KR20160042846A - Cylinder head for a self-igniting internal combustion engine - Google Patents

Cylinder head for a self-igniting internal combustion engine Download PDF

Info

Publication number
KR20160042846A
KR20160042846A KR1020160040852A KR20160040852A KR20160042846A KR 20160042846 A KR20160042846 A KR 20160042846A KR 1020160040852 A KR1020160040852 A KR 1020160040852A KR 20160040852 A KR20160040852 A KR 20160040852A KR 20160042846 A KR20160042846 A KR 20160042846A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
cooling air
cylinder head
cooling
valve
discharge
Prior art date
Application number
KR1020160040852A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
랄프 핀테르나겔
만프레드 발렌타
Original Assignee
만 디젤 앤 터보 에스이
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 만 디젤 앤 터보 에스이 filed Critical 만 디젤 앤 터보 에스이
Publication of KR20160042846A publication Critical patent/KR20160042846A/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/24—Cylinder heads
    • F02F1/26—Cylinder heads having cooling means
    • F02F1/28—Cylinder heads having cooling means for air cooling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L3/00—Lift-valve, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces; Parts or accessories thereof
    • F01L3/22—Valve-seats not provided for in preceding subgroups of this group; Fixing of valve-seats
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L3/00—Lift-valve, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces; Parts or accessories thereof
    • F01L3/12—Cooling of valves
    • F01L3/16—Cooling of valves by means of a fluid flowing through or along valve, e.g. air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P1/00—Air cooling
    • F01P1/02—Arrangements for cooling cylinders or cylinder heads, e.g. ducting cooling-air from its pressure source to cylinders or along cylinders
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P1/00—Air cooling
    • F01P1/06—Arrangements for cooling other engine or machine parts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P1/00—Air cooling
    • F01P1/06—Arrangements for cooling other engine or machine parts
    • F01P1/08—Arrangements for cooling other engine or machine parts for cooling intake or exhaust valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/24—Cylinder heads
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/24—Cylinder heads
    • F02F1/42—Shape or arrangement of intake or exhaust channels in cylinder heads
    • F02F1/4264—Shape or arrangement of intake or exhaust channels in cylinder heads of exhaust channels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L2810/00—Arrangements solving specific problems in relation with valve gears
    • F01L2810/01—Cooling

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

A cylinder head (10) comprises: one or more discharge channels (12) which can be closed by a discharge valve (30); and a cooled air channel system which has one or more cooled air channels (41, 42) for supplying cooled air to the discharge valve. The cooled air channels of the cooled air channel system in the cylinder head are formed in a substantially linear and/or constant cross section, or in a continuously widened cross section. Therefore, the present invention decreases the temperature of the discharge valve.

Description

자기 점화 내연기관용 실린더 헤드{CYLINDER HEAD FOR A SELF-IGNITING INTERNAL COMBUSTION ENGINE}CYLINDER HEAD FOR A SELF-IGNITING INTERNAL COMBUSTION ENGINE

본 발명은 배출 밸브에 의해 폐쇄 가능한 배출 채널, 및 냉각된 공기 또는 다른 냉각 가스를 배출 밸브에 공급하기 위한 하나 이상의 냉각 공기 채널을 가진 냉각 공기 채널 시스템을 포함하는, 청구항 1의 전제부에 따른, 특히 자기 점화 내연기관용 실린더 헤드에 관한 것이다.The present invention relates to an exhaust gas recirculation system according to the preamble of claim 1, comprising a cooling air channel system having an exhaust channel closable by a discharge valve, and at least one cooling air channel for supplying cooled air or other cooling gas to the exhaust valve. And more particularly to a cylinder head for a self-ignition internal combustion engine.

연소시 내연기관에 생기는 배기 가스는 매우 높은 온도를 가질 수 있다. 내연기관의 배출 밸브를 흐르는 배기 가스는 부식성 환경을 형성하므로, 배출 밸브의 고온 부식 위험이 있다. 부식된 밸브는 엔진 손상을 초래할 수 있다.The exhaust gas generated in the internal combustion engine at the time of combustion can have a very high temperature. The exhaust gas flowing through the discharge valve of the internal combustion engine forms a corrosive environment, and there is a risk of high temperature corrosion of the discharge valve. Corroded valves can cause engine damage.

이러한 결과를 피하기 위해, 엔진은 종종 최대로 가능한 엔진 출력보다 더 작은 출력으로 작동된다. 또한, 높은 배출 밸브 온도를 피하기 위해, 밸브의 내부에서 순환하는 통상 액상의 냉각 매체에 의해 배출 밸브를 냉각하는 것이 공지되어 있다. 그러나, 이러한 해결책은 비교적 복잡하다. 적어도 배출 밸브의 시트 영역을 냉각할 수 있는 다른 가능성으로는, 밸브 시트의 내부 냉각이 공지되어 있다. 그러나, 이 변형예에서 밸브 콘과 관련한 냉각 효과는 비교적 작다.To avoid this result, the engine is often operated with an output that is less than the maximum possible engine output. It is also known to cool the discharge valve by means of a conventional liquid-phase cooling medium circulating inside the valve, in order to avoid a high discharge valve temperature. However, such a solution is relatively complicated. Another possibility that at least the seat area of the discharge valve can be cooled is the internal cooling of the valve seat. However, in this variation, the cooling effect associated with the valve cone is relatively small.

특허 DE 524 453은 연소실로부터 먼, 밸브 콘의 측면을 향하는 가스 제트에 의한 내연기관의 밸브 냉각을 개시한다. 냉각 가스 공급 장치는 밸브 근처에 밸브와 동축으로 링 챔버를 갖는다. 상기 링 챔버는 원주에 분포된, 밸브 콘을 향한 배출구들을 갖는다. 링 챔버는 실린더 헤드 내부에 또는 실린더 헤드 내에 배치된 장치 내에 배치될 수 있다.The patent DE 524 453 initiates valve cooling of the internal combustion engine by a gas jet directed to the side of the valve cone, far from the combustion chamber. The cooling gas supply has a ring chamber near the valve coaxially with the valve. The ring chamber has outlets towards the valve cone, distributed in the circumference. The ring chamber may be disposed within the cylinder head or within a device disposed within the cylinder head.

특허 출원 DE 34 25 301은 밸브 시트를 둘러싸는 공냉식 인서트를 개시한다. 인서트의 외주에는 밸브와 동축으로 링 챔버가 배치된다. 인서트는 또한 내주에 분포된 배출구들을 가지며, 상기 배출구들은 링 챔버로부터 나온 냉각 공기를 밸브 콘에 제공한다.The patent application DE 34 25 301 discloses an air-cooled insert surrounding a valve seat. On the outer periphery of the insert, a ring chamber is disposed coaxially with the valve. The insert also has outlets distributed in the inner circumference, the outlets providing cooling air from the ring chamber to the valve cone.

연소실로부터 먼, 밸브 콘의 측면을 냉각하기 위한 상기 공지된 장치는 실린더 헤드 내부에 항상 수집 챔버 또는 분기를 갖는다. 이로 인해, 한편으로는 공기 공급 시스템의 큰 표면이 주어짐으로써, 냉각 공기가 이미 실린더 헤드 하우징에 의해 가열된다. 다른 한편으로는, 밸브 표면에 공급되기 전에 냉각 공기의 가열을 증가시키는 공기 난류, 특히 역류가 생긴다. 이로 인해, 얻어지는 냉각 효과가 떨어진다.The known device for cooling the side of the valve cone, far from the combustion chamber, always has a collection chamber or branch inside the cylinder head. Due to this, on the one hand, a large surface of the air supply system is provided, so that the cooling air is already heated by the cylinder head housing. On the other hand, air turbulence, especially backwash, is generated which increases the heating of the cooling air before it is supplied to the valve surface. As a result, the obtained cooling effect is reduced.

본 발명의 과제는 상기 선행 기술을 기초로, 선행 기술의 단점을 갖지 않으며 배출 밸브의 온도를 감소시키기 위해 사용되는, 간단한 디자인의 냉각 공기 시스템을 포함하는 실린더 헤드를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a cylinder head including a cooling air system of simple design, which has no drawbacks of the prior art and is used to reduce the temperature of the discharge valve, based on the prior art.

상기 과제는 청구항 1의 전제부에 따른 실린더 헤드가 청구항 1의 특징들을 포함함으로써 해결된다. 바람직한 실시예들은 종속 청구항들에 제시된다.The above problem is solved by the cylinder head according to the preamble of claim 1 including the features of claim 1. Preferred embodiments are set forth in the dependent claims.

본 발명에 따른 실린더 헤드는 하나 이상의 배출 채널을 가지며, 상기 배출 채널은 배출 밸브에 의해 폐쇄 가능하다. 실린더 헤드는 또한, 냉각 가스, 특히 냉각된 공기를 배출 밸브에 공급하기 위한 하나 이상의 냉각 공기 채널을 가진 냉각 공기 채널 시스템을 포함한다.A cylinder head according to the present invention has one or more discharge channels, the discharge channel being closable by a discharge valve. The cylinder head also includes a cooling air channel system having at least one cooling air channel for supplying cooling gas, particularly cooled air, to the drain valve.

본 발명의 제1 실시예에 따라 실린더 헤드 내 냉각 공기 채널 시스템의 냉각 공기 채널들은 실질적으로 선형으로 형성된다. 이로 인해, 냉각 가스의 우회에 의해 생기는 유동 손실, 및 냉각 공기 채널의 길이에 비례해서 증가하는 마찰 손실이 최소화된다. 냉각 공기 채널의 선형 디자인에서는 바람직하게 냉각 공기가 배출 밸브로 직접 공급된다. 따라서, 냉각 공기가 뜨거운 실린더 헤드 표면을 따라 흐를 때 상기 냉각 공기로의 열 전달이 최소화된다.The cooling air channels of the cooling air channel system in the cylinder head according to the first embodiment of the present invention are formed substantially linear. As a result, the flow loss caused by the bypass of the cooling gas and the friction loss increasing in proportion to the length of the cooling air channel are minimized. In the linear design of the cooling air channels, the cooling air is preferably supplied directly to the discharge valve. Thus, heat transfer to the cooling air is minimized when cooling air flows along the hot cylinder head surface.

채널 횡단면의 변화, 특히 갑작스런 변화는 흐르는 매체의 난류 및/또는 축적을 야기한다. 이러한 디자인에서, 본 경우 체류 지속 시간 및 냉각 공기와 실린더 헤드 표면과의 접촉이 커지고, 이는 냉각 가스를 가열시켜 냉각 능력을 떨어뜨린다.Changes in the channel cross section, especially sudden changes, cause turbulence and / or accumulation of the flowing medium. In this design, the residence time in this case and the contact between the cooling air and the surface of the cylinder head become large, which heats the cooling gas to lower the cooling ability.

본 발명의 제2 실시예에 따라, 실린더 헤드 내 냉각 공기 채널 시스템의 냉각 공기 채널들은 실질적으로 변하지 않는 횡단면으로 형성된다. 이로 인해, 특히 횡단면 변화로 인해 나타나는 유동 손실이 감소한다.According to a second embodiment of the present invention, the cooling air channels of the cooling air channel system in the cylinder head are formed in a substantially unchanging cross-section. This leads to a reduction in flow losses, especially due to transverse section changes.

본 발명의 제3 실시예에 따라, 실린더 헤드 내 냉각 공기 채널 시스템의 냉각 공기 채널들은 연속적으로 커지는 횡단면으로 형성된다. 이로 인해, 갑작스런 횡단면 변화시 생기는 유동 손실이 방지된다. 동시에, 이로 인해 냉각 효과를 증대시키는 노즐 효과가 얻어질 수 있다.According to a third embodiment of the present invention, the cooling air channels of the cooling air channel system in the cylinder head are formed in a continuously increasing transverse section. This prevents flow losses that occur during sudden cross-sectional changes. At the same time, a nozzle effect that increases the cooling effect can be obtained.

본 발명의 제1 실시예는 전술한 장점들을 통합하기 위해 제2 또는 제3 실시예와 조합될 수 있다.The first embodiment of the present invention can be combined with the second or third embodiment to incorporate the advantages described above.

냉각 공기 채널 시스템의 냉각 공기 채널들에 의해, 냉각 가스, 특히 냉각 공기가 배출 채널 내로 유입되고, 상기 냉각 가스는 거기서 연소실로부터 먼, 배출 밸브의 단부에 작용한다. 배출 밸브, 특히 높은 열 부하를 받는 밸브 콘의 냉각은 밸브의 표면에서 직접 이루어지므로, 특히 고온 부식과 관련해서 매우 바람직한 위치에서 이루어진다.By means of the cooling air channels of the cooling air channel system, a cooling gas, in particular cooling air, is introduced into the exhaust channel, where the cooling gas acts on the end of the exhaust valve, remote from the combustion chamber. Cooling of the discharge valve, especially the valve cone under high heat load, takes place directly at the surface of the valve and is therefore particularly advantageous in relation to high temperature corrosion.

냉각 매체로는 바람직하게 급기가 사용된다. 본 발명과 관련해서, 냉각 매체는 일반적으로 공기라 한다. 본 발명에 따른 효과를 얻기 위해, 다른 가스 또는 가스 혼합물이 사용될 수도 있다.As the cooling medium, an air supply is preferably used. In the context of the present invention, the cooling medium is generally referred to as air. To obtain the effect according to the invention, other gases or gas mixtures may be used.

냉각 공기 또는 냉각 가스는 바람직하게 내연기관의 터보 과급기의 급기 채널과 직접 연결된 공급 시스템을 통해 외부로부터 실린더 헤드 내로 유입될 수 있고 및/또는 냉각 공기 채널 시스템과 유입 채널과의 연결부를 통해 유입될 수 있다. 이러한 디자인에서, 공기는 추가 압력 공급 없이 유입 채널로부터 배출 채널로 안내된다.The cooling air or cooling gas can be introduced into the cylinder head from the outside through a supply system which is preferably connected directly with the supply channel of the turbocharger of the internal combustion engine and / or can be introduced through the connection between the cooling air channel system and the inlet channel have. In this design, air is directed from the inlet channel to the outlet channel without additional pressure supply.

본 발명에 따른 냉각 공기 채널 시스템은 하나 이상의, 바람직하게는 다수의 냉각 공기 채널을 포함하고, 상기 냉각 공기 채널들은, 그들을 통해 흐르는 냉각 공기 흐름이 배출 채널의 구조 및 배출 밸브의 냉각 수요에 따라 배출 밸브에 작용하도록, 형성되고 배치된다.The cooling air channel system according to the present invention comprises one or more, preferably a plurality of, cooling air channels, wherein the cooling air channels are arranged such that the cooling air flow flowing therethrough is discharged according to the structure of the discharge channel and the cooling demand of the discharge valve Are formed and arranged to act on the valve.

배출 밸브는 통상 열 부하를 받는 여러 영역을 갖는다. 실린더 헤드 내에 안내되며 밸브 트레인에 의해 제어되는, 밸브 베이스는 밸브 트레인에 있는 낮은 열 부하를 받는 영역으로부터 심한 열 부하를 받는 밸브 콘 연장부까지 연장된다. 밸브 베이스와 밸브 콘 사이에서 접합되는 2체형 또는 다체형 밸브에서는, 상기 접합 지점에서 너무 큰 열 부하를 피하는 것이 중요하다. 밸브 콘은 비교적 큰 질량을 가지며, 이는 이 부분에서 심한 축열을 일으킨다. 밸브 콘의 비교적 작은 표면으로 인해 열 방출은 감소한다. 밸브의 시트 영역에는 특히 연소 가스의 배출 동안 매우 높은 온도가 주어진다. 폐쇄된 상태에서 상기 시트 영역은 상기 높은 온도를 대부분 냉각된 밸브 시트를 통해 실린더 헤드로 전달한다.The discharge valve typically has several areas that are subjected to heat load. The valve base, which is guided in the cylinder head and controlled by the valve train, extends from the area under the low heat load in the valve train to the valve cone extension receiving the severe heat load. In a two-body or multi-body valve that is joined between the valve base and the valve cone, it is important to avoid too large a heat load at the junction. The valve cone has a relatively large mass, which causes severe heat storage at this part. Heat release is reduced due to the relatively small surface of the valve cone. The seat area of the valve is given a very high temperature, especially during the discharge of the flue gas. In the closed state, the sheet region conveys the high temperature to the cylinder head through the mostly cooled valve seat.

냉각 공기 채널 시스템은 실린더 헤드의 디자인에 매칭되는 것이 바람직하다. 이러한 매칭의 기준은 특히 워터 재킷 구조 또는 필요한 밸브 냉각이다. 바람직하게는 적합하게 형성되어 배치된 냉각 공기 채널들로부터 나온 냉각 가스가 특히 배출 밸브의 높은 열 부하를 받는 영역들 및/또는 예컨대 밀봉 목적을 위해 더 높은 치수 정확도를 가져야 하기 때문에 작은 온도 변동에 노출되어야 하는 영역들에 작용한다. 이러한 영역들은 전술한 바와 같이 특히 밸브 시트, 밸브 콘 및/또는 밸브 내 접합 지점을 포함할 수 있다.The cooling air channel system is preferably matched to the design of the cylinder head. The criteria for this matching is in particular the water jacket construction or required valve cooling. Preferably, the cooling gas from suitably formed and arranged cooling air channels is exposed to small temperature fluctuations, especially because of the high dimensional accuracy of the discharge valves and / or for example sealing purposes. To the regions where it should be. These regions may include, in particular, valve seat, valve cone and / or junction in valve as described above.

냉각 공기 채널들은 예컨대 절삭 제조 공정, 예컨대 드릴링에 의해 형성될 수 있거나 또는 실린더 헤드의 원 성형(original shaping)시 이미 예컨대 함께 성형될 수 있다.The cooling air channels may be formed, for example, by a cutting manufacturing process, such as drilling, or may be already molded, for example, together with the original shaping of the cylinder head.

냉각 공기 채널로부터 배출 채널로의 냉각 공기 배출 영역에서, 냉각 공기 흐름에 영향을 주기 위해 채널의 횡단면을 연속적으로 확대하는 것이 바람직하다. 이렇게 해서 생긴 확산기는 배출되는 냉각 공기 흐름의 횡단면을 확대시킨다. 이러한 디자인에 의해 예컨대 큰 표면의 균일한 냉각이 이루어질 수 있다.In the region of the cooling air exhaust from the cooling air channel to the outlet channel, it is desirable to continuously enlarge the cross-section of the channel to affect the cooling air flow. The resulting diffuser enlarges the cross-section of the cooling air flow being vented. By such a design, uniform cooling of, for example, a large surface can be achieved.

본 발명의 개선예에서, 냉각 공기 채널 시스템의 냉각 공기 채널들은 상이한 냉각 공기 체적 흐름을 배출 채널 내로 안내한다. 이로 인해, 예컨대 냉각 공기 흐름이 배출 밸브에 부딪치는 속도, 그에 따라 냉각 능력이 조절될 수 있다. 또한, 조정된 체적 흐름에 의해 유동의 범위가 변경될 수 있다.In an improvement of the present invention, the cooling air channels of the cooling air channel system direct different cooling air volume flows into the exhaust channel. This allows, for example, the rate at which the cooling air flow hits the discharge valve, and hence the cooling capacity. Further, the range of the flow can be changed by the adjusted volume flow.

얻어질 수 있는 냉각 효과에 대한 확실한 영향은 냉각 공기 채널 출구를 배출 채널 내 배출 밸브에 대한 그 기하학적 위치와 관련해서 배치한 결과이다. 배출 밸브의 원주에 걸쳐 가능한 균일한 냉각 효과가 얻어지도록 하기 위해, 냉각 공기 채널 시스템의 냉각 공기 채널들이 배출 밸브의 축 방향으로 상이한 높이에 배치되는 것이 바람직하다. 냉각 공기 채널들의 배치는 바람직하게는 밸브 콘 또는 밸브 베이스에서 필요한 냉각 능력에 맞춰진다. 바람직하게는, 다수의 냉각 공기 채널들이 배출 밸브의 축에 대해 방사 방향으로 분포 배치되고 및/또는 소정 냉각 능력을 얻기 위해 상이한 유입 각을 갖는다.The definitive effect on the cooling effect that can be obtained is the result of placing the cooling air channel outlet in relation to its geometrical position with respect to the discharge valve in the discharge channel. It is preferred that the cooling air channels of the cooling air channel system are arranged at different heights in the axial direction of the discharge valve so as to obtain a possible uniform cooling effect over the circumference of the discharge valve. The arrangement of the cooling air channels is preferably adapted to the required cooling capacity in the valve cone or valve base. Preferably, a plurality of cooling air channels are radially distributed with respect to the axis of the discharge valve and / or have different inlet angles to achieve a given cooling capability.

전술한 특징들은 바람직하게는 서로 조합될 수 있다. 따라서, 냉각 공기 채널 시스템의 냉각 공기 채널들이 배출 밸브의 축 방향으로 상이한 높이에 배치됨으로써, 실린더 헤드의 설계시 디자인 자유도가 커지거나 또는 제조가 용이해질 수 있다. 균일한 냉각을 달성하기 위해, 밸브의 냉각될 영역으로부터 더 멀리 떨어진, 냉각 공기 채널들이 특히 더 높은 유동 속도로 더 많은 냉각 가스 체적 흐름을 안내할 수 있다.The aforementioned features may preferably be combined with one another. Accordingly, the cooling air channels of the cooling air channel system are arranged at different heights in the axial direction of the discharge valve, so that the degree of freedom in designing the cylinder head can be increased, or manufacturing can be facilitated. To achieve uniform cooling, the cooling air channels, further from the area to be cooled of the valve, can guide more cooling gas volume flow, especially at higher flow rates.

실린더 헤드와 배출 밸브의 시트 영역 사이에서 밸브 시트의 높은 열 부하로 인해, 배출 채널 내에는 종종 별도의 고강도 부재들, 예컨대 밸브 시트 링들, 또는 배출 채널을 부분적으로 한정하는 인서트들이 배치된다. 바람직하게는 상기 방식의 인서트를 통해 냉각 공기 채널들이 연장되지 않는데, 그 이유는 매우 높은 열 부하를 받는 상기 영역을 통해 흐를 때 냉각 공기가 심하게 가열됨으로써 냉각 효과가 감소할 것이기 때문이다. 그 대신, 이러한 인서트가 배치된 본 발명에 따른 실린더 헤드 내의 냉각 공기 채널들은 바람직하게는 실린더 헤드 자체에, 특히 실린더 헤드 하우징에 형성된다. 이는 제조를 간소화시킨다.Owing to the high heat load of the valve seat between the cylinder head and the seat area of the discharge valve, inserts are often placed in the discharge channel, which partly define separate high strength members, such as valve seat rings, or discharge channels. Preferably, the cooling air channels do not extend through the insert in this manner, as the cooling effect will be reduced by intense heating of the cooling air as it flows through the region subjected to very high heat loads. Instead, the cooling air channels in the cylinder head according to the invention in which such inserts are arranged are preferably formed in the cylinder head itself, in particular in the cylinder head housing. This simplifies manufacturing.

바람직하게, 냉각 공기 채널 시스템의 냉각 공기 채널들은 내연기관의 터보 과급기의 급기 채널과 연결된다. 냉각 공기가 냉각 공기 채널 시스템에 바람직하게는 연속적으로 공급됨으로써, 배출 밸브는 연소실 내의 작동 사이클과 관계없이 연속적으로 냉각된다.Preferably, the cooling air channels of the cooling air channel system are connected to the supply channels of the turbocharger of the internal combustion engine. As the cooling air is preferably continuously supplied to the cooling air channel system, the discharge valve is continuously cooled regardless of the operating cycle in the combustion chamber.

실린더 헤드 내의 본 발명에 따른 냉각 공기 채널 시스템은 구조상 그리고 제조 기술상 간단한 해결책이다. 이로 인해 배출 밸브의 냉각이 개선되기 때문에, 내연기관의 작동 온도를 높이는 것이 가능하고, 따라서 개선된 연소와 관련한 더 높은 엔진 출력이 얻어질 수 있다. 또한, 본 발명에 따라 구현된 실린더 헤드에서 밸브 콘의 작동 지속 시간도 연장될 수 있는데, 그 이유는 배출 밸브 후면에서 낮은 표면 온도로 인해 고온 부식의 위험이 감소하기 때문이다.The cooling air channel system according to the invention in a cylinder head is a simple solution in terms of construction and manufacturing. Because of this, cooling of the discharge valve is improved, it is possible to increase the operating temperature of the internal combustion engine, and therefore a higher engine output associated with improved combustion can be obtained. In addition, the operating duration of the valve cone in the cylinder head embodied in accordance with the invention can also be extended because the lower surface temperature at the back of the discharge valve reduces the risk of high temperature corrosion.

본 발명에 따른 실린더 헤드는 선행 기술의 단점을 갖지 않으며 배출 밸브의 온도를 감소시키기 위해 사용되는 간단한 디자인의 냉각 공기 시스템을 포함한다.The cylinder head according to the present invention does not have the disadvantages of the prior art and includes a simple design cooling air system used to reduce the temperature of the discharge valve.

도 1은 본 발명에 따른 실린더 헤드 실시예의 배출 밸브를 가진 배출 채널의 단면도.1 is a sectional view of a discharge channel with a discharge valve in a cylinder head embodiment according to the invention;

본 발명의 다른 장점들, 특징들 및 적용 가능성들은 도면과 관련한 하기설명에 제시된다.Other advantages, features, and applicability of the present invention are set forth in the following description with reference to the drawings.

도 1에는 배출 채널(12)의 영역에서 단면도로 도시된, 본 발명에 따른 실린더 헤드(10)의 예시적 실시예가 나타난다. 도시된 상태에서, 배출 밸브(30)의 시트 영역(31)은 밸브 시트에 놓인다. 따라서, 배출 채널은 폐쇄되어 있다. 밸브는 시트 영역(31)과 더불어 밸브 콘(32) 및 밸브 베이스(33)를 포함하며, 상기 밸브 베이스(33)는 실린더 헤드 내의 배출 채널 외부에 지지된다. 1 shows an exemplary embodiment of a cylinder head 10 according to the present invention, shown in cross-section in the region of the discharge channel 12. In the illustrated state, the seat area 31 of the discharge valve 30 is placed on the valve seat. Thus, the discharge channel is closed. The valve includes a valve cone 32 and a valve base 33 together with the seat area 31 and the valve base 33 is supported outside the exhaust channel in the cylinder head.

실린더 헤드(10) 자체는 부분적으로만 도시된 워터 재킷(13) 내에서 순환하는 냉각수에 의해 냉각된다. 밸브 시트는 실린더 헤드(10) 내에 배치된 별도의 밸브 시트 링(인서트)(14)으로 형성되고, 상기 밸브 시트 링도 수냉된다.The cylinder head 10 itself is cooled by the cooling water circulating in the water jacket 13 shown only partially. The valve seat is formed by a separate valve seat ring (insert) 14 disposed in the cylinder head 10, and the valve seat ring is also water cooled.

도시된 실시예에서 냉각 공기 채널 시스템은 2개의 냉각 공기 채널(41, 42)을 포함하고, 상기 냉각 공기 채널들은 드릴링에 의해 실린더 헤드(10) 내에, 상기 채널들이 상기 실린더 헤드를 선형으로 통과하도록 형성된다. 냉각 공기 채널들(41, 42)은 밸브(33)에 차가운 공기를 공급한다.In the illustrated embodiment the cooling air channel system comprises two cooling air channels 41 and 42 which are arranged in the cylinder head 10 by drilling so that the channels pass linearly through the cylinder head . The cooling air channels 41, 42 supply cold air to the valve 33.

2개의 냉각 공기 채널들은 배출 냉각 공기 제트가 높은 열 부하를 받는 밸브 콘(32) 상에 직접 부딪치도록 배치된다. 공기 유동의 진행은 도 1에 화살표(51 또는 52)로 표시된다.The two cooling air channels are arranged such that the exhaust cooling air jet hits directly on the valve cone 32 subject to a high heat load. The progress of the air flow is indicated by arrow 51 or 52 in Fig.

디자인의 이유로, 특히 워터 재킷(13)의 최적 배치 및 형성을 위해, 그리고 제조를 간소화하기 위해, 냉각 공기 채널 시스템의 2개의 냉각 공기 채널들(41, 42)이 배출 밸브(30)의 행정 방향으로 상이한 위치에 배치된다. 밸브 콘의 균일한 작용을 위해, 밸브 콘으로부터 더 멀리 떨어진 냉각 공기 채널(41)이 배출 밸브의 행정 방향과 예각을 형성하므로, 냉각 공기는 더 큰 충격으로 수직 방향으로 밸브 콘에 부딪친다. 도시되지 않은 개선예에서, 냉각 공기 채널(41)은 배출 밸브(31)의 방향으로 약간 원추형으로 개방된다. 이로 인해 생긴 노즐 효과에 의해, 냉각 공기가 행정 방향으로 상이한 위치에 배치된 냉각 공기 채널 출구를 통해 바람직하게 공급된다.For reasons of design, in particular for optimum positioning and formation of the water jacket 13, and for simplifying the manufacture, the two cooling air channels 41, 42 of the cooling air channel system are arranged in the direction of stroke of the discharge valve 30 As shown in FIG. For a uniform action of the valve cone, the cooling air channel 41 farther away from the valve cone forms an acute angle with the stroke direction of the discharge valve, so that the cooling air strikes the valve cone in the vertical direction with greater impact. In an improvement, not shown, the cooling air channel 41 opens slightly conically in the direction of the discharge valve 31. Due to the nozzle effect caused by this, the cooling air is preferably supplied through the cooling air channel outlet disposed at different positions in the direction of the stroke.

또한, 유입 냉각제 흐름에 의해 배출 채널(12)에 야기된 공기 난류는 밸브 콘으로부터 냉각 공기로의 열 전달을 증가시키고, 상기 냉각 공기는 배출 채널을 통해 실린더 헤드를 벗어난다.Air turbulence caused by the inlet coolant flow in the outlet channel 12 also increases heat transfer from the valve cone to the cooling air, which leaves the cylinder head through the outlet channel.

10: 실린더 헤드
12: 배출 채널
13: 워터 재킷
14: 밸브 시트 링
30: 배출 밸브
31: 시트 영역
32: 밸브 콜
33: 밸브 베이스
41, 42: 냉각 공기 채널
51, 52: 화살표10: Cylinder head
12: Discharge channel
13: Water jacket
14: Valve seat ring
30: Discharge valve
31: sheet area
32: Valve call
33: Valve base
41, 42: cooling air channel
51, 52: arrow

Claims (7)

실린더 헤드(10)로서,
배출 밸브(30)에 의해 폐쇄 가능한 하나 이상의 배출 채널(12); 및
냉각 가스를 상기 배출 밸브(30)에 공급하기 위한 하나 이상의 냉각 공기 채널(41, 42)을 가진 냉각 공기 채널 시스템을 포함하는 실린더 헤드에 있어서,
상기 실린더 헤드(10) 내 상기 냉각 공기 채널 시스템의 상기 냉각 공기 채널들(41, 42)은 선형으로, 또는 동일하게 유지되거나 연속적으로 커지는 횡단면으로 형성되며,
상기 냉각 공기 채널 시스템의 상기 냉각 공기 채널들(41, 42)은 터보 과급기의 급기 채널 또는 내연기관의 유입 채널과 통하는 것을 특징으로 하는 실린더 헤드.As the cylinder head 10,
One or more discharge channels (12) closable by a discharge valve (30); And
1. A cylinder head comprising a cooling air channel system having at least one cooling air channel (41, 42) for supplying a cooling gas to the discharge valve (30)
The cooling air channels (41, 42) of the cooling air channel system in the cylinder head (10) are formed linearly, or in the same or a continuously increasing cross section,
Wherein the cooling air channels (41, 42) of the cooling air channel system communicate with an inlet channel of the turbocharger or an inlet channel of the internal combustion engine. 제1항에 있어서, 상기 냉각 공기 채널들(41, 42)은 상기 배출 채널(12)로의 배출 영역에서 확대되는 것을 특징으로 하는 실린더 헤드.2. A cylinder head according to claim 1, characterized in that the cooling air channels (41, 42) are enlarged in the discharge region to the discharge channel (12). 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 배출 채널(12)을 부분적으로 한정하는 인서트(14)가 상기 실린더 헤드(10) 내에 배치되고, 상기 냉각 공기 채널 시스템의 상기 냉각 공기 채널들(41, 42)이 상기 실린더 헤드(10) 자체 내에 형성되는 것을 특징으로 하는 실린더 헤드.3. A system according to claim 1 or 2, characterized in that an insert (14) partially defining the discharge channel (12) is arranged in the cylinder head (10) and the cooling air channels 42) is formed in the cylinder head (10) itself. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 냉각 공기 채널 시스템의 2개 이상의 냉각 공기 채널들(41, 42)은 상기 배출 밸브(30)의 행정 방향으로 상이한 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 실린더 헤드.3. A cooling system according to claim 1 or 2, characterized in that two or more cooling air channels (41, 42) of the cooling air channel system are arranged at different positions in the stroke direction of the discharge valve (30) . 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 냉각 공기 채널 시스템의 2개 이상의 냉각 공기 채널들(41, 42)은 상기 배출 밸브(30)의 행정 방향과 상이한 각도를 형성하는 것을 특징으로 하는 실린더 헤드.3. A cooling system according to claim 1 or 2, characterized in that two or more cooling air channels (41, 42) of the cooling air channel system form an angle different from the stroke direction of the discharge valve (30) . 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 냉각 공기 채널 시스템의 2개 이상의 냉각 공기 채널들(41, 42)은 상이한 냉각 공기 체적 흐름을 상기 배출 채널(12) 내로 안내하는 것을 특징으로 하는 실린더 헤드.3. A cooling system according to claim 1 or 2, characterized in that two or more cooling air channels (41,42) of the cooling air channel system direct different cooling air volume flows into the discharge channel (12) . 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 냉각 가스는 내연기관의 작동 사이클과 관계없이 상기 배출 밸브(30)에 공급되는 것을 특징으로 하는 실린더 헤드.3. The cylinder head according to claim 1 or 2, wherein the cooling gas is supplied to the discharge valve (30) irrespective of the operating cycle of the internal combustion engine.
KR1020160040852A 2008-12-09 2016-04-04 Cylinder head for a self-igniting internal combustion engine KR20160042846A (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102008061194A DE102008061194A1 (en) 2008-12-09 2008-12-09 Cylinder head for a self-igniting internal combustion engine
DE102008061194.8 2008-12-09

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090103549A Division KR20100066350A (en) 2008-12-09 2009-10-29 Cylinder head for a self-igniting internal combustion engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20160042846A true KR20160042846A (en) 2016-04-20

Family

ID=41263497

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090103549A KR20100066350A (en) 2008-12-09 2009-10-29 Cylinder head for a self-igniting internal combustion engine
KR1020160040852A KR20160042846A (en) 2008-12-09 2016-04-04 Cylinder head for a self-igniting internal combustion engine

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090103549A KR20100066350A (en) 2008-12-09 2009-10-29 Cylinder head for a self-igniting internal combustion engine

Country Status (5)

Country Link
JP (1) JP2010138900A (en)
KR (2) KR20100066350A (en)
CN (1) CN101749141A (en)
DE (1) DE102008061194A1 (en)
FI (1) FI124258B (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104100405A (en) * 2014-06-30 2014-10-15 司长松 Double-valve mechanism of internal combustion engine
DE102016116802A1 (en) 2016-09-08 2018-03-08 Man Diesel & Turbo Se Internal combustion engine

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB277924A (en) * 1926-06-22 1927-09-22 Richard William Bailey Improvements in or relating to gas and oil power plant
DE524453C (en) 1929-05-24 1931-05-07 E H Hugo Junkers Dr Ing Valve cooling for internal combustion engines
CH199276A (en) * 1937-08-07 1938-08-15 Sulzer Ag Internal combustion engine with exhaust valve, in particular with an increase in performance through charging.
US2967518A (en) * 1959-11-06 1961-01-10 Caterpillar Tractor Co Engine exhaust valve cooling means
DE1257487B (en) * 1962-09-07 1967-12-28 Maschf Augsburg Nuernberg Ag Device for cooling the inner wall of the outlet duct of an air-compressing, valve-controlled internal combustion engine
DE2932905A1 (en) * 1979-08-14 1981-04-09 Teledyne Industries, Inc., Los Angeles, Calif. Air cooled exhaust valve - is mounted in housing which has pressurised air flowing through fluid passageway along valve stem
DE3425301A1 (en) 1984-07-10 1986-01-23 Klöckner-Humboldt-Deutz AG, 5000 Köln Cooling arrangement for a charge cycle valve of an internal combustion engine
JPH0612745U (en) * 1992-07-20 1994-02-18 株式会社豊田自動織機製作所 Cylinder head with exhaust valve cooling hole

Also Published As

Publication number Publication date
FI20096082A0 (en) 2009-10-21
JP2010138900A (en) 2010-06-24
CN101749141A (en) 2010-06-23
KR20100066350A (en) 2010-06-17
FI20096082A (en) 2010-06-10
FI124258B (en) 2014-05-30
DE102008061194A1 (en) 2010-06-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9534526B1 (en) Apparatuses for cooling exhaust components of marine engines
US9562493B2 (en) Cooling structure for cylinder head
KR20120091217A (en) Turbine casing of an exhaust-gas turbocharger
US20060201661A1 (en) Egr cooler
KR102395302B1 (en) Cylinder head with intergeated exhaust manifold and engine cooling system having the same
JP2006342799A (en) Internal combustion engine
JP4204057B2 (en) Cooling device for pilot fuel injection valve for gas engine
CN103080520B (en) Coolant jacket for a liquid-cooled cylinder head
CN102213128A (en) Internal combustion engine with thermoelectric generator
KR20160042846A (en) Cylinder head for a self-igniting internal combustion engine
US20120079820A1 (en) Exhaust Gas Routing Device for an Internal Combustion Engine Having a Thermoelectrical Generator
US9816395B2 (en) Turbine housing
US20080245502A1 (en) Heat Exchanger
US7963461B2 (en) Fuel injection nozzle
JP2005273512A (en) Egr cooler for engine
US7191769B2 (en) Internal combustion engine having two-stage exhaust-driven supercharger and charge air cooling between low pressure and high pressure compressors
JP5055467B2 (en) Apparatus for injecting water or steam into working medium of gas turbine equipment
CN111148961B (en) Exhaust gas heat exchanger
JP5494357B2 (en) Cooling device for internal combustion engine
CN208024453U (en) Small-sized single cylinder water-cooled diesel engine
JP2016070654A (en) Apparatus for supplying coolant to heat exchanger, particularly for exhaust gas cooler of internal combustion engine of motor vehicle
JP4755953B2 (en) EGR cooler
JP2006307804A (en) Engine provided with supercharger
EP3710688B1 (en) Powertrain with improved pollutant removal system
JP6499783B1 (en) Cylinder head cooling structure, cylinder head having cooling structure

Legal Events

Date Code Title Description
A107 Divisional application of patent
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application