KR100936980B1 - 듀얼 쿨링용 실린더 헤드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 실린더 블록의 워터자켓 출구를 통하여 공급되는 냉각수를 기통별 하부 워터자켓을 통하여 일체형 상부 워터자켓으로 공급되도록 함으로써 비교적 열적 응력의 집중도가 높은 실린더 헤드 하부의 기통별 열적 밸런스를 유지하며, 냉각수의 유속을 유지하여 냉각효율을 높이도록 하는 듀얼 쿨링용 실린더 헤드를 제공한다.

실린더 헤드, 상부 워터자켓, 하부 워터자켓

Description

듀얼 쿨링용 실린더 헤드{Cylinder Head}

본 발명은 듀얼 쿨링용 실린더 헤드에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 실린더 블록의 워터자켓 출구를 통하여 공급되는 냉각수를 기통별 하부 워터자켓을 통하여 일체형 상부 워터자켓으로 공급되도록 함으로써 비교적 열적 응력의 집중도가 높은 실린더 헤드 하부의 기통별 열적 밸런스를 유지하며, 냉각수의 유속을 유지하여 냉각효율을 높이도록 하는 듀얼 쿨링용 실린더 헤드에 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 적정하 게 제어할 필요가 있다.

이러한 측면에서, 도 1에서 도시한 바와 같은. 엔진의 실린더 헤드(101)는, 도 2와 도 3에서 도시한 바와 같이, 그 내부에 일체형 워터자켓(103)을 형성하여 연소실에 대응하는 스파크 플러그(미도시; Spark plug) 주변이나 배기포트, 밸브시트 주위 등의 금속면 온도를 낮추도록 냉각수를 순환하게 된다.

여기서, 상기 도 3은 종래 기술에 따른 실린더 헤드에 적용되는 워터자켓의 형상을 코어(105)의 형상으로 표현한 사시도이다.

그러나 상기한 바와 같은 종래의 실린더 헤드(101)는 그 내부의 워터자켓(103) 구조가 일체형으로 형성되어 연소실에 대응하는 실린더 헤드(101)의 하부(U)에 대하여 냉각작용의 효과가 다소 미흡한 단점이 있다.

즉, 상용 디젤엔진에서는 주로 써모스탯의 위치를 출구방식으로 적용함으로서, 실린더 블록을 쿨링시키고 실린더 헤드(101)로 상승되는 냉각수가 실린더 헤드(101) 후방부에서 전방부로 냉각수 흐름을 형성하게 된다.

이런 경우, 상기 연소실 내부의 폭발에 의해 발생되는 고온의 영향을 많이 받은 실린더 헤드(101)의 하부(U)에는 상부와 냉각수의 온도차를 형성하게 되며, 더욱이 기통별로는 상부와 하부의 냉각수 온도차가 더욱 심해져 실린더 헤드에 열적 응력을 증대시키게 된다.

이러한 실린더 헤드(101)의 열적 응력의 증대는 국부적인 엔진 과열의 원인이 되며, 심할 경우에는 실린더 헤드(101)에 미세 크랙을 유발하며, 실린더 헤더 파손의 주요 원인이 되는 문제점을 내포하고 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 실린더 블록의 워터자켓 출구를 통하여 공급되는 냉각수를 기통별 하부 워터자켓을 통하여 일체형 상부 워터자켓으로 공급되도록 함으로써 비교적 열적 응력의 집중도가 높은 실린더 헤드 하부의 기통별 열적 밸런스를 유지하며, 냉각수의 유속을 유지하여 냉각효율을 높이도록 하는 듀얼 쿨링용 실린더 헤드를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 듀얼 쿨링용 실린더 헤드는 내부에 냉각수를 순환하기 위한 워터자켓을 형성하는 실린더 헤드에 있어서,

상기 워터자켓은 연소실에 대응하는 내측 하부에 각 기통별로 각각 분리되어 형성되는 기통별 하부 워터자켓; 상기 기통별 하부 워터자켓의 상부에서 일체형으로 형성되어 상기 각 기통별 하부 워터자켓과 각각의 연결구를 통하여 연결되는 일체형 상부 워터자켓으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 각 연결구는 상기 각 기통별 하부 워터자켓에 폭방향으로 2개씩의 연결구가 형성되는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 듀얼 쿨링용 실린더 헤드에 의하면, 실린더 블록의 워터자켓 출구를 통하여 공급되는 냉각수를 기통별로 분리된 하부 워터 자켓을 통하여 일체형인 상부 워터자켓으로 공급되도록 함으로써 비교적 열적 응력의 집중도가 높은 실린더 헤드 하부의 기통별 열적 밸런스를 유지하며, 냉각수의 유속을 유지하여 냉각효율을 높이도록 하는 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 듀얼 쿨링용 실린더 헤드의 사시도이고, 도 5와 도 6은 도 4의 B-B 선에 따른 단면 절개 사시도 및 C-C 선에 따른 단면도이다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 듀얼 쿨링용 실린더 헤드에 적용되는 워터자켓의 형상을 코어의 형상으로 표현한 워터자켓 코어의 사시도이다.

도 4에서 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 듀얼 쿨링용 실린더 헤드(1)는, 도 5와 도 6에서 도시한 바와 같이, 그 내부에 상부 워터자켓(W1)과 하부 워터자켓(W2)으로 이원화된 워터자켓을 형성한다.

상기한 워터자켓에 대한 설명의 편의상, 도 7에서 도시한 본 발명의 실시예에 따른 듀얼 쿨링용 실린더 헤드(1)에 적용되는 워터자켓의 형상을 코어의 형상으로 표현한 워터자켓 코어(WC)를 통하여 설명한다.

즉, 상기 하부 워터자켓(W2)은 실린더 블록(1)의 내부에서 연소실에 대응하는 내측 하부(U)에 각 기통별로 각각 분리되어 형성된다.

그리고 상기 상부 워터자켓(W1)은 상기 실린더 헤드(1)의 내부에서 각 기통별 하부 워터자켓(W2)의 상부에 일체형으로 형성되어 상기 각 기통별 하부 워터자 켓(W2)과 각각의 연결구(3)를 통하여 연결된다.

여기서, 상기 각 연결구(3)는 상기 각 기통별 하부 워터자켓(W2)에 폭방향으로 2개씩 상기 상부 워터자켓(W1)에 연결되어 형성된다.

따라서 상기한 바와 같은 워터자켓 구조를 갖는 듀얼 쿨링용 실린더 헤드(1)는 실린더 블록의 워터자켓 출구를 통하여 공급되는 냉각수를, 도 6에서 도시한 바와 같이, 상기 기통별 하부 워터자켓(W2)의 전방 하부로부터 공급받아 상기 각 연결구(3)를 통하여 일체형 상부 워터자켓(W1)으로 각각 공급되도록 한다.

이에 따라, 상기 듀얼 쿨링용 실린더 헤드(1)는 비교적 열적 응력의 집중도가 높은 실린더 헤드(1) 하부(U)의 기통별 열적 밸런스를 유지하게 되며, 각 기통별 하부 워터자켓(W2)의 상하 폭(D)이 좁아 냉각수의 유속을 유지함으로써 냉각효율을 높이게 된다.

그리고 상기 상부 워터자켓(W1)의 경우, 일체형으로 형성되어 별도의 냉각수 통로를 구성하기 않아도 되는 이점도 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 실린더 헤드의 사시도이다.

도 2는 도 1의 A-A 선에 따른 단면 절개 사시도이다.

도 3은 종래 기술에 따른 실린더 헤드에 적용되는 워터자켓의 형상을 코어의 형상으로 표현한 워터자켓 코어의 사시도이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 듀얼 쿨링용 실린더 헤드의 사시도이다.

도 5는 도 4의 B-B 선에 따른 단면 절개 사시도이다.

도 6은 도 4의 C-C 선에 따른 단면도이다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 듀얼 쿨링용 실린더 헤드에 적용되는 워터자켓의 형상을 코어의 형상으로 표현한 워터자켓 코어의 사시도이다.

Claims (2)

1. 내부에 냉각수를 순환하기 위한 워터자켓을 형성하는 실린더 헤드에 있어서,

   상기 워터자켓은

   연소실에 대응하는 내측 하부에 각 기통별로 각각 분리되어 형성되는 기통별 하부 워터자켓;

   상기 기통별 하부 워터자켓의 상부에서 일체형으로 형성되어 상기 각 기통별 하부 워터자켓에 폭방향으로 2개씩의 연결구를 통하여 연결되는 일체형 상부 워터자켓으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 듀얼 쿨링용 실린더 헤드.
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