KR100337503B1 - 자동차용 배기 시스템의 배기 매니폴드 조립체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다수의 실린더로부터 배출되는 연소 가스를 한데 모아 배기 파이프로 안내하는 자동차용 배기 시스템의 배기 매니폴드 조립체에 관한 것이다. 본 발명은 다수의 실린더로부터 배출되는 연소 가스를 한데 모으기 위한 배기 매니폴드; 상기 배기 매니폴드의 출구단에 결합되어 상기 배기 매니폴드에 모아진 연소 가스 중의 유해 성분을 정화하기 위한 보조 촉매 컨버터; 상기 보조 촉매 컨버터의 출구단에 결합되는 원뿔 형상의 내측 부재와 상기 내측 부재와의 사이에 폐공간을 형성하도록 상기 내측 부재의 외측에 설치된 외측 부재를 가지며, 상기 보조 촉매 컨버터를 통과한 연소 가스를 배기 파이프로 안내하기 위한 연결관; 및 상기 보조 촉매 컨버터를 통과한 연소 가스의 고열에 의해 상기 연결관이 파손되는 것을 방지하기 위한 파손 방지부를 포함한다. 파손 방지부는 연결관의 내측 부재 및 외측 부재에 각각 형성되는 다수의 주름들로 이루어진다. 그렇지 않으면, 파손 방지부는 흡기 시스템을 통해 엔진의 실린더로 안내되는 공기 중 일부를 연결관 내, 외측 부재 사이의 공간으로 안내하는 제 1 안내관과, 연결관 내, 외측 부재 사이의 공간에 있는 공기를 흡기 시스템으로 안내하는 제 2 안내관을 가질 수도 있다.

Description

자동차용 배기 시스템의 배기 매니폴드 조립체{Exhaust manifold assembly of an exhaust system for a motor vehicle}

본 발명은 자동차의 엔진에서 발생된 연소 가스를 자동차의 외부로 배출하기 위한 자동차용 배기 시스템에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 다수의 실린더로부터 배출되는 연소 가스를 한데 모아 배기 파이프로 안내하는 배기 매니폴드 조립체에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차의 엔진은 공기와 연료가 혼합된 혼합기가 실린더 내부로 흡입되어 연소되는 것에 의해 작동되며, 이때 발생되는 연소 가스는 배기 시스템에 의해 외부로 배출된다.

배기 시스템은, 엔진에 설치된 다수의 실린더로부터 배출되는 연소 가스를 한데 모으는 배기 매니폴드 조립체, 배기 매니폴드 조립체에 의해 모아진 연소 가스를 외부로 안내하여 배출하는 배기 파이프, 배출되는 연소 가스 중에 포함된 유해 성분을 정화시키기 위한 촉매 컨버터, 및 배기 파이프를 통해 안내되는 연소 가스의 소음을 저감시키기 위한 소음기를 포함한다.

촉매 컨버터와 소음기는 배기 파이프의 중간에 각각 설치되어 있으며, 소음기는 주 소음기와 보조 소음기로 나누어져 있기도 하다.

배기 매니폴드 조립체는, 도 1에 도시된 바와 같이, 일측이 여러 갈래로 나누어진 배기 매니폴드(1)와, 배기 매니폴드(1)와 배기 파이프(미도시)를 연결하는 연결관(3)을 가지고 있다. 최근에는 연소 가스 중의 유해 성분을 보다 효율적으로 정화하기 위하여 배기 매니폴드(1)와 연결관(3) 사이에 원통형의 보조 촉매 컨버터(2)가 설치되는 경향이 있다.

여기서, 보조 촉매 컨버터(2)의 직경이 배기 파이프의 직경에 비하여 크기 때문에 보조 촉매 컨버터(2)와 배기 파이프를 연결하는 연결관(3)은 보조 촉매 컨버터(2)와 연결되는 측단의 직경이 크고 배기 파이프와 연결되는 측단으로 갈수록 직경이 작아지는 대략 원뿔 형상을 가지고 있다. 또한, 연결 부재(3)는, 보조 촉매 컨버터(2)를 통과하면서 산화 반응에 의해 급격히 온도가 상승된 연소 가스의 뜨거운 열에 의한 열팽창 및 수축으로 인하여 파손되는 것을 방지하기 위하여, 내측 부재와 외측 부재가 소정의 폐공간을 이루도록 이격된 구조의 이중관으로 이루어져 있다. 참고로 도면에서 미설명 부호 4는 연결관(3)의 하측단에 고정되어 연결관(3)과 배기 파이프를 결합시키기 위한 플랜지이다.

그러나, 상기와 같은 종래의 배기 매니폴드 조립체는 보조 촉매 컨버터를 통과한 연소 가스의 고열에 의한 파손을 방지하기 위하여 이중관 구조를 가지고 있으나, 이러한 단순한 이중관 구조만으로는 연소 가스의 열에 의한 파손을 방지하기에충분하지 않다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 연소 가스의 고열에 의한 파손이 방지될 수 있는 자동차용 배기 시스템의 배기 매니폴드 조립체를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 자동차용 배기 시스템의 배기 매니폴드 조립체를 도시한 분해 사시도.

도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 배기 매니폴드 조립체의 주요 부분을 도시한 분해 사시도.

도 3은 도 2의 배기 매니폴드 조립체의 주요 부분이 결합된 상태를 도시한 단면도.

도 4는 도 2에 도시된 배기 매니폴드 조립체의 연결관의 다른 예를 도시한 사시도.

도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 배기 매니폴드 조립체의 주요 부분을 도시한 사시도.

도 6은 도 5의 배기 매니폴드 조립체의 주요 부분을 길이 방향을 따라 취한 단면도.

도 7은 도 5의 배기 매니폴드 조립체의 연결관 및 파손 방지부를 연결관의 길이 방향과 직각인 방향을 따라 취한 단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

2 ; 보조 촉매 컨버터 5 ; 연결관

51 ; 내측 부재 52 ; 외측 부재

53 ; 내, 외측 부재 사이의 공간

61, 62 ; 주름 63 ; 제 1 안내관

64 ; 제 2 안내관

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자동차용 배기 매니폴드 조립체는 다수의 실린더로부터 배출되는 연소 가스를 한데 모으기 위한 배기 매니폴드; 상기 배기 매니폴드의 출구단에 결합되어 상기 배기 매니폴드에 모아진 연소 가스 중의 유해 성분을 정화하기 위한 보조 촉매 컨버터; 상기 보조 촉매 컨버터의 출구단에 결합되는 원뿔 형상의 내측 부재와 상기 내측 부재와의 사이에 폐공간을 형성하도록 상기 내측 부재의 외측에 설치된 외측 부재를 가지며, 상기 보조 촉매 컨버터를 통과한 연소 가스를 배기 파이프로 안내하기 위한 연결관; 및 상기 보조 촉매 컨버터를 통과한 연소 가스의 고열에 의해 상기 연결관이 파손되는 것을 방지하기 위한 파손 방지부를 포함한다.

파손 방지부는 연결관의 내측 부재 및 외측 부재에 각각 형성되는 다수의 주름들을 가진다.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 파손 방지부는 흡기 시스템을 통해 엔진의 실린더로 안내되는 공기 중 일부를 연결관 내, 외측 부재 사이의 공간으로 안내하는 제 1 안내관과, 연결관 내, 외측 부재 사이의 공간에 있는 공기를 흡기 시스템으로 안내하는 제 2 안내관을 가질 수도 있다.

바람직하게는, 제 1 안내관은 흡기 시스템의 공기 정화기의 배출구와 내, 외측 부재 사이의 공간을 소통시키도록 설치되고, 제 2 안내관은 내, 외측 부재 사이의 공간과 흡기 시스템의 서지 탱크를 소통시키도록 설치된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명한다.

본 발명에 따른 배기 매니폴드 조립체는 종래의 배기 매니폴드 조립체와 동일하게 배기 매니폴드와 보조 촉매 컨버터와 연결관을 포함하고 있으며, 여기에 연소 가스의 열에 의한 연결관의 파손을 방지하기 위한 파손 방지부를 더 포함하는 구성을 가진다. 따라서, 종래와 동일한 구성에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여하며, 중복되는 설명은 생략한다.

도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 배기 매니폴드 조립체의 주요부를 도시한 분해 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 본 발명의 제 1 실시예에 따른 배기 매니폴드 조립체의 주요부가 결합된 상태를 도시한 단면도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 배기 매니폴드 조립체의 파손 방지부는 연결관(5)의 내측 부재(51) 및 외측 부재(52)에 형성되는 다수의 주름(61, 62)들로 이루어진다.

배기 매니폴드(미도시)의 연소 가스가 보조 촉매 컨버터(2)를 통과할 때, 연소 가스는 산화 반응에 의해 그 온도가 급격하게 상승된다. 고온의 연소 가스가 연결관(5)으로 유입되면 연소 가스의 고열에 의해 연결관(5)의 내, 외측 부재(51,52)에는 팽창력 및 수축력이 작용된다. 그런데, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 배기 매니폴드 조립체의 연결관(5)은 그 내, 외측 부재(51, 52)에 주름(61, 62)이 형성되어 있기 때문에 연소 가스의 고열에 의한 팽창력 및 수축력이 내, 외측 부재(51, 52)에 작용되면 내, 외측 부재(51, 52)가 유동되면서 팽창력 및 수축력을 흡수한다. 따라서, 연소 가스의 고열로 인한 연결관(5)의 파손은 방지된다.

도 2 및 도 3의 실시예에서는 내, 외측 부재(51, 52)의 주름(61, 62)이 연결관(5)의 반경 방향과 평행한 방향으로 형성되어 있다. 그러나, 내, 외측 부재(51, 52)의 주름(61, 62)은 도 4에 도시된 바와 같이 연결관(5)의 길이 방향과 평행한 방향으로 형성될 수도 있다.

한편, 도 5 내지 도 7에는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 배기 매니폴드 조립체가 도시되어 있다.

도 5 내지 도 7에 도시된 제 2 실시예의 경우, 파손 방지부는 제 1 및 제 2 안내관(63, 64)으로 이루어져 있다. 제 1 안내관(63) 및 제 2 안내관(64)은 각각 외부의 공기를 엔진의 실린더로 흡입하는 흡기 시스템과 연결되어 있다. 구체적으로, 제 1 안내관(63)은 흡기 시스템의 공기 정화기(미도시)를 통과한 공기 중 일부를 연결관(5)의 내, 외측 부재(51, 52) 사이의 공간(53)으로 안내한다. 제 2 안내관(64)은 공간(53)에 있는 공기를 엔진의 서지 탱크(미도시)로 안내한다.

엔진이 구동될 때 서지 탱크에는 항상 부압이 작용되기 때문에, 흡기 시스템을 통해 엔진으로 흡입되는 공기중 일부는 공기 정화기를 통과한 다음 제 1 안내관(63)을 통해 공간(53)으로 유입되고, 다시 제 2 안내관(64)을 통해 엔진의서지 탱크로 유입된다. 이때, 외부로부터 유입되는 공기는 연소 가스에 비하여 그 온도가 매우 낮기 때문에 공간(53)으로 유입된 공기는 연결관(5) 내부의 뜨거운 연소 가스를 냉각시킨다. 이와 같이, 연결관(5) 내부의 연소 가스가 냉각되는 것에 의해 연결관(5)의 내, 외측 부재(51, 52)에 가해지는 힘도 크게 저감된다. 따라서, 연소 가스의 고열에 의한 연결관(5)의 파손은 방지된다.

상기된 바와 같은 본 발명은, 연결관의 파손을 방지하기 위한 파손 방지부가 설치되어 있기 때문에, 보조 촉매 컨버터를 통과하여 급격하게 온도가 상승된 연소 가스의 고열에 의해 연결관이 파손되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 연결관의 내구성 및 수명이 크게 증가되는 효과를 얻을 수 있다.

이상에서는, 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대해서 도시하고 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상술한 실시예에만 한정되는 것은 아니며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경실시할 수 있을 것이다.

Claims (4)

1. 다수의 실린더로부터 배출되는 연소 가스를 한데 모으기 위한 배기 매니폴드;

   상기 배기 매니폴드의 출구단에 결합되어 상기 배기 매니폴드에 모아진 연소 가스 중의 유해 성분을 정화하기 위한 보조 촉매 컨버터;

   상기 보조 촉매 컨버터의 출구단에 결합되는 원뿔 형상의 내측 부재와 상기 내측 부재와의 사이에 폐공간을 형성하도록 상기 내측 부재의 외측에 설치된 외측 부재를 가지며, 상기 보조 촉매 컨버터를 통과한 연소 가스를 배기 파이프로 안내하기 위한 연결관; 및

   상기 보조 촉매 컨버터를 통과한 연소 가스의 고열에 의해 상기 연결관이 파손되는 것을 방지하기 위한 수단을 포함하는 자동차용 배기 매니폴드 조립체.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 파손 방지 수단은 연결관의 내측 부재 및 외측 부재에 각각 형성되는 다수의 주름들을 가지는 것을 특징으로 하는 배기 매니폴드 조립체.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 파손 방지 수단은 흡기 시스템을 통해 엔진의 실린더로 안내되는 공기 중 일부를 연결관의 내, 외측 부재 사이의 공간으로 안내하는 제 1 안내관과, 상기 연결관 내, 외측 부재 사이의 공간에 있는 공기를 흡기 시스템으로 안내하는 제 2 안내관을 가지는 것을 특징으로 하는 배기 매니폴드 조립체.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 제 1 안내관은 흡기 시스템의 공기 정화기의 배출구와 내, 외측 부재 사이의 공간을 소통시키도록 설치되고, 상기 제 2 안내관은 상기 공간과 흡기 시스템의 서지 탱크를 소통시키도록 설치되는 것을 특징으로 하는 배기 매니폴드 조립체.