KR100340105B1 - 브이형 엔진의 배기장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 엔진룸의 레이아웃성을 제한하지 아니하고 등장화(等長化) 효과를 가져와 배기소음 감쇠 효과가 높으며, 배기가스의 합류 흐름이 나란한 방향이어서 서로 충돌하지 아니하여 배기저항을 감소할 수 있는 구조의 V형 엔진의 배기장치를 제공하는데 있다.

이를 위해 본 발명은 좌측 배기매니폴드에 접속되는 대략 L자 형상의 좌측 다운파이프와;

상기 좌측 다운파이프와 일직선을 이루도록 접속되는 배기가스 안내 파이프와;

상기 배기가스 안내 파이프의 후단에 접속되는 배기가스 합류 파이프와;

우측 배기매니폴드에 일단이 접속되고 타단이 상기 배기가스 안내 파이프의 후단측에 상기 배기가스 합류 파이프와 간섭하지 않도록 접속되어 배기가스 안내 파이프의 선단측으로 배기가스의 흐름을 유도하는 우측 다운파이프와;

상기 배기가스 안내 파이프의 단면적을 120°로 구획하도록 방사상으로 형성되는 판상부재로서 배기가스 안내 파이프의 내용적을 각기 제1공간, 제2공간 및 제3공간으로 구획하는 제1내지 제3의 칸막이부재와;

상기 좌측 다운파이프와 상기 배기가스 합류 파이프가 상기 제1공간을 통하여 연통을 허용하나, 상기 제2 및 제3 공간이 상기 좌측 다운파이프와 단절되도록 상기 제2 및 제3공간의 선단부 단면적을 차단하도록 설치되는 차단칸막이와;

상기 제2공간은 상기 우측 다우파이프와 연통하며, 상기 제2공간으로 유입된 배기가스가 제3공간을 통하여 후방의 배기가스 합류 파이프로 배출되도록 상기 제2공간과 제3공간을 연통하며, 이를 위해 제3칸막이부재에 형성되는 연통 구멍;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

브이형 엔진의 배기장치{Exhaust apparatus of V type engine}

본 발명은 V형 엔진의 배기장치에 관한 것이다.

V형 엔진은 여러개의 실린더를 2분할하여 크랭크축의 좌우로 배치하고 있다.

강한 토오크를 요구하는 승용차용 엔진으로는 6기통 또는 8기통 이상의 다실린더 엔진이 사용되며, 6기통 이상의 다실린더 엔진의 경우 엔진의 전체 길이 및 크랭크축의 길이가 길어지므로 엔진의 전체 길이를 단축하기 위한 방안으로 실린더 블록을 2분할하여 V형으로 배치한 방식이 6기통 이상의 다실린더 엔진으로 주로 사용되고 있다.

그런데 V형 엔진의 경우 엔진룸내에 가로로 배치되고, 또 배출되는 배기가스는 배기장치를 통해 차량의 후방으로 배출되기 때문에 통상 도 6에 도시하는 것과 같이 배기장치(20)에 있어 좌우측 실린더열에 접속된 배기배니폴드에 연결되는 다운파이프(21)(22)의 길이가 각각 다른 부등장(不等長, ₁≠ ₂, _{1 2})을 이루고 있다.

그러나 도시한 배기장치를 기준하여 좌측열의 배기매니폴드에 접속되는 좌측 다운파이프(21)와 우측열의 배기매니폴드에 접속되는 우측 다우파이프(22)가 서로 연결되는 합류지점(23)까지의 길이( ₁, ₂)가 각각 다른데 기인하여 배기토출 소음이 증가하는 문제점이 있으며, V형 엔진에 있어 좌ㆍ우측 다운파이프(21)(22)의 길이( ₁, ₂)에 따른 소음 발생은 도 7에 도시하는 것과 같이 ₁/ ₂=1 부근에서 가장 낮고 그 길이비가 1보다 작거나 또는 커지게 되면 소음 발생이 증가하는 것으로 밝혀지고 있다.

또 2개의 다운파이프(21)(22)를 통해 합류 파이프(24)로 유입되는 배기가스 흐름 방향이 서로 상이하여 충돌을 일으키게 되므로, 합류부 지점(23)을 통과하는 배기가스가 서로 저항으로 작용하여 엔진 출력 저하의 원인이 되고 있다.

이 때문에 최근 V형 엔진의 경우 도 8에 도시하는 것과 같이 좌측 다운파이프(25)와 우측 다우파이프(26)의 길이(L₁=L₂)가 같고 합류부 지점(27)에서 배기가스가 서로 같은 방향으로 합류하게 되는 등장(等長, ( ₃= ₄)배기장치가 사용되고 있다.

그러나 상기한 등장 배기장치(28)는 소음 감소 효과가 높고 배기가스의 배출 저항을 낮추어 엔진 출력 저하를 방지할 수 있는 효과가 있음에도 불구하고, 공간이 매우 협소한 차량 엔진룸의 레이아웃상 그 배치 설계에 매우 불리하여, 공간의 제약이 있는 경우 적용이 어렵다는 문제점이 지적되고 있다.

또 합류부지점(27)인 챔버(chamber) 부분은 주물품으로 제작하게 되어 그 구조적 변경이 어렵고 투자비용이 많이 드는 문제점이 있다.

이에 본 발명은 상기한 문제점을 감안하여 제안한 것으로서 그의 목적으로 하는 것은 엔진룸의 레이아웃성을 제한하지 아니하고 등장화(等長化) 효과를 가져와 배기소음감쇠 효과가 높으며, 배기가스의 합류 흐름이 나란한 방향이어서 서로 충돌하지 아니하여 배기저항을 감소할 수 있는 구조의 V형 엔진의 배기장치를 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 V형 엔진의 배기장치는 좌측 배기매니폴드에 접속되는 대략 L자 형상의 좌측 다운파이프와;

상기 좌측 다운파이프와 일직선을 이루도록 접속되는 배기가스 안내 파이프와;

상기 배기가스 안내 파이프의 후단에 접속되는 배기가스 합류 파이프와;

우측 배기매니폴드에 일단이 접속되고 타단이 상기 배기가스 안내 파이프의 후단측에 상기 배기가스 합류 파이프와 간섭하지 않도록 접속되어 배기가스 안내 파이프의 선단측으로 배기가스의 흐름을 유도하는 우측 다운파이프와;

상기 배기가스 안내 파이프의 단면적을 120°로 구획하도록 방사상으로 형성되는 판상부재로서 배기가스 안내 파이프의 내용적을 각기 제1공간, 제2공간 및 제3공간으로 구획하는 제1내지 제3의 칸막이부재와;

상기 좌측 다운파이프와 상기 배기가스 합류 파이프가 상기 제1공간을 통하여 연통을 허용하나, 상기 제2및 제3 공간이 상기 좌측 다운파이프와 단절되도록 상기 제2및 제3공간의 선단부 단면적을 차단하도록 설치되는 차단칸막이와;

상기 제2공간은 상기 우측 다우파이프와 연통하며, 상기 제2공간으로 유입된 배기가스가 제3공간을 통하여 후방의 배기가스 합류 파이프로 배출되도록 상기 제2공간과 제3공간을 연통하며, 이를 위해 제3칸막이부재에 형성되는 연통 구멍;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 청구항 2 기재에 의하면 상기 좌측 다운파이프의 길이는 상기 우측 다운파이프와 상기 배기가스 안내 파이프를 합한 길이를 가지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 청구항 3 기재에 의하면 상기 연통 구멍은 제3칸막이 부재의 선단에 형성되며, 상기 우측 다우파이프로부터 상기 연통 구멍까지의 길이가 대략 상기 좌측 다운파이프의 길이와 같은 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명에 의한 V형 엔진의 배기장치를 나타내는 개략적 외관도

도 2는 도 1의 A-A 단면도

도 3은 도 1의 B-B 단면도

도 4는 본 발명의 칸막이부재의 사시도

도 5는 본 발명의 차단 칸막이를 나타내는 사시도

도 6은 종래기술

도 7은 배기토출음과 배기계 길이 간의 관계를 나타내는 도면

도 8은 종래기술

※도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : V형 엔진 4 : 좌측 다운파이프

5 : 배기가스 안내 파이프 6 : 배기가스 합류 파이프

7,8,9 : 칸막이부재 10,11,12 : 공간

13 : 차단칸막이 14 : 우측 다우파이프

15 : 연통 구멍

이하 본 발명의 구성과 작용을 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

도 1에 있어서 부호1은 V형 엔진이며, 부호2와 3은 각기 좌측 배기매니폴드 및 우측배기매니폴드이다.

좌측 배기매니폴드(2)에는 대략 L자 형상의 좌측 다운파이프(4)가 접속되며, 좌측 다운파이프(4)의 후단에는 일직선을 이루도록 배기가스안내 파이프(5)와 배기가스 합류 파이프(6)가 접속되며, 배기가스 합류 파이프의 후단에는 도시하지 아니한 머플러와 배기파이프등이 접속되어 있다.

배기가스안내 파이프(5)는 그의 단면적을 3개로 구획하도록 120°간격의 방사상으로 제1내지 제3칸막이부재(7)(8)(9)가 설치되어 배기가스안내 파이프(5)의 내용적을 각기 제1공간(10), 제2공간(11) 및 제3공간(12)으로 구획한다.

상기 배기안내 파이프(5)의 선단, 즉, 3개의 칸막이 부재(7)(8)(9) 선단에는 제2공간(11)과 제3공간(12)을 좌측 다운파이프(4)와 단절시키는 반면, 제1공간(10)과는 개방상태를 유지시키도록 원판을 120°각도의 호형부분을 절개해낸 형태의 차단칸막이(13)가 형성되어 있다. 이 차단칸막이(13)는 시계가 원판상에서 4시를 가르킬 때 큰 바늘과 작은 바늘 사이의 ⅓면적(120°)을 없앤 형태이다.

이에따라 상기 차단칸막이(13)에 의해 제2공간(11)은 우측 다우파이프(14)와 연통하는 반면 좌측 다운파이프(4)와는 단절되며, 제1공간(10)은 좌측 다운파이프 (14)와, 배기가스 합류 파이프(6)를 연통하며, 제3공간(12)은 좌측 다운파이프(4)와는 단절된 반면에 배기가스 합류 파이프(6)와는 연통하고 있다.

그리고 상기 제3칸막이부재(9)의 선단에는 상기 제2공간(11)과 제3공간(12)을 연통하는 연통 구멍(15)이 형성되어 있다.

또 상기 우측배기매니폴드(3)에 접속된 우측 다우파이프(14)의 접속단부로부터 상기 연통 구멍(15)까지의 길이(L₂+L₃)가 대략 상기 좌측 다운파이프(4)의 길이 (L₁)와 동일하게 설정된다.

이와같은 본 발명은 V형 엔진(1)으로부터 배기되는 배기가스는 좌측 및 우측 배기매니폴드(2)(3)를 통해 배출되며, 좌측 배기매니폴드(2)로 배출되는 배기가스는 좌측 다운파이프(4)와 배기가스 안내 파이프(5)의 제1공간(10)을 통해 후방의 배기가스 합류 파이프(6)로 빠져나가게 된다.

그리고 상기 우측배기매니폴드(3)를 통해 배출되는 배기가스는 우측 다우파이프(14)를 통하여 제2공간(11)으로 유입되며, 제2공간(11)으로 유입된 배기가스는 선단측으로 흐름이 일어나 제1공간(10)을 통하여 배출되는 배기가스의 흐름 방향과는 반대가 된다.

제2공간(11)으로 유입된 배기가스는 연통 구멍(15)을 통해 제3공간(12)으로 유입되며, 이때 흐름 방향이 180°로 바뀌어 제3공간(12)을 통하여 후방의 배기가스 합류 파이프(6)로 빠져나가게 된다.

이에따라 제1공간(10)과 제2공간(11)에서 배기가스가 나란히 유동(도 1의 점선도시참조)하여 배기가스 합류 파이프(6)에서 만나게 되나, 흐름방향이 서로 층류를 이루므로 충돌을 일으키지 아니한다.

본 발명의 경우 외관상으로는 부등장 길이를 가짐에도 불구하고 배기가스 안내 파이프(5)를 통해 소음이 크게 감쇄되어지게 되는데, 이는 제2공간(11)이 우측 다운파이프(14)의 길이를 실질적으로 연장하여 좌측 다운파이프와의 길이비가 1:1을 이루도록 하므로써 등장(等長) 배기장치의 효과를 얻게 되기 때문이다.

이상과 같은 본 발명에 의하면 외관상 나타나는 배기장치의 외관구조는 부등장 배기장치와 같으나 배기가스의 합류지점 부근의 배기가스의 흐름 길이를 실질적으로 연장하는 효과를 가지도록 배기가스 안내 파이프의 내부 구조를 변경하고, 또 V형 엔진의 좌ㆍ우측 실린더열로부터 배출되는 배기가스가 합류지점에서 서로 층류를 이루도록 배출되므로, 배기가스의 상호충돌에 의한 엔진출력 저하 현상이 제거되며, 또 좌ㆍ우측 다운파이프의 등장(等長)효과로 배기토출음이 크게 줄어드는 효과가 있으며, 동시에 엔진의 레이아웃성을 제한하지 아니하여 설계의 자유도가 높아지는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 좌측 배기매니폴드에 접속되는 대략 L자 형상의 좌측 다운파이프와;

   상기 좌측 다운파이프와 일직선을 이루도록 접속되는 배기가스 안내 파이프와;

   상기 배기가스 안내 파이프의 후단에 접속되는 배기가스 합류 파이프와;

   우측 배기매니폴드에 일단이 접속되고 타단이 상기 배기가스 안내 파이프의 후단측에 상기 배기가스 합류 파이프와 간섭하지 않도록 접속되어 배기가스 안내 파이프의 선단측으로 배기가스의 흐름을 유도하는 우측 다운파이프와;

   상기 배기가스 안내 파이프의 단면적을 120°로 구획하도록 방사상으로 형성되는 판상부재로서 배기가스 안내 파이프의 내용적을 각기 제1공간, 제2공간 및 제3공간으로 구획하는 제1내지 제3의 칸막이부재와;

   상기 좌측 다운파이프와 상기 배기가스 합류 파이프가 상기 제1공간을 통하여 연통을 허용하나, 상기 제2및 제3 공간이 상기 좌측 다운파이프와 단절되도록 상기 제2및 제3공간의 선단부 단면적을 차단하도록 설치되는 차단칸막이와;

   상기 제2공간은 상기 우측 다우파이프와 연통하며, 상기 제2공간으로 유입된 배기가스가 제3공간을 통하여 후방의 배기가스 합류 파이프로 배출되도록 상기 제2공간과 제3공간을 연통하며, 이를 위해 제3칸막이부재에 형성되는 연통 구멍;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 V형 엔진의 배기장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 좌측 다운파이프의 길이는 상기 우측 다운파이프와 상기 배기가스 안내 파이프를 합한 길이를 가지는 것을 특징으로 하는 V형 엔진의 배기장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 연통 구멍은 제3칸막이 부재의 선단에 형성되며, 상기 우측 다우파이프로부터 상기 연통 구멍까지의 길이가 대략 상기 좌측 다운파이프의 길이와 같은 것을 특징으로 하는 V형 엔진의 배기장치.