KR820002236B1 - 내연기관용 실린더 헤드 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

내연기관용 실린더 헤드

제1도는 연소실 측면으로 부터 도시된 본 발명에 따른 실린더헤드의 평면도.

제2도는 제1도에 따른 실린더헤드를 통한 단면 II-II에 의한 단면도.

제3도는 연소실 측면으로 부터 도시된 다른 구성의 열전도 시일드의 평면도.

제4도는 제3도에서 도시된 열전도 시일드의 측면도.

본 발명은 연소실에 대해 판에 의하여 보호되는 밸브시이트링 사이의 다리부와 그 연소실 단(端)에 밸브 시이트 링을 설치한 적어도 두개의 가스 변화구를 가진 내연기관용 실린더 헤드에 관한 것이다.

잘 알려졌듯이, 내연기관의 실린더헤드는 높은 열교번응력을 받는다. 아마도 가장 높은 응력점은 단지 공간때문에 좁게된 두개의 가스 변환구 사이의 다리부이고 많은 경우에 충분하게 냉각되지 못한다. 실린더 헤드의 불가피한 비균일 가열의 결과로, 실린더 헤드의 냉각된 원주부에 의해 팽창되는 것을 방지하나 다리부를 형성하는 재료가 팽창하기 때문에 높은 압축응력이 이러한 다리부 영역에서 발생하는 것을 모면할 수 없다. 그 결과, 다리부 영역의 뒤엎음은 소성범위속으로 까지도 발생한다. 계속해서 냉각되는 동안에, 압축응력은 냉각조건에서 앞의 뒤엎음에 의한 소성 범위속의 인장 응력에 의하여 결과적으로 되돌려 지도록 지난 후에 계속적인 작업 동안에 발생하는 초기 크랙은 실린더 헤드를 쓸모없게 만들뿐 아니라, 수냉각엔진의 경우와 같이, 실린더내부로 물이 들어옴으로 해서 엔진의 완전한 파괴를 일으키는 관통 크랙으로 발전하게 된다.

더구나, 엔진의 변화되는 부하범위에서 발생되는 응력은 기술된 열응력에 중첩된다. 더우기, 다리부 영역은 배기구가 인입구의 것과 비교하여 상당히 높은 온도를 얻기 때문에 보통때와 같이 배출밸브가 인입 밸브와 인접해서 배열될때 부가적 응력을 받는다. 두 밸브 사이의 다리부속에 크랙의 형성을 방지하기 위해, 연소실과 마주보는 실린더헤드 바닥의 면적부에 실린더 헤드 바닥 중심과 같은 깊이의 대략 반 정도인 좁은 팽창 틈새를 마련하는 것이 제의되어 왔다. 이 결과로, 표면에서의 응력은 보정되었으나, 이러한 팽창틈새를 연소가 어려운 찌꺼기로 가득 채워지고 짧은 기간후에는 비효과적이 되는 것이 발견됐다. 이것과 별개로, 팽창틈새의 계곡속에서 크랙의 형성을 완전하게 제거시키는 것은 아직 불가능했다.

특허 제1001 860호에 따르면 기술된 평창틈새는 실린더 헤드속에서 금속결합밀이 끼둬넣어지는 판 금속구조물로 채워졌다. 이것은 틈새를 채워짐에서 방지시키는 반면에 계곡속의 크랙의 혈성을 제거하는데 실패하였다. 팽창틈새의 계곡속에서 비교적 작은 반경을 가진 판금속부 또는 구조물의 테두리붙임은 이러한 것을 변하시키는데 실패하였다.

같은 생각을 따라서, 독일특허 제1294093호는 그들 이곡의 팽창틈새가 실린더 끝에서 실린더의 세로축에 직각으로 놓여진 평면에 대칭인 약간 오목한 원호와 조화를 이루는 장치를 개발했다. 다시 말해서, 팽창틈새는 응력들이 적당한 길이를 넘는 방향의 어떤 우발적인 변화 없이 이러한 일반적인 방향으로 계속 작동하는 평면으로 유사하게 변하여 제작된다. 판 금속부와 일직선인 T형 또는 각(角)형 팽창 틈새는 더욱 개발되었지만, 밸브 다리부의 내부에 있는 응력을 완전히 제거시킬 가능성은 없고 크랙은 계속 개발되었음이 발견된다. 또한 제시된 생각이 실행되기가 비교적 어렵고 따라서 작동 구조가 얻어지는 이점에 비하여 비싼 것이 증명되었다.

독일출원 제2407528호는 인접한 시미트링에 마주보는 보다 큰 직경을 형성하는 그 외부표면의 측면에서 자각의 시이트링이 요(凹)홈의 축에 평행하게 평평하고 확장된 평면을 형성하는 실린더 헤드를 개발했다. 시이트링은 그들 평평한 면을 고체접촉시키는 방법으로 실린더 헤드의 요(凹)홈속에 압입된 것이다. 이러한 설계물의 제조는 틈새가 발생되지 않고 반면에 발생하는 응력이 높지 않기 때문에 복잡함이 증명되었다.

결국, 최초에 기술된 것같이, 실린더 헤드는 밸브시이트링 사이의 다리부가 연소의 직접적인 효력으로부터 판, 특히 열 보호 시일드에 의해 보호되는 독일공개 특허 제2459186호에 의해 개발되었다. 이러한 열 보호판은 하나의 가스변화구로 부터 안내부속으로 미끄러지든지 또는 실린더 헤드벽으로부터 제위치로 되돌려지고 시이트링에 의하여 고정되거나 보호된다. 이것은 열저항 재료로 구성되고 위험한 영역을 덮기에 충분히 크다. 한편으로 연소의 직접적인 영향으로 부터 다리부를 보호하는 이러한 장치는 열이 가장 방출되기 어려운 곳으로 부터 다리부 속으로 전달되게 한다.

본 발명의 목적은 참조된 결함을 간단한 장치에 의해 피할 수 있고 다리 면적부에서 만족스런 열 방출을 밸브 다리부속의 크랙의 발생이 제거됨으로서 얻게 되는 그러한 방법으로 초기에 설명된 형태의 실린더헤드를 개선하는 것이다.

본 발명에 따라서, 이러한 목적은 시일드와 실린더헤드 사이으 다리 면적부속에 빈 공간을 형성하고 냉각되기 쉬운 실린더 헤드벽부재의 면적부속에 실린더헤드벽부재의 면적부속에 실린더헤드실벽부재와 완전히 접촉되는 열 전도 시일드로서 판을 형성함으로서 달성된다.

빈 공간은 주로 열이 첫번째 위치에서 다리부로 전달되는 것을 방지하거나 열이 절대적으로 손실이없을 정도로 전달되는 것을 목적으로 사용된다. 일반적으로, 열은 열전도 시일드속으로 전달되며, 냉매에 의하여 제거되고 직접 전달되는 실린더 헤드벽과 고체상태로 접촉된 면적부 속에서 실린더 헤드으로만 통과한다. 결과적으로, 밸브다리부 자체는 이 이상 초과된 응력을 받지 않는다. 쉽게 냉각될 수 있는 실린더 헤드 벽 부재의 면적부에서 열전도 시일드는 가능한한 넓은 표면으로형성되어야 한다는 것은 자명하다.

혼합 형성물과 연소물, 탄소 침전물의 간섭을 방지 하기 위해 본 발명에 따라 실린더 헤드벽속에 설치된 요(凹)홈속에 열전도 시일드를 삽입시키고 이것이 실린더 헤드 바닥과 같은 높이로 되게 나사, 용접 끼워맞춤 또는 유사한 방법에 의해 시일드를 고정시키는 것이 제안되었다.

빈 공간은 되도록이면 열전도 시일드속의 요(凹)홈에 의해 형성되고 언급된 요홈은 시린더 헤드벽의 방향으로만 열리도록 형성되거나 밸브 시이트의 중심을 직선으로 연결한 방향에서 세로홈으로 뻗는 형태를 취한다. 밸브 다리의 면적부에서, 열전도 시일드는 탄소의 침전을 방지시키도록 밸브 시이트링의 외부 각 경부에 접촉되어야 한다.

매우 높은 열 응력이 열전도 시일드에 발생하는 것을 피할 수 없을때, 시일드는 밸브 시이트링의 중심을 연결하는 직선에 수직인 평면으로 나누어지고 좁은 팽창틈새와 접하거나 중첩하는 두 개의 부분을 지녀야 된다고 제안되었다.

열전도 시일드는 영향을 받지 않을 수 없는 실린더헤드의 어떤 다른 위치에 배치되고 절대적으로 다른 형상을 지녀야 하는 것이 명확하다. 따라서 열의 방출이 적당하지 못한 어떤 일정한 위치에 몇몇의 배기장치를 설치하는 것은 완전히 가능하다.

본 발명의 상세 설명은 수반된 도면에서 도시된 두개의 전형적인 실시예에 따른 다음의 설명에 의한다.

제1도와 제2도를 참조하면, 부분적으로 도시된 실린더헤드(1)는 연소실단(端)에서 밸브시이트링(4, 5)을 설치한 인입구(2)와 배출구(3)를 포함한 가스 변환구를 지니며 형성된다. 연소실과 마주보는 실린더 헤드의 표면은 도번(6)으로 표시된다. 가스 변환구(2, 3)사이에, 냉매공간이(8) 구조적인 원인으로 밸브시이트링(4, 5)에 어느 정도 가깝게 연장될 수 없기 때문에 충분한 냉각을 제공하기가 불가능한 데다 크랙이 발생되기 쉬운 가장 높은 응력지점으로 일반적으로 인식되는 실린더 헤드(1)의 비교적 좁은 다리부(7)가 있다. 임계면적을 가진 열전도 시일드(9)에 의해 덮혀 있는 밸브다리부(7)는 절연 빈공간을 형성하는 요(凹)홈(10)을 형성하고 효과적으로 냉각할 수 있는 실린더 헤드 벽부재(11, 12)에서 가능한 넓은 폭을 취하고 있다. 제2도에 도시된 것같이, 열전도 시일드는 나사(13)에 의해 실린더 헤드 바닥과 일치되는 실린더 헤드벽(6)속에 제공된 요(凹)홈속에 고정된다. 밸브 다리부(7)의 면적부에서, 시일드는 밸브시이트링(4, 5)의 외부표면과 접촉하고 따라서 보호판을 형성한다. 이러한 형태에서는, 효과적인 열 방출이 밸브다리부(7)의 면적부로부터 효과적인 열제거가 가능한 면적부로 제공된다.

제3도와 4도는 변형된 열전도 시일드를 도시하며, 절연 빈 공간을 형성하는 요(凹) 홈(14)이 그 측면에서는 폐쇄되고 밸브 다리부(7)를 향하여는 개방된다. 더우기, 열전도 시일드는 경사 표면(15)에 의해 중심에서 튼튼하게 중첩되는 두개의 부재(9a, 9b)로 구성되거나 겹쳐진 좁은 팽창틈새와 인접하게 형성된다. 이러한 변형은 높은 열 응력이 발생하는 곳에 적용된다.

마지막으로, 몇개의 요(凹) 홈(10, 14)은 분사노즐을 보호하기 위한 경우에 역시 설치된다.

Claims (1)

1. 연소실쪽의 단부에 밸브 시이트링들이 설치된 적어도 두개의 가스 변환구가 있으며 이 경우에 밸브 시이트링 사이의 밸브 다리부가 하나의 판에 의하여 연소실로부터 차단되는 내연 기관용 실린더 헤드에 있어서, 상기 판은 열 전도 시일드(9)로서 형성되고, 이 열전도 시일드는 다리부와 실린더 헤드벽(6)사이의 밸브 다리부분(7)에서 빈 공간을 형성하며, 쉽게 냉각될 수 있는 실린드 헤드 벽 부재(11, 12)의 면적부에서 완전히 접촉하고 실린드 헤드벽(6)에 만들어진 요(瑤)홈속에 적절히 위치하여 나사(13), 용접, 끼워맞춤 방법으로 고정될 수 있는 것을 특징으로 하는 내연기관용 실린더 헤드.

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