KR100398205B1 - 열팽창에 따른 균열을 방지한 차량용 매니폴드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열팽창에 따른 균열을 방지한 차량용 매니폴드에 관한 것으로, 열팽창에 의한 포트의 변형을 엔진을 이루는 실린더헤드의 연소실쪽으로 흡수하여 분기관들이 갈라지는 브랜치부위의 균열을 방지하면서 가스의 누출도 방지함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 배기가스 배출 통로인 배기시스템에 연결되는 포트(1)에서 분기되어 엔진의 연소실을 이루는 각 실린더헤드(C)에 연결되는 분기관(1a,...,1n)이 상기 실린더헤드(C)에 볼트등의 고정부재(B)를 매개로 기밀을 유지하는 가스켓(G)과 함께 간격유지부재(3)에 의해 연결 고정되되, 이 간격유지부재(3)는 상기 포트(1)에서 분기되어 실린더헤드(C)의 연소실직경보다 작은 직경을 갖는 분기관(1a,...,1n)을 감싸도록 상대적으로 큰 직경을 이루면서 그 일단이 분기관(1a,...,1n)에 용접등으로 고정되는 보호튜브(3a)와, 이 보호튜브(3a)에 일단이 용접(K)고정되고 타단이 볼트등의 고정부재(B)를 매개로 실린더헤드(C)에 고정되는 플랜지(1a',...,1n'로 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

열팽창에 따른 균열을 방지한 차량용 매니폴드{An automotive manifold for protecting crack causing to thermal expansion}

본 발명은 열팽창에 따른 균열을 방지한 차량용 매니폴드에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가열 시 엔진의 실린더쪽으로 인장되어져 포트들이 분기된 브랜치부위의 열팽창에 따른 균열을 방지한 차량용 매니폴드에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 동력을 발생하는 엔진은 외부로부터 공기를 유입시켜 연료와 함께 연소한 후 생성된 배기가스를 외부로 배출하도록 되며, 이러한 배기가스는 엔진의 연소실에 형성된 배출통로와 결합된 배기 매니폴드를 통해 수집되어 배기가스의 소음을 줄이고 오염물질을 정화하는 배기시스템을 통해 외부로 배출되게 된다.

이와 같이 엔진의 연소실에서 발생된 배기가스를 수집하는 배기 매니폴드는 도 1에 도시된 바와 같이, 그 끝단이 배기파이프(2)에 연결됨과 더불어 그 전단이 엔진의 각 연소실로 장착되도록 그 길이(La,Lb)가 각각 다른 여러 분기관(1a,...,1n)으로 형성된 포트(1)로 이루어진다.

여기서, 상기 분기관(1a,...,1n)은 도 2에 도시된 바와 같이 그 끝단에 플랜지(1a',...,1n')를 형성하여 고정부재(B)를 매개로 연소실이 형성된 실린더헤드(C)에 고정되는데 즉, 볼트등을 이용하는 통상적인 실린더헤드(C)와 실린더블록의 결합과 같이 상기 고정부재(B)도 볼트등을 이용해 실린더헤드(C)와 포트(1)의 분기관(1a,...,1n)에 일체로 형성된 플랜지(1a',...,1n')를 서로 결합 고정하게 된다.

이때, 상기 분기관(1a,...,1n)의 플랜지(1a',...,1n')와 실린더헤드(C)에는 기밀성을 유지하기 위해 가스켓(G)이 구비됨은 물론이다.

그러나, 이와 같이 매니폴드의 분기관(1a,...,1n)이 실린더헤드(C)에 고정부재(B)를 매개로 고정되어지면, 연소 후 배출되는 고온(약 700℃ - 800℃)인 배기가스로 인해 극심한 열 부하 즉, 엔진 미작동시의 상온과 작동 시 고온사이의 광역 온도 영역으로 인한 열팽창을 받게되는 문제가 있게 된다.

또한, 상기 배기매니폴드의 포트(1)에서 분기된 분기관(1a,...,1n)은 그 위치가 서로 다른 연소실의 위치에 적합하도록 그 길이(La,Lb)가 각각 다르므로 인해 열 팽창 정도가 다르게 되는데 이에 따라, 엔진의 작동전과 작동후에는 도 1에 도시된 바와 같이 변형전(O)에 비해 변형후(O')에는 상당한 변형이 발생되지만, 배기매니폴드의 특성상 이와 같은 변형이 발생되지 못하도록 구속해야만 되므로 결국, 상기 분기관(1a,...,1n)들의 배기가스온도에 의한 팽창은 분기관(1a,...,1n)들이 갈라지는 브랜치(B')부위로 집중되어 심할 경우 균열이 발생하는 문제가 있게 된다.

또한, 이와 같은 변형력이 지속적으로 가해지게 되면 실린더헤드(C)와 배기매니폴드의 기밀을 위해 덧대어진 가스켓(G)부위가 완전 밀착되지 못하는 기밀성약화로 인해 배기가스가 누출되는 문제도 있게됨은 물론이다.

이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 것으로, 열팽창에 의한 포트의 변형을 엔진을 이루는 실린더헤드의 연소실쪽으로 흡수하여 분기관들이 갈라지는 브랜치부위의 균열을 방지하면서 가스의 누출도 방지함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 배기가스 배출 통로인 배기시스템에 연결되는 포트에서 분기되어 엔진의 연소실을 이루는 각 실린더헤드에 연결되는 분기관이 상기 실린더헤드에 볼트등의 고정부재를 매개로 기밀을 유지하는 가스켓과 함께 간격유지부재에 의해 연결 고정되되, 이 간격유지부재는 상기 포트에서 분기되어 실린더헤드의 연소실직경보다 작은 직경을 갖는 분기관을 감싸도록 상대적으로 큰 직경을 이루면서 그 일단이 분기관에 용접등으로 고정되는 보호튜브와, 이 보호튜브에 일단이 용접고정되고 타단이 볼트등의 고정부재를 매개로 실린더헤드에 고정되는 플랜지로 이루어진 것을 특징으로 한다.

도 1은 일반적인 차량용 매니폴드의 구성도

도 2는 종래에 따른 배기 가스 배출용 매니폴드의 엔진 실린더헤드 연결 단면도

도 3은 본 발명에 따른 배기 가스 배출용 매니폴드의 엔진 실린더헤드 연결 단면도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 포트 1a,...,1n : 분기관

1a',...,1n' : 플랜지 2 : 배기파이프

3 : 간격유지부재 3a : 보호튜브

B : 고정부재 B' : 브랜치부위

C : 실린더헤드 G : 가스켓

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 매니폴드의 엔진 실린더헤드 연결 단면도를 도시한 것인바, 본 발명은 엔진의 연소실에서 발생된 배기가스를 배출하는 통로인 배기 매니폴드의 포트(1)는 그 전단이 엔진의 각 연소실로 장착되도록 서로 다른 길이(La,Lb)를 갖는 여러 분기관(1a,...,1n)으로 이루어져 연소실이 형성된 실린더헤드(C)에 볼트등의 고정부재(B)를 매개로 간격유지부재(3)와 함께 연결되되, 이 간격유지부재(3)는 상기 포트(1)에서 분기되어 실린더헤드(C)의 연소실직경보다 작은 직경을 갖는 분기관(1a,...,1n)을 감싸도록 상대적으로 큰 직경을 이루면서 그 일단이 분기관(1a,...,1n)에 용접등으로 고정되는 보호튜브(3a)와, 이 보호튜브(3a)에 일단이 용접(K)고정되고 타단이 볼트등의 고정부재(B)를 매개로 실린더헤드(C)에 고정되는 플랜지(1a',...,1n'로 이루어진다.

여기서, 상기 플랜지(1a',...,1n')와 실린더헤드(C)사이에는 기밀 유지를 위해 가스켓(G)이 구비됨은 물론이다.이에 따라, 본 발명은 엔진의 작동시 배출되는 배기가스의 온도에 따른 포트(1)의 팽창력을 구속하지 않고 자유롭게 변형되도록 하면서 포트(1)의 변형을 방지하게 된다.이를 다시 설명하면, 엔진에서 연소 후 배출되는 고온(약 700℃ - 800℃)인 배기가스로 인해 실린더헤드(C)에 연결된 포트(1)의 분기관(1a,...,1n)이 극심한 열 부하에 따른 열팽창을 발생하게 되면, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 매니폴드의 포트(1)를 이루는 분기관(1a,...,1n)이 초기위치(O, 실린더헤드(C)의 연소실부위에 근접된 위치)에서 열팽창에 의한 이동위치(O', 실린더헤드(C)의 연소실쪽으로 이동된 위치))로 팽창되어 신장되지만 즉, 상기 분기관(1a,...,1n)의 팽창에 의한 신장이 실린더헤드(C)의 연소실쪽으로 발생하므로 결국, 배출되는 배기가스온도에 의한 팽창력이 상기 분기관(1a,...,1n)에서 자체적으로 작용해 분기관(1a,...,1n)들이 갈라지는 브랜치(B')부위로 집중되지 않아 브랜치(B')부위에 대한 균열이 발생되지 않게 된다.

한편, 엔진이 정지되어 고온의 배기가스가 배출되지 않게 되면 연소실 쪽으로 신장된 분기관(1a,...,1n)이 다시 후퇴하여 초기위치(O)로 복귀되어지므로 결국, 고온의 배기가스에 의한 분기관(1a,...,1n)의 열팽창이 매니폴드의 브랜치(B')부위나 가스켓(G)부위에 아무런 응력을 발생시키지 않게 됨은 물론이다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 배기매니폴드의 포트를 이루는 분기관에 대한 열변형을 엔진의 실린더헤드에 형성된 연소실쪽으로 유도하여 연소실부위로 장착된 포트 자체만의 독립적인 변형으로 한정시켜 분기관들이 갈라지는 브랜치부위의 균열을 방지함은 물론 실린더와 매니폴드의 기밀을 위해 덧대어진 가스켓부위의 기밀을 유지시킬 수 있는 효과가 있게 된다.

Claims (1)

1. 배기가스 배출 통로인 배기시스템에 연결되는 포트(1)에서 분기되어 엔진의 연소실을 이루는 각 실린더헤드(C)에 연결되는 분기관(1a,...,1n)이 상기 실린더헤드(C)에 볼트등의 고정부재(B)를 매개로 기밀을 유지하는 가스켓(G)과 함께 간격유지부재(3)에 의해 연결 고정되되, 이 간격유지부재(3)는 상기 포트(1)에서 분기되어 실린더헤드(C)의 연소실직경보다 작은 직경을 갖는 분기관(1a,...,1n)을 감싸도록 상대적으로 큰 직경을 이루면서 그 일단이 분기관(1a,...,1n)에 용접등으로 고정되는 보호튜브(3a)와, 이 보호튜브(3a)에 일단이 용접(K)고정되고 타단이 볼트등의 고정부재(B)를 매개로 실린더헤드(C)에 고정되는 플랜지(1a',...,1n')로 이루어진 열팽창에 따른 균열을 방지한 차량용 매니폴드.