형성된 것을 기술적 특징으로 한다.

Description

연소실 밀폐를 위한 엔진 구조{Engine Structure to Sealing of Combustion Chamber}

본 발명은 선박의 엔진 연소실의 밀폐성을 확보하기 위한 엔진 구조에 관한 것으로서, 특히 엔진의 실린더 라이너와 실린더 헤드의 완전한 밀폐를 위해 의도적인 갭을 형성한 엔진 구조에 관한 것이다.

선박 엔진은 실린더 라이너의 상단에 실린더 헤드가 고정되어 연소실을 형성하며, 실린더의 외측에 워터자켓이 위치하여 유체 즉 냉각수 및 배기가스가 유동하는 유로를 형성한다. 이와 같이 구성된 선박 엔진의 연소실 특성 상 실린더 라이너와 실린더 헤드 사이에는 완벽한 밀폐가 이루어져야 한다.

한편, 대형 선박 엔진의 경우 엔진뿐만 아니라 엔진의 구성품들 또한 대형으로, 제작 시에 가공오차가 발생하게 되고, 발생한 가공오차에 의해 실린더 라이너와 실린더 헤드 사이에 갭이 형성될 수 있다. 이와 같이 갭이 형성될 경우 실린더 헤드를 들어낸 후 재 정밀가공을 하여야 한다.

도면에서, 도 1은 가공 오차에 따른 실린더 헤드와 실린더 라이너의 사이에 발생하는 갭을 나타낸 개념도이다.

엔진의 구조적 특성상 실린더의 측부에 워터자켓이 위치하고, 실린더 헤더에 형성된 유로는 실린더와 워터자켓을 연통하여야 함에 따라 접하는 면뿐만 아니라 유로의 위치 등 또한 정밀 가공하여야 하는 어려움이 있다. 구체적으로 워터자켓과 실린더 라이너의 상단면은 수평하게 정밀 가공되어야 하며, 그 위에 안착되는 실린더 헤드 또한 갭이 형성되지 않도록 정밀 가공하여야 한다.

한편, 선박에는 대형 엔진이 탑재되며, 대형 엔진의 구성인 실린더 라인, 실린더 헤드 및 워터자켓 또한 대형으로서, 앞서 설명한 바와 같이 정밀 가공하여야 하는 부위가 넓고 많아 자칫 가공 오차범위를 벗어나는 경우가 발생한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 실린더 라이너(5), 실린더 헤드(1) 및 워터자켓(3)들이 가공 오차범위를 넘어서 가공되었을 경우, 실린더 헤드(1)와 실린더 라이너(5)의 사이에 갭(G)이 발생하고 그에 따라 엔진효율의 저하 및 내구성이 저하되는 문제점이 있다.

대한민국 공개특허공보 제10-2014-0001189호(공개일 2014년01월06일)

본 발명은 앞에서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 연소실의 내부 밀폐성을 향상시킴과 더불어 가공오차의 범위를 넓혀 엔진 제작이 용이하도록 구성한 연소실 밀폐를 위한 엔진 구조를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 연소실을 형성하는 실린더 라이너와, 실린더의 외측에 위치하는 워터자켓과, 실린더 라이너의 상단면과 워터자켓의 상단면에 장착되며 내부에 형성된 유로가 연소실과 워터자켓의 유로를 연결하는 실린더 헤드를 포함하는 엔진 구조로서, 실린더 라이너의 상면과 실린더 헤드 사이에 실링 링이 위치하여 연소실을 밀폐하고, 워터자켓의 상면과 실린더 헤드의 사이에는 갭이 형성된 것을 기술적 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 갭은 1mm 내지 2mm이다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 실린더 라이너의 상면에는 링 홈이 형성되며, 링 홈에는 실링 링이 위치한다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 갭이 형성된 부위에서 실린더 헤드 저면의 유로 둘레와 워터자켓 상면의 유로 둘레 중 어느 한 쪽에는 그루브가 형성되고, 그루브에는 오링이 위치하여 실린더 헤드에서 워터자켓으로 유동하는 배기가스의 배출을 차단한다.

앞서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 연소실 밀폐를 위한 엔진 구조는 실린더 헤드와 워터자켓의 사이에서 의도적인 갭을 형성함으로써, 오히려 실린더 라이너와 실린더 헤드 사이의 밀폐성을 향상시킬 수 있으며, 엔진의 성능을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 연소실 밀폐를 위한 엔진 구조는 실린더 헤드와 워터자켓이 접하는 면에 의도적인 갭을 형성함에 따라 정밀도 즉 오차범위가 종래에 비해 훨씬 넓어짐에 따라 구성들의 가공이 용이하며, 엔진 제작 또한 용이하다는 장점이 있다.

도면에서 도 1은 가공 오차에 따른 실린더 헤드와 실린더 라이너의 사이에 발생하는 갭을 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 발명에 따른 엔진의 워터자켓과 실린더 헤드 및 실린더 라이너의 접촉면을 나타낸 개념도이고,
도 3은 도 1에 도시된 실링 링을 나타낸 상세 단면도이다.

아래에서는 본 발명에 따른 연소실 밀폐를 위한 엔진 구조의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

도면에서, 도 2는 본 발명에 따른 엔진의 워터자켓과 실린더 헤드 및 실린더 라이너의 접촉면을 나타낸 개념도이고, 도 3은 도 1에 도시된 실링 링을 나타낸 상세 단면도이다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 엔진의 내부에는 실린더 라이너(110)가 위치하고, 실린더의 측부에는 워터자켓(130)이 위치하며, 실린더 라이너(110)의 상단 높이는 워터자켓(130)의 상단 높이보다 낮게 위치한다. 그리고 워터자켓(130)과 실린더 라이너(110)의 상단에는 실린더 헤드(120)가 안착 고정된다.

실린더 헤드(120)의 내부에는 유로(121)가 형성되어 실린더 라이너(110) 내부 즉 연소실(111)에서 발생한 배기가스가 배출되며, 실린더 헤드(120)의 유로(121)는 실린더 라이너(110)의 내측 공간 즉 연소실(111)과 워터자켓(130)의 배기가스 유로(131)와 연통된다.

그리고 연소실(111)에 해당하는 실린더 라이너(110)와 실린더 헤드(120)의 사이는 밀폐되어야 한다. 실린더 라이너(110)와 실린더 헤드(120)의 사이에 갭(G)이 형성될 경우 폭발력이 감소되어 엔진의 효율이 떨어지게 된다.

한편, 연소실(111)에서 발생한 배기가스는 밸브(V)가 개방되면서 실린더 헤드(120)의 유로(121)를 통해 워터자켓(130)의 유로(131)로 배출된다.

실린더 헤드(120)의 배기가스 유로(121)에 있어서, 유입부(121I)는 배출부(121E) 보다 상대적으로 낮게 위치하며, 유입부(121I)는 정밀 가공되어 실린더 라이너(110)와 접하면서 실린더 헤드(120)가 위치하는 기준점을 형성하게 된다. 이때 워터자켓(130)의 상단면과 접하는 실린더 헤드(120)의 배출부(121E) 하단면은 워터자켓(130)의 상단면과 1~2mm의 갭(G)이 형성되도록 가공된다.

이와 같이 실린더 헤드(120)와 워터자켓(130)의 사이에 형성되는 갭(G)은 가공 오차범위보다 큰 수치로서 실린더 헤드(120)의 제작이 용이하다.

또한, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 워터자켓(130)의 상단면에는 유로(131)의 둘레를 따라 그루브(133)가 형성되며, 그루브(133)에는 갭(G)보다 높게 돌출되는 오링(135)이 위치한다. 따라서 워터자켓(130)의 상면에 실린더 헤드(120)를 안착하였을 때에 유로(121, 131)는 연통되며, 형성된 갭(G)은 오링(135)에 의해 폐쇄되어 배기가스의 배출이 차단된다.

한편, 실린더 라이너(110)의 상단면에는 실링 링(115)이 안착될 수 있는 링 홈(113)이 형성되며, 링 홈(113)에 실링 링(115)이 안착된 상태에서 실린더 헤드(120)가 장착되어 연소실(111) 내부를 완벽하게 밀폐할 수 있다.

아래에서는 연소실에서 발생한 배기가스의 유동에 관해 설명한다.

실링 링(115)에 의해 연소실(111)이 밀폐됨에 따라 연소실(111)에서 발생한 배기가스는 밸브(V)가 개방되면서 실린더 헤드(120)의 배기가스 유로(121)를 통해 배출된다. 유로(121)를 따라 이동한 배기가스는 워터자켓(130)으로 유입되며 갭(G)을 밀폐하는 오링(135)에 의해 배기가스의 배출이 차단된다. 이와 같이 갭(G)을 통한 배기가스의 배출을 차단함으로 대기오염을 방지할 수 있다.

앞서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 연소실 밀폐를 위한 엔진 구조는 연소실(111)의 밀폐를 위해 실린더 헤드(120)의 위치 기준점이 되는 실린더 라이너(110)의 상면을 기준으로 워터자켓(130)과 실린더 헤드(120)의 사이에 갭(G)을 형성되도록 의도적으로 가공함으로써, 연소실(111)의 밀폐성을 향상시키고 엔진의 구성 중 하나인 실린더 헤드(120) 및 워터자켓(130)의 가공이 용이하다는 장점이 있다. 더불어 갭(G)을 오링(135)으로 폐쇄하여 환경친화적이라는 장점이 있다.

한편, 앞서 설명한 본 발명에서는 그루브(133)가 워터자켓(130)에 형성된 것으로 설명하고 있으나, 갭(G)을 폐쇄하기 위해서 그루브(133)를 실린더 헤드(120)에 형성하고 실린더 헤드(120)에 형성된 그루브(133)에 오링(135)을 위치하여 배기가스의 배출을 차단할 수 있다.

110 : 실린더 라이너
111 : 연소실
113 : 링 홈
115 : 실링 링
120 : 실린더 헤드
121, 131 : 유로
130 : 워터자켓
133 : 그루브
135 : 오링
G : 갭
V : 밸브

Claims

연소실(111)을 형성하는 실린더 라이너(110)와, 실린더의 외측에 위치하는 워터자켓(130)과, 실린더 라이너의 상단면과 워터자켓의 상단면에 장착되며 내부에 형성된 유로(121)가 연소실과 워터자켓의 유로(131)를 연결하는 실린더 헤드(120)를 포함하는 엔진 구조로서,
실린더 라이너의 상면과 실린더 헤드 사이에 실링 링(115)이 위치하여 연소실(111)을 밀폐하고, 워터자켓의 상면과 실린더 헤드의 사이에는 갭(G)이 형성된 것을 특징으로 하는 엔진 구조.
제1항에 있어서,
상기 갭은 1mm 내지 2mm인 것을 특징으로 하는 엔진 구조.
제1항 또는 제2항에 있어서,
실린더 라이너의 상면에는 링 홈(113)이 형성되며, 링 홈에는 실링 링(115)이 위치하는 것을 특징으로 하는 엔진 구조.
제1항 또는 제2항에 있어서,
갭(G)이 형성된 부위에서 실린더 헤드(120) 저면의 유로(121) 둘레와 워터자켓(130) 상면의 유로(131) 둘레 중 어느 한 쪽에는 그루브(133)가 형성되고, 그루브(133)에는 오링(135)이 위치하여 실린더 헤드(120)에서 워터자켓(130)으로 유동하는 배기가스의 배출을 차단하는 것을 특징으로 하는 엔진 구조.