WO2014104662A1 - 디젤엔진 - Google Patents

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WO2014104662A1
WO2014104662A1 PCT/KR2013/011953 KR2013011953W WO2014104662A1 WO 2014104662 A1 WO2014104662 A1 WO 2014104662A1 KR 2013011953 W KR2013011953 W KR 2013011953W WO 2014104662 A1 WO2014104662 A1 WO 2014104662A1
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WO
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cylinder head
head cover
cover portion
inclined portion
diesel engine
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PCT/KR2013/011953
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English (en)
French (fr)
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김재익
오석주
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HD Hyundai Infracore Co Ltd
Original Assignee
Doosan Infracore Co Ltd
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/24Cylinder heads
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F7/00Casings, e.g. crankcases
    • F02F7/006Camshaft or pushrod housings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00Sealings
    • F16J15/02Sealings between relatively-stationary surfaces
    • F16J15/06Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces
    • F16J15/062Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces characterised by the geometry of the seat
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16J15/00Sealings
    • F16J15/02Sealings between relatively-stationary surfaces
    • F16J15/06Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces
    • F16J15/08Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces with exclusively metal packing
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F11/00Arrangements of sealings in combustion engines

Definitions

  • the present invention relates to a diesel engine, and more particularly, to a diesel engine for preventing leakage of a cylinder head of a diesel engine.
  • the cylinder head of a diesel engine forms part of a combustion chamber with a piston head part.
  • the cylinder head cover is mounted on the upper portion of the cylinder head to prevent foreign matter from entering the cylinder head.
  • An airtight member is located between the cylinder head and the cylinder head cover to prevent leakage of lubricant and oil supplied for cooling.
  • the airtight member is deformed and hardened by hot oil, making it difficult to maintain airtightness between the cylinder head and the cylinder head cover. Therefore, leakage of oil between the cylinder head and the cylinder head cover reduces the performance and durability of the product.
  • the cylinder head is made of cast iron and the cylinder head cover is made of aluminum, the shear force is generated between the cylinder head and the cylinder head cover due to the difference in the coefficient of thermal expansion according to the material difference of the dissimilar material. Therefore, it is difficult to ensure the airtightness between the cylinder head and the cylinder head cover by the airtight member, which causes a problem due to leakage.
  • One embodiment of the present invention provides a diesel engine that can improve the airtightness between the cylinder head and the cylinder head cover.
  • a diesel engine includes a cylinder head cover having a cylinder head of a diesel engine, an inclined portion opposed to an edge of the cylinder head and away from the cylinder head toward an inner side, and facing the inclined portion and the cylinder. And an airtight member positioned between the head and the cylinder head cover to maintain the airtight between the cylinder head and the cylinder head cover.
  • the cylinder head cover may further include a first cylinder head cover portion having a hollow portion and opposed to an edge of the cylinder head, wherein the inclined portion is formed, and a second cylinder head cover portion covering the hollow portion of the first cylinder head cover portion. It may further include an auxiliary hermetic member positioned between the first cylinder head cover portion and the second cylinder head cover portion to maintain the airtight between the first cylinder head cover portion and the second cylinder cover portion.
  • the cylinder head cover may further include a first cylinder head cover portion having a hollow portion and opposing an edge of the cylinder head and a second cylinder head cover portion covering the hollow portion of the first cylinder head cover portion, wherein the inclined portion is the first portion.
  • the first cylinder including a first inclined portion formed in the cylinder head cover portion and a second inclined portion formed in the upper cover portion so as to face the first cylinder head cover portion and move away from the first cylinder head cover portion inwardly. It may further include an auxiliary hermetic member positioned between the head cover portion and the second cylinder head cover portion to maintain the airtightness between the first cylinder head cover portion and the second cylinder cover portion.
  • one end of the inclined portion relatively adjacent to the cylinder head may be rounded.
  • the inclined portion has an inclination angle with respect to the cylinder head may be in the range of 1 degree to 5 degrees and the relatively adjacent round of one end may have a radius of curvature in the range of 1.5 mm to 3 mm.
  • the inclined portion has an inclination angle with respect to the cylinder head is 3 degrees and the round of the relatively adjacent one end may have a radius of curvature of 1.5mm.
  • an uneven pattern may be formed on the inclined portion.
  • the cylinder head may be a material including cast iron and the first cylinder head cover portion and the second cylinder head cover portion may be a material containing aluminum.
  • the diesel engine can effectively improve the airtightness between the cylinder head and the cylinder head cover.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view showing a diesel engine according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a first cylinder head cover part and a cylinder head according to the first embodiment of FIG. 1.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a first cylinder head cover part and a cylinder head according to the second embodiment of FIG. 2.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a first cylinder head cover part and a cylinder head according to the third embodiment of FIG. 1.
  • FIG. 5 is an exploded perspective view showing a diesel engine according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a cylinder head cover and a cylinder head according to the first embodiment of FIG. 5.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a cylinder head cover and a cylinder head according to the second embodiment of FIG. 5.
  • Embodiments of the invention specifically illustrate ideal embodiments of the invention. As a result, various modifications of the drawings are expected. Thus, the embodiment is not limited to the specific form of the illustrated region, but includes, for example, modification of the form by manufacture.
  • the diesel engine 101 includes a cylinder head 100, an airtight member 300, and a cylinder head cover 200.
  • the cylinder head cover 200 may include a first cylinder head cover part 210 and a second cylinder head cover part 220.
  • the diesel engine 101 may further include an auxiliary hermetic member 320.
  • the cylinder head cover 200 covers the cylinder head 100 and has an inclined portion 211.
  • the cylinder head 100 forms a part of the combustion chamber, and a coolant passage is formed to cool the valves mounted to the cylinder head 100.
  • the cylinder head 100 extends in one direction in the case of a large diesel engine having a large number of cylinders of an engine, and may be formed in a substantially rectangular shape having long and short directions.
  • the airtight member 300 has one surface in contact with the cylinder head 100 and the other surface with the first cylinder head cover portion 210.
  • the airtight member 300 is positioned between the cylinder head 100 and the first cylinder head cover portion 210 and maintains the airtightness between the cylinder head 100 and the first cylinder head cover portion 210.
  • the material of the airtight member 300 has elasticity and includes a polymer, and a material known to those skilled in the art may be used.
  • the first cylinder head cover portion 210 has a hollow portion and an inclined portion 211 is formed on one surface in contact with the airtight member 300.
  • the inclined portion 211 is inclined in a direction away from the cylinder head 100 toward the inner side.
  • diesel engine 101 of the first embodiment of the present invention may further include a cylinder head fastening member 250.
  • the cylinder head fastening member 250 may couple the cylinder head 100, the airtight member 300, and the first cylinder head cover part 210.
  • auxiliary hermetic member 320 is in contact with the other surface of the first cylinder head cover part 210, and the other side is in contact with the second cylinder head cover part 220.
  • the auxiliary hermetic member 320 maintains hermeticity between the first cylinder head cover portion 210 and the second cylinder head cover portion 220.
  • the second cylinder head cover part 220 is formed so that one surface is open and the other surface can cover the hollow part of the first cylinder head cover part 210.
  • diesel engine 101 of the first embodiment of the present invention may further include a second cylinder head cover part fastening member 260.
  • the second cylinder head cover part fastening member 260 may combine the first cylinder head cover part and the second cylinder head cover part 220.
  • the cylinder head fastening member 250 and the second cylinder head cover part fastening member 260 are not limited to the bolt shown in FIG. 1, and may include various types of fastening members known to those skilled in the art.
  • the inclined portion 211 formed on one surface of the first cylinder head cover portion 210 according to the first embodiment is further away from the cylinder head 100 toward the inside.
  • the inclined portion 211 has an inclination angle ⁇ with respect to the cylinder head 100 facing the inclined portion 211.
  • the cylinder head 100 may be formed of a material including cast iron, and the first cylinder head cover part 210 and the second cylinder head cover part 220 may be formed of a material containing aluminum.
  • the cylinder head cover part 200 includes a first cylinder head cover part 210 and a second cylinder head cover part 220.
  • the operator may easily assemble various parts such as a valve driving system and a fuel injection system, which are not shown, installed on the cylinder head 100 by the first cylinder head cover part 210 including the hollow part. That is, the side surface of the cylinder head 100 may be covered by the first cylinder head cover part 210 and the hollow part of the first cylinder head cover part 210 may be covered by the second cylinder head cover part 220. .
  • the inclined portion 211 formed in the first cylinder head cover portion 210 may have the inclined portion 211 and the airtight member 300 when the airtight member 300 moves out of the first cylinder head cover portion 210 by thermal deformation. The contact area between the) is widened to limit the movement due to thermal deformation of the airtight member 300.
  • the cylinder head 100 may be made of cast iron, and the first cylinder head cover part 210 and the second cylinder head cover part 220 may be made of aluminum.
  • the material of the first cylinder head cover part 210 and the second cylinder head cover part 220 may be made of aluminum to reduce the weight of the engine and to produce a complicated shape required for the first cylinder head cover part 210.
  • Aluminum has excellent thermal conductivity and can absorb heat generated from the cylinder head 100 and release it to the outside, thereby improving the cooling performance.
  • the inclined portion 211 may be formed on at least one surface of the first cylinder head cover portion 210 manufactured from the material and coupled to the cylinder head 100 having a long length in one direction.
  • first cylinder head cover portion 210 manufactured from the material and coupled to the cylinder head 100 having a long length in one direction.
  • the shear stress caused by the difference in the coefficient of thermal expansion that can be generated when using different materials occurs between the cylinder head 100 and the first cylinder head cover portion 210 because the airtight member 300 can move in the longitudinal direction
  • the inclined portion 211 is formed in the unidirectional direction of the first cylinder head cover portion 210 it can limit the movement of the airtight member 300 moving in the longitudinal direction.
  • first cylinder head cover portion 210 and the cylinder head 100 according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 3.
  • the first cylinder head cover part 210 faces the cylinder head 100.
  • the first cylinder head cover part 210 is formed with an inclined portion 211 that is farther from the cylinder head 100 toward the inside.
  • one end of the inclined portion 211 relatively adjacent to the cylinder head 100 may be round 212.
  • the experiment of Table 1 is a result of the oil leakage reproduction experiment between the cylinder head cover portion 200 made of a material containing aluminum and the cylinder head 100 made of a material containing cast iron.
  • the experimental conditions of the test results consisted of a three-hour test cycle in which the temperature of the engine is operated within 40 degrees Celsius (° C) to 150 degrees Celsius, and when the total 20 cycles of experiments are completed, the operating conditions of the actual vehicle 60,000km are similar.
  • the leakage performance of the engine head seal is verified.
  • the average surface roughness Ra of the surface on which the inclination angle ⁇ of the first cylinder head cover part 210 is formed is 0.8 ⁇ m and has a constant value regardless of the change of the inclination angle ⁇ .
  • the first cylinder head cover portion 210 has an inclination angle ⁇ of 1 to 5 degrees, and the round 212 radius of curvature is manufactured within the range of 1.5 mm to 3 mm, leakage of oil may be reduced and airtightness may be improved.
  • the first cylinder head cover portion 210 of the second embodiment of the present invention has one rounded portion 212 relatively adjacent to the cylinder head 100 among the inclined portions 211, so that the inclined portion 211 is provided. ) Can be prevented from being damaged due to the stamping of the airtight member 300, which may occur when a portion close to the cylinder head 100 has a sharp acute angle.
  • first cylinder head cover portion 210 and the cylinder head 100 according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 4.
  • the first cylinder head cover part 210 faces the cylinder head 100.
  • the first cylinder head cover part 210 is formed with an inclined portion 211 that is farther from the cylinder head 100 toward the inside.
  • an uneven pattern 213 may be formed on the inclined portion 211.
  • the inclination angle ⁇ of the inclined portion 211 is formed to be the same as the inclination angle ⁇ formed in the first cylinder head cover portion 210 of the second embodiment.
  • the uneven pattern 213 is not limited to the tooth shape illustrated in FIG. 4, and may include various patterns formed on the inclined portion 211 through processing such as knurling.
  • the first cylinder head cover portion 210 and the cylinder head 100 of the third embodiment of the present invention are formed on the inclined portion 211 of the first cylinder head cover portion 210 with the uneven pattern 213.
  • the uneven pattern 213 may increase the surface roughness of the inclined portion 211 to increase the friction force between the inclined portion 211 and the airtight member 300 to limit the movement of the airtight member 300. . Therefore, a problem of oil leakage between the cylinder head 100 and the first cylinder head cover part 210 may be solved.
  • the uneven pattern 213 may be formed on one surface of the cylinder head 100 in contact with the airtight member 300 in some cases.
  • the same inclined portion as the inclined portion 211 formed in the first cylinder head cover portion 210 may be formed in the second cylinder head cover portion 220. have.
  • the inclined portion 211 may include a first inclined portion 217 formed in the first cylinder head cover portion 210 and a second inclined portion 215 formed in the second cylinder head cover portion 220. .
  • the second inclined portion 215 may be formed in the second cylinder cover portion 220 to face the first cylinder head cover portion 210 and to move away from the first cylinder head cover portion 210 toward the inner side. have.
  • first inclined portion 217 and the second inclined portion 215 may have the same round 222 and the uneven pattern 223 that the inclined portion 211 has.
  • the diesel engine 102 includes a cylinder head 100, a cylinder head cover 200, and an airtight member 300.
  • the cylinder head cover 200 covers the cylinder head 100. That is, the cylinder head cover 220 covers the cylinder head 100 having a substantially rectangular shape.
  • the cylinder head cover 200 may face the edge of the cylinder head 100, and may have an inclined portion 211 farther from the cylinder head 100 toward the inner side.
  • the airtight member 300 may be disposed between the cylinder head cover 200 and the cylinder head 100 to maintain the airtightness between the cylinder head cover 200 and the cylinder head 100.
  • the diesel engine 102 according to the second embodiment may further include a second cylinder cover part fastening member 260.
  • the second cylinder cover part fastening member 260 couples the cylinder head cover 200 and the cylinder head 100 to each other.
  • the inclined portion 211 and the round 212 may be formed in the cylinder head cover 200.
  • the inclination angle ⁇ of the inclined portion 211 and the radius of curvature of the round 212 may be equal to the inclination angle ⁇ of the inclined portion 211 of the diesel engine 101 and the radius of curvature of the round 212 according to the first embodiment. The same can be formed.
  • an uneven pattern 213 may be formed on the inclined portion 211 formed in the cylinder head cover 200.
  • the uneven pattern 213 may be formed in the same manner as the uneven pattern 213 of the diesel engine 101 according to the first embodiment.
  • the diesel engine 102 according to the second embodiment of the present invention can effectively improve the airtightness between the cylinder head 100 and the cylinder head cover 200.
  • first cylinder head cover portion 211 inclined portion
  • second cylinder head cover portion 320 auxiliary airtight member

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Abstract

본 발명의 실시예는 디젤엔진에 관한 것으로, 본 발명의 실시예에 따른 디젤엔진은 디젤엔진의 실린더 헤드와, 상기 실린더 헤드의 가장자리와 대항하며 내측으로 갈수록 상기 실린더 헤드와 멀어지는 경사부를 갖는 실린더 헤드 커버, 그리고 상기 경사부와 대향하고 상기 실린더 헤드와 상기 실린더 헤드 커버 사이에 위치하며 상기 실린더 헤드와 상기 실린더 헤드 커버 사이의 기밀을 유지하는 기밀부재를 포함한다.

Description

디젤엔진
본 발명은 실시예는 디젤엔진에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 디젤엔진의 실린더 헤드의 누유를 방지하는 디젤엔진에 관한 것이다.
일반적으로 디젤 엔진의 실린더 헤드는 피스톤 헤드부와 함께 연소실의 일부를 형성한다. 실린더 헤드의 상부에는 실린더 헤드로 이물질이 유입되는 것을 방지하기 위한 실린더 헤드 커버가 장착된다. 실린더 헤드와 실린더 헤드 커버 사이에는 윤활유와 냉각을 위해 공급되는 오일이 외부로 누출되는 것을 방지하기 위한 기밀부재가 위치한다.
그러나 기밀부재는 고온의 오일에 의해 변형 및 경화가 발생하여 실린더 헤드와 실린더 헤드 커버 사이의 기밀 유지를 어렵게 한다. 따라서 실린더 헤드와 실린더 헤드 커버 사이의 누유 현상에 의해 제품의 성능과 내구성을 저하시킨다.
또한, 실린더 헤드가 주철로 제작되고 실린더 헤드 커버가 알루미늄으로 제작시 이종재료의 재질 차이에 따른 열팽창계수의 차이로 인해 실린더 헤드와 실린더 헤드 커버 사이의 전단력이 발생하여 기밀부재가 변형 및 이동한다. 따라서 기밀부재에 의해 실린더 헤드와 실린더 헤드 커버 사이의 기밀성 확보가 어려워 누유에 따른 문제가 발생한다.
본 발명의 일 실시예는 실린더 헤드와 실린더 헤드 커버 사이의 기밀성을 향상시킬 수 있는 디젤엔진을 제공한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 디젤엔진은 디젤엔진의 실린더 헤드와, 상기 실린더 헤드의 가장자리와 대항하며 내측으로 갈수록 상기 실린더 헤드와 멀어지는 경사부를 갖는 실린더 헤드 커버와, 상기 경사부와 대향하고 상기 실린더 헤드와 상기 실린더 헤드 커버 사이에 위치하며 상기 실린더 헤드와 상기 실린더 헤드 커버 사이의 기밀을 유지하는 기밀부재를 포함한다.
또한, 상기 실린더 헤드 커버는 중공부를 가지고 상기 실린더 헤드의 가장자리와 대항하며 상기 경사부가 형성된 제1 실린더 헤드 커버부와 상기 제1 실린더 헤드 커버부의 중공부를 커버하는 제2 실린더 헤드 커버부를 포함하며 상기 제1 실린더 헤드 커버부와 상기 제2 실린더 헤드 커버부 사이에 위치하며 상기 제1 실린더 헤드 커버부와 상기 제2 실린더 커버부 사이의 기밀을 유지하는 보조 기밀부재 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 실린더 헤드 커버는 중공부를 가지고 상기 실린더 헤드의 가장자리와 대항하는 제1 실린더 헤드 커버부와 상기 제1 실린더 헤드 커버부의 중공부를 커버하는 제2 실린더 헤드 커버부를 포함하며 상기 경사부는 상기 제1 실린더 헤드 커버부에 형성된 제1 경사부와 상기 제1 실린더 헤드 커버부와 대항하며 내측으로 갈수록 상기 제1 실린더 헤드 커버부와 멀어지도록 상기 상부 커버부에 형성된 제2 경사부를 포함하고 상기 제1 실린더 헤드 커버부와 상기 제2 실린더 헤드 커버부 사이에 위치하며 상기 제1 실린더 헤드 커버부와 상기 제2 실린더 커버부 사이의 기밀을 유지하는 보조 기밀부재 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 경사부 중 상기 실린더 헤드와 상대적으로 인접한 일단부가 라운드질 수 있다.
또한, 상기 경사부가 갖고 상기 실린더 헤드에 대한 경사각은 1도 내지 5도의 범위 내에 속하고 상기 상대적으로 인접한 일단부의 라운드는 1.5mm 내지 3mm 범위 내에 속하는 곡률 반경을 갖질 수 있다.
또한, 상기 경사부가 갖고 상기 실린더 헤드에 대한 경사각은 3도 이고 상기 상대적으로 인접한 일단부의 라운드는 1.5mm의 곡률 반경을 가질 수 있다.
또한, 상기 경사부에는 요철패턴이 형성될 수 있다.
또한, 상기 실린더 헤드는 주철을 포함한 소재이고 상기 제1 실린더 헤드 커버부와 상기 제2 실린더 헤드 커버부는 알루미늄을 포함한 소재일 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 디젤엔진은 실린더 헤드와 실린더 헤드 커버 사이의 기밀성을 효과적으로 향상 시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 디젤엔진을 나타낸 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 제1 실시예에 따른 제1 실린더 헤드 커버부 및 실린더 헤드를 나타낸 단면도이다.
도 3은 도 2의 제2 실시예에 따른 제1 실린더 헤드 커버부 및 실린더 헤드를 나타낸 단면도이다.
도 4는 도 1의 제3 실시예에 따른 제1 실린더 헤드 커버부 및 실린더 헤드를 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 디젤엔진을 나타낸 분해 사시도이다.
도 6은 도 5의 제1 실시예에 따른 실린더 헤드 커버 및 실린더 헤드를 나타낸 단면도이다.
제 7은 도 5의 제2 실시예에 따른 실린더 헤드 커버 및 실린더 헤드를 나타낸 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
또한, 여러 실시예들에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 제1 실시예에서 설명하고, 그 외의 제2 실시예에서는 제1 실시예와 다른 구성에 대해서만 설명하기로 한다.
도면들은 개략적이고 축적에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 감소되어 도시되었으며 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다. 그리고 둘 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조물 요소 또는 부품에는 동일한 참조 부호가 유사한 특징을 나타내기 위해 사용된다.
본 발명의 실시예는 본 발명의 이상적인 실시예를 구체적으로 나타낸다. 그 결과, 도해의 다양한 변형이 예상된다. 따라서 실시예는 도시한 영역의 특정 형태에 국한되지 않으며, 예를 들면 제조에 의한 형태의 변형도 포함한다.
이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 디젤엔진(101)을 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 디젤엔진(101)은 실린더 헤드(100)와, 기밀부재(300) 그리고 실린더 헤드 커버(200)를 포함한다.
구체적으로, 실린더 헤드 커버(200)는 제1 실린더 헤드 커버부(210)와 제2 실린더 헤드 커버부(220)를 포함할 수 있다.
또한, 디젤엔진(101)은 보조 기밀부재(320)를 더 포함할 수 있다.
실린더 헤드 커버(200)는 실린더 헤드(100)를 커버하며 경사부(211)를 갖는다.
또한, 실린더 헤드(100)는 연소실의 일부를 형성하고, 냉각수 통로 등이 형성되어 실린더 헤드(100)에 장착되는 밸브들을 냉각한다. 실린더 헤드(100)는 엔진의 실린더 수가 많은 대형 디젤엔진의 경우 일방향으로 연장되어 형성되며, 장방향과 단방향을 가지는 약 직사각형 형태로 형성될 수 있다.
기밀부재(300)는 일면이 실린더 헤드(100)와 접촉하고 타면이 제1 실린더 헤드 커버부(210)와 접촉된다. 기밀부재(300)는 실린더 헤드(100)와 제1 실린더 헤드 커버부(210) 사이에 위치하며 실린더 헤드(100)와 제1 실린더 헤드 커버부(210) 사이의 기밀을 유지한다.
기밀부재(300)의 소재는 탄성을 가지고 폴리머를 포함하며, 해당 기술 분야의 종사자에게 공지된 소재를 사용 할 수 있다.
제1 실린더 헤드 커버부(210)는 중공부를 가지고 기밀부재(300)와 접촉하는 일면에 경사부(211)가 형성된다.
경사부(211)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 내측으로 갈수록 실린더 헤드(100)와 멀어지는 방향으로 경사가 형성된다.
또한, 본 발명의 제1 실시예의 디젤엔진(101)은 실린더 헤드 체결부재(250)를 더 포함할 수 있다.
실린더 헤드 체결부재(250)는 실린더 헤드(100)와 기밀부재(300) 그리고 제1 실린더 헤드 커버부(210)를 결합할 수 있다.
보조 기밀부재(320)는 일면이 제1 실린더 헤드 커버부(210)의 타면과 접촉하고 타면이 제2 실린더 헤드 커버부(220)와 접촉한다. 보조 기밀부재(320)는 제1 실린더 헤드 커버부(210)와 제2 실린더 헤드 커버부(220) 사이의 기밀을 유지한다.
제2 실린더 헤드 커버부(220)는 일면이 보조 기밀부재(320)와 접촉한다.
제2 실린더 헤드 커버부(220)는 일면이 개방되고 타면이 제1 실린더 헤드 커버부(210)의 중공부를 커버할 수 있도록 형성된다.
또한, 본 발명의 제1 실시예의 디젤엔진(101)은 제2 실린더 헤드 커버부 체결부재(260)를 더 포함할 수 있다.
제2 실린더 헤드 커버부 체결부재(260)는 제1 실린더 헤드 커버부와 제2 실린더 헤드 커버부(220)를 결합할 수 있다.
실린더 헤드 체결부재(250)와 제2 실린더 헤드 커버부 체결부재(260)는 도 1에 도시된 볼트에 한정하지 않고, 해당 기술 분야의 종사자에게 공지된 다양한 형태의 체결부재를 포함 할 수 있다.
제1 실시예에 따른 제1 실린더 헤드 커버부(210)의 일면에 형성된 경사부(211)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 내측으로 갈수록 실린더 헤드(100)와 멀어진다.
경사부(211)는 경사부(211)와 대향하는 실린더 헤드(100)에 대한 경사각(θ)을 가진다.
실린더 헤드(100)는 주철을 포함하는 소재이고, 제1 실린더 헤드 커버부(210)와 제2 실린더 헤드 커버부(220)는 알루미늄을 포함하는 소재로 형성될 수 있다.
이와 같은 구성에 의하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 디젤엔진(101)은 실린더 헤드 커버부(200)가 제1 실린더 헤드 커버부(210)와 제2 실린더 헤드 커버부(220)를 포함하며 중공부를 포함하는 제1 실린더 헤드 커버부(210)에 의해 실린더 헤드(100) 상부에 설치되는 도시되지 않은 밸브 구동계, 연료 분사계 등의 다양한 부품을 작업자가 조립하기 용이하다. 즉, 제1 실린더 헤드 커버부(210)에 의해 실린더 헤드(100)의 측면을 커버하고 제2 실린더 헤드 커버부(220)에 의해 제1 실린더 헤드 커버부(210)의 중공부를 커버할 수 있다.
또한, 제1 실린더 헤드 커버부(210)와 실린더 헤드(100) 그리고 그 사이에 위치하는 기밀부재(300)를 실린더 헤드 체결부재(250)로 결합함으로 기밀부재(300)의 열변형에 의한 이동을 제한 할 수 있다. 그리고 제1 실린더 헤드 커버부(210)에 형성된 경사부(211)는 열변형에 의해 기밀부재(300)가 제1 실린더 헤드 커버부(210) 외부로 이동시 경사부(211)와 기밀부재(300) 사이의 접촉면적이 넓어져 기밀부재(300)의 열변형에 의한 이동을 제한 할 수 있다.
또한, 실린더 헤드(100)의 재질이 주철이고, 제1 실린더 헤드 커버부(210)와 제2 실린더 헤드 커버부(220)의 재질이 알루미늄으로 제작할 수 있다.
제1 실린더 헤드 커버부(210)와 제2 실린더 헤드 커버부(220)의 재질을 알루미늄으로 제작하여 엔진의 무게를 절감할 수 있고 제1 실린더 헤드 커버부(210)에 요구되는 복잡한 형상도 제작할 수 있다. 알루미늄은 열전도율이 우수하여 실린더 헤드(100)에서 발생되는 열을 흡수하여 외부로 방출할 수 있어 냉각성능의 향상을 기대할 수 있다.
그리고 상기 재질로 제작되고 일방향으로 길이가 긴 형태의 실린더 헤드(100)에 결합하는 제1 실린더 헤드 커버부(210)는 적어도 단방향의 일면에 경사부(211)가 형성될 수 있다. 일반적으로 이종재료를 사용시 발생될 수 있는 열팽창 계수 차이에 따른 전단응력이 실린더 헤드(100)와 제1 실린더 헤드 커버부(210) 사이에 발생할 경우 장방향으로 기밀부재(300)가 이동할 수 있기 때문에 제1 실린더 헤드 커버부(210)의 단방향에 경사부(211)가 형성되면 장방향으로 이동하는 기밀부재(300)의 이동을 제한 할 수 있다.
또한, 도 3을 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 제1 실린더 헤드 커버부(210)와 실린더 헤드(100)를 설명한다.
제1 실린더 헤드 커버부(210)는 실린더 헤드(100)와 대향한다. 제1 실린더 헤드 커버부(210)에는 내측으로 갈수록 실린더 헤드(100)와 멀어지는 경사부(211)가 형성된다. 또한, 경사부(211) 중 실린더 헤드(100)와 상대적으로 인접한 일단부는 라운드(212) 질 수 있다.
표 1
Figure PCTKR2013011953-appb-T000001
상기 표 1의 실험은 알루미늄을 포함하는 소재로 제작된 실린더 헤드 커버부(200)와 주철을 포함하는 소재로 제작된 실린더 헤드(100) 사이의 누유 현상 재현 실험에 대한 결과이다. 상기 실험 결과의 실험 조건은 엔진의 온도가 섭씨(℃) 40도 내지 섭씨 150도 내에서 운전되는 3시간의 시험 사이클로 구성되었으며, 총 20cycle의 실험이 완료될 경우 실차 60,000km의 운전 조건이 상사되어 엔진 헤드부 밀봉부의 누유성능이 검증된다. 또한, 제1 실린더 헤드 커버부(210)의 경사각(θ)이 형성된 표면의 평균 표면조도(Ra)는 0.8㎛로 경사각(θ)의 변화에 관계 없이 일정한 값을 가진다.
상기 표 1의 실험 조건과 동일하며 경사부(211)의 경사각(θ)과 라운드(212) 곡률 반경에 따른 누유 발생 cycle을 나타낸다.
상기 표1의 실험 1,3,4,5의 결과는 경사각(θ)이 0.5도(°) 내지 5도 일 때 라운드(212)가 형성되지 않은 제1 실린더 헤드 커버부(210)에 의한 누유 발생 cycle을 나타내며 이때는 종래(비교예)에 비해 기밀성이 향상되지 않는 결과를 나타낸다.
상기 표 1의 실험 1,2의 결과는 경사각(θ)이 0.5도 이고, 라운드(212) 곡률 반경이 1mm 내지 4mm 일때는 뉴유 발생 cycle이 종래(비교예)에 비해 기밀성이 향상되지 않는 결과를 나타낸다.
이는 제1 실린더 헤드 커버부(210)에 경사각(θ)과 라운드(212)가 함께 형성될때 효과적으로 기밀성을 향상시킬 수 있음을 나타낸다. 또한 제1 실린더 헤드 커버부(210)의 경사각(θ)이 1도 미만일 때는 라운드(212)의 곡률반경에 영향 없이 기밀성 향상의 효과를 기대할 수 없음을 나타낸다.
상기 표 1의 실험 6,7,8,9,10,11의 결과는 실험 결과는 경사각(θ)이 1도 내지 5도이고, 라운드(212) 곡률 반경이 1.5mm 내지 3mmm 범위 내에 속할때 누유 발생 cycle이 증가되어 종래(비교예)에 비해 기밀성을 효과적으로 향상시키는 경향을 나타낸다.
따라서 제1 실린더 헤드 커버부(210)는 경사각(θ) 1도 내지 5도이고, 라운드(212) 곡률 반경이 1.5mm 내지 3mmm 범위 내에 속하게 제작되면 누유 발생을 줄일 수 있고 기밀성을 향상시킬 수 있다.
또한, 실험 결과에서 알 수 있듯이 경사각(θ)이 3도이고 라운드(212) 곡률 반경이 1.5mm일 때는 누유 발생이 없음을 확인 할 수 있다. 즉, 제1 실린더 헤드 커버부(210)의 경사각(θ)이 3도이고 라운드(212) 곡률 반경이 1.5m일 때 기밀부재(300)는 기밀성을 유지하여 효과적으로 누유를 방지할 수 있다.
이와 같은 구성에 의하여, 본 발명의 제2 실시예의 제1 실린더 헤드 커버부(210)는 경사부(211) 중 실린더 헤드(100)와 상대적으로 인접한 일단부가 라운드(212)져 있어 경사부(211) 중 실린더 헤드(100)와 가까운 부분이 날카로운 예각을 갖는 경우 발생할 수 있는 기밀부재(300)의 찍힘에 의한 파손을 방지 할 수 있다.
상기 표 1의 실험 결과에 따라서 경사각(θ)과 라운드 곡률 반경을 상기와 같이 형성할 경우 실린더 헤드(100)와 제1 실린더 헤드 커버부(210) 사이의 기밀부재(300)의 이동을 제한 시켜 효과적인 기밀을 유지할 수 있어 누유를 방지할 수 있다. 또한 이러한 누유 방지 효과로 인해 기밀부재(300)의 수명을 향상시키고 유지 보수에 따른 작업자의 수고를 줄일 수 있다.
경사부(211)의 경사각(θ)이 3도 이고 라운드(212) 곡률 반경이 1.5mm일 경우 누유 발생이 없음을 확인할 수 있어, 상기와 같은 경사각(θ)과 라운드(212) 곡률 반경을 제1 실린더 헤드 커버부(210) 제작시 반영할 경우 실린더 헤드(100)와 제1 실린더 헤드 커버부(210) 사이의 누유 현상 문제를 효과적으로 해결할 수 있다.
또한, 종래(비교예)에 비해서 발생되는 누유 현상이 가동시간 대비 30%이상 가동시간이 늘어남을 알 수 있다.
또한, 도 4를 참조하여 본 발명의 제3 실시예에 따른 제1 실린더 헤드 커버부(210) 및 실린더 헤드(100)를 설명한다.
제1 실린더 헤드 커버부(210)는 실린더 헤드(100)와 대향한다. 제1 실린더 헤드 커버부(210)에는 내측으로 갈수록 실린더 헤드(100)와 멀어지는 경사부(211)가 형성된다. 또한, 경사부(211)에는 요철패턴(213)이 형성될 수 있다.
경사부(211)의 경사각(θ)은 제2 실시예의 제1 실린더 헤드 커버부(210)에 형성된 경사각(θ)과 동일하게 형성된다.
요철패턴(213)은 도 4에 도시된 치형 형태에 한정하지 않고, 널링 등의 가공 등을 통한 경사부(211)에 형성하는 다양한 패턴을 포함할 수 있다.
이와 같은 구성에 의하여, 본 발명의 제3 실시예의 제1 실린더 헤드 커버부(210)와 실린더 헤드(100)는 제1 실린더 헤드 커버부(210)의 경사부(211)에 요철패턴(213)이 형성되며, 이러한 요철패턴(213)은 경사부(211)의 표면 거칠기를 키워 경사부(211)와 기밀부재(300)사이의 마찰력을 증가시켜 기밀부재(300)의 이동을 제한 할 수 있다. 따라서 실린더 헤드(100)와 제1 실린더 헤드 커버부(210) 사이의 누유 현상 문제를 해결할 수 있다.
또한 이러한 요철패턴(213)은 경우에 따라 기밀부재(300)와 접하는 실린더 헤드(100)의 일면에 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 제1 실시예에 따른 디젤엔진(101)은 제2 실린더 헤드 커버부(220)에는 제1 실린더 헤드 커버부(210)에 형성된 경사부(211)와 동일한 경사부가 형성될 수 있다.
즉, 경사부(211)는 제1 실린더 헤드 커버부(210)에 형성된 제1 경사부(217)와 제2 실린더 헤드 커버부(220)에 형성된 제2 경사부(215)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 제2 경사부(215)는 제1 실린더 헤드 커버부(210)와 대항하며 내측으로 갈수록 제1 실린더 헤드 커버부(210)와 멀어지도록 제2 실린더 커버부(220)에 형성될 수 있다.
*또한, 제1 경사부(217)와 제2 경사부(215)는 경사부(211)가 갖는 것과 동일한 라운드(222)와 요철패턴(223)을 가질 수 있다.
이하, 도 5 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 디젤엔진(102)을 설명한다.
도 5에 도시한 바와 같이, 디젤엔진(102)은 실린더 헤드(100)와 실린더 헤드 커버(200), 그리고 기밀부재(300)를 포함한다.
실린더 헤드 커버(200)는 실린더 헤드(100)를 커버한다. 즉, 실린더 헤드 커버(220)는 약 직사각형 형태의 실린더 헤드(100)를 커버한다.
실린더 헤드 커버(200)는 실린더 헤드(100)의 가장자리와 대항하며, 내측으로 갈수록 실린더 헤드(100)와 멀어지는 경사부(211)를 가질 수 있다.
기밀부재(300)는 실린더 헤드 커버(200)와 실린더 헤드(100) 사이에 배치되어, 실린더 헤드 커버(200)와 실린더 헤드(100) 사이의 기밀을 유지할 수 있다.
제2 실시예에 따른 디젤엔진(102)은 제2 실린더 커버부 체결부재(260)를 더 포함할 수 있다.
제2 실린더 커버부 체결부재(260)는 실린더 헤드 커버(200)와 실린더 헤드(100)를 결합시킨다.
도 6에 도시한 바와 같이, 실린더 헤드 커버(200)에는 경사부(211)와, 라운드(212)가 형성될 수 있다.
경사부(211)의 경사각(θ)과 라운드(212)의 곡률 반경은 제1 실시예에 따른 디젤엔진(101)의 경사부(211)의 경사각(θ)과 라운드(212)의 곡률 반경과 동일하게 형성될 수 있다.
도 7에 도시한 바와 같이, 실린더 헤드 커버(200)에 형성된 경사부(211)에는 요철패턴(213)이 형성될 수 있다.
요철패턴(213)의 형식은 제1 실시예에 따른 디젤엔진(101)의 요철패턴(213)과 동일하게 형성될 수 있다.
이와 같은 구성에 의해, 본 발명의 제2 실시예에 따른 디젤엔진(102)은 실린더 헤드(100)와 실린더 헤드 커버(200) 사이의 기밀성을 효과적으로 향상시킬 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
*그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명은 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
< 부호의 설명 >
100: 실린더 헤드 200: 실린더 헤드 커버
210: 제1 실린더 헤드 커버부 211: 경사부
212: 라운드 213: 요철패턴
215: 제2 경사부 217: 제1 경사부
220: 제2 실린더 헤드 커버부 320: 보조 기밀부재
250: 실린더 헤드 커버부 체결부재 260: 제2 실린더 헤드 커버부 체결부재
300: 기밀부재

Claims (8)

  1. 디젤엔진의 실린더 헤드;
    상기 실린더 헤드의 가장자리와 대항하며, 내측으로 갈수록 상기 실린더 헤드와 멀어지는 경사부를 갖는 실린더 헤드 커버; 및
    상기 경사부와 대향하고 상기 실린더 헤드와 상기 실린더 헤드 커버 사이에 위치하며 상기 실린더 헤드와 상기 실린더 헤드 커버 사이의 기밀을 유지하는 기밀부재
    를 포함하는 디젤엔진.
  2. 제1항에서
    상기 실린더 헤드 커버는 중공부를 가지고 상기 실린더 헤드의 가장자리와 대항하며 상기 경사부가 형성된 제1 실린더 헤드 커버부와 상기 제1 실린더 헤드 커버부의 중공부를 커버하는 제2 실린더 헤드 커버부를 포함하며,
    상기 제1 실린더 헤드 커버부와 상기 제2 실린더 헤드 커버부 사이에 위치하며 상기 제1 실린더 헤드 커버부와 상기 제2 실린더 커버부 사이의 기밀을 유지하는 보조 기밀부재 더 포함하는 디젤엔진.
  3. 제1항에서
    상기 실린더 헤드 커버는,
    중공부를 가지고 상기 실린더 헤드의 가장자리와 대항하는 제1 실린더 헤드 커버부와 상기 제1 실린더 헤드 커버부의 중공부를 커버하는 제2 실린더 헤드 커버부를 포함하며,
    상기 경사부는 상기 제1 실린더 헤드 커버부에 형성된 제1 경사부와 상기 제1 실린더 헤드 커버부와 대항하며 내측으로 갈수록 상기 제1 실린더 헤드 커버부와 멀어지도록 상기 제2 실린더 헤드 커버부에 형성된 제2 경사부를 포함하고,
    상기 제1 실린더 헤드 커버부와 상기 제2 실린더 헤드 커버부 사이에 위치하며 상기 제1 실린더 헤드 커버부와 상기 제2 실린더 커버부 사이의 기밀을 유지하는 보조 기밀부재 더 포함하는 디젤엔진.
  4. 제1항에서,
    상기 경사부 중 상기 실린더 헤드와 상대적으로 인접한 일단부가 라운드진 것을 특징으로 하는 디젤엔진.
  5. 제4항에서,
    상기 경사부가 갖고 상기 실린더 헤드에 대한 경사각은 1도 내지 5도의 범위 내에 속하고,
    상기 상대적으로 인접한 일단부의 라운드는 1.5mm 내지 3mm 범위 내에 속하는 곡률 반경을 갖는 것을 특징으로 하는 디젤엔진.
  6. 제4항에서,
    상기 경사부가 갖고 상기 실린더 헤드에 대한 경사각은 3도 이고,
    상기 상대적으로 인접한 일단부의 라운드는 1.5mm의 곡률 반경을 갖는 것을 특징으로 하는 디젤엔진.
  7. 제1항에서,
    상기 경사부에는 요철패턴이 형성된 것을 특징으로 하는 디젤엔진.
  8. 제2항 또는 제3항에서,
    상기 실린더 헤드는 주철을 포함한 소재이고,
    상기 제1 실린더 헤드 커버부와 상기 제2 실린더 헤드 커버부는 알루미늄을 포함한 소재인 것을 특징으로 하는 디젤엔진.
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