KR100566849B1

KR100566849B1 - 내연 기관용 배기 매니폴드

Info

Publication number: KR100566849B1
Application number: KR1020030095130A
Authority: KR
Inventors: 가와미즈기요미; 야마다진
Original assignee: 닛산 지도우샤 가부시키가이샤; 르노 에스. 아. 에스. 소시에떼 빠르 악시옹 셍쁠리피에
Priority date: 2002-12-24
Filing date: 2003-12-23
Publication date: 2006-04-03
Also published as: EP1433934A3; DE60310024T2; KR20040057966A; CN1281858C; EP1433934B1; DE60310024D1; EP1433934A2; CN1510256A; JP2004204730A; JP4158516B2

Abstract

4기통 내연 기관용 배기 매니폴드는 네 개의 분지와, 네 개의 분지에 연결된 하류 배기 파이프와, 하류 배기 파이프의 배기 경로를 각각 반원형 단면을 갖는 제1 및 제2 통로로 분할하는 격벽을 포함한다. 제1 및 제2 경로의 각각은 비연속적인 순서로 점화되고 각각 통로의 반원형 단면의 제1 및 제2 사분원 영역과 연통된 분지 중 두 개의 분지에 연결된다. 하류 배기 파이프에 장착된 공연비 센서는 하류 배기 파이프의 축 방향에 수직한 폭 방향으로 격벽의 일 측면 상에 형성된 절개부를 거쳐 양 통로 내로 돌출한다. 격벽에 형성된 연통부는 통로와 서로 유체 연통한다. 연통부는 각각 격벽의 일 측면 상에 그리고 그 대향 측면 상에 위치된 제1 및 제2 부분을 갖는다. 제1 부분은 제2 부분의 하류에 위치된다.

내연 기관, 배기 매니폴드, 격벽, 공연비 센서, 연통부

Description

내연 기관용 배기 매니폴드{EXHAUST MANIFOLD FOR AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE}

도1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 배기 매니폴드의 측면도.

도2는 도1에 도시된 배기 매니폴드의 사시도.

도3은 배기 매니폴드의 하류 배기 파이프 내에 배치된 격벽을 도시한 배기 매니폴드의 축 방향을 따라 취한 제1 실시예의 배기 매니폴드의 부분 단면도.

도4는 도3의 선 4-4를 따라 취한 단면도.

도5a 및 도5b는 엔진 실린더로부터 배기되고 하류 배기 파이프 내로 유동하는 배기 가스의 흐름에 대한 설명도.

도6a는 격벽이 슬릿을 갖지 않는 경우 하류 배기 파이프를 통과하고 촉매 컨버터의 캐리어와 접촉하게 되는 배기 가스의 흐름에 대한 설명도.

도6b는 도6a와 유사하지만 격벽이 슬릿을 갖는 경우 배기 가스 흐름에 대한 설명도.

도7은 도3과 유사하지만 본 발명의 제2 실시예에 따른 배기 매니폴드의 격벽을 도시한 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

#1, #2, #3, #4 : 엔진 실린더

5, 6, 7, 8 : 분지

9 : 하류 배기 파이프

10, 110: 격벽

11 : 제1 통로

12 : 제2 통로

16 : 공연비 센서

18 : 절개부

21;22, 23, 24 : 연통부

본 발명은 직렬형 4기통 내연 기관 및 V형 8기통 내연 기관과 같이 직렬형의 네 개의 실린더를 갖는 내연 기관을 위한 개선된 배기 매니폴드에 관한 것이다.

직렬형 4기통 내연 기관에서, 배기 가스 간의 충돌을 방지하기 위해 네 개의 엔진 실린더로부터 방출된 배기 가스를 소위 4-2-1 형의 하나의 흐름으로 통합하는 것이 양호하다. 네 개의 엔진 실린더에 결합된 상류측 네 개의 분지가 한 쌍의 통로를 갖는 하류 배기 파이프와 연결되는 직렬형 4기통 내연 기관용 배기 매니폴드가 제안되어 왔다. 네 개의 분지들은 두 쌍의 분지를 형성하도록 각각의 하류 단부에서 연결된다. 한 쌍의 통로는 하류 배기 파이프 내에 배치된 격벽에 의해 분할된다. 각각의 통로는 두 개의 분지 내의 통로와 연통된다. 배기 파이프의 하류 부는 확산 장치를 거쳐 촉매 컨버터와 연결된다. 일반적으로, 모든 엔진 실린더로부터 방출된 배기 가스를 검출하기 위해, 단일한 공연비 센서(산소 센서 또는 지역 공연비 센서)가 배기 파이프의 원주벽에 형성된 장착 구멍과 배기 파이프의 축 방향에 수직한 폭 방향으로, 즉 배기 파이프의 상류측으로부터 하류측으로 유동하는 배기 가스의 흐름 방향에 수직하게 격벽의 일 측면 상에 형성된 절개부를 통해 배기 파이프의 한 쌍의 통로 내로 부분적으로 돌출하도록 배기 시스템에 배열된다.

(일본 특허 출원 공개 공보 평9-323119호에 대응하는) 미국 특허 제6,012,315호는 격벽을 구비한 배기 파이프를 개시한다. 배기 파이프는 산소 센서용 장착 구멍을 갖는다. 격벽에는 산소 센서를 수용하도록 장착 구멍과 상호 작용하는 절개부가 형성된다.

일본 특허 출원 공개 공보 제2001-82140호는 배기 파이프 내의 격벽을 개시한다. 격벽은 격벽에 의해 서로 분리된 배기 파이프 내의 통로들 사이에 유체 연통을 위한 복수개의 구멍을 갖는다.

그러나, 상술한 관련 기술 분야에서, 공연비 센서는 폭 방향으로 격벽의 일 측면 상에 배열된다. 이런 배열로서, 격벽의 일 측면에 대응하는 배기 파이프의 한 쌍의 통로의 각각의 일 측면은 통로의 대향하는 측면보다 공연비 센서에 가깝게 위치된다. 두 개의 분지 중 하나로부터 나온 배기 가스는 통로의 일 측면 내로 유동하고 두 분지 중 다른 분지로부터 통로의 대향하는 측면으로 유동하는 배기 가스의 양보다 많은 양이 공연비 센서와 접촉하게 된다. 즉, 두 개의 분지 중 하나에 결합된 두 개의 엔진 실린더 중 한 실린더로부터 방출된 배기 가스는 두 개의 분지 중 다른 분지로부터 방출된 배기 가스의 양보다 많은 양이 공연비 센서와 접촉하게 된다. 결국, 공연비 센서는 엔진 실린더로부터 방출된 배기 가스의 전체 부분을 정밀하게 측정할 수 없다. 공연비 센서에 의한 배기 가스의 측정 정밀도가 악화될 수 있다.

이 문제는 복수개의 구멍을 갖는 격벽을 개시한 상술한 관련 기술 분야 중 후자에 의해서는 해결될 수 없다.

본 발명의 목적은 공연비 센서를 사용해서 배기 매니폴드를 통과하는 배기 가스에 대한 정밀 측정을 악화시키지 않을 수 있는 것으로서, 직렬형 4기통 내연 기관을 위한 개선된 배기 매니폴드를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 태양에서는 네 개의 엔진 실린더를 구비한 내연 기관에 연결된 배기 매니폴드가 마련되며, 배기 매니폴드는,

각각 네 개의 엔진 실린더로부터 배기 가스를 토출하기 위한 네 개의 분지들과,

네 개의 분지에 연결된 하류 배기 파이프와,

하류 배기 파이프의 배기 경로를 각각 반원형 단면을 갖는 제1 통로 및 제2 통로로 분할하며 하류 배기 파이프의 축 방향에 수직한 폭 방향으로 그 일 측면 상에 형성된 절개부를 갖는 격벽과,

격벽의 절개부를 통해서 제1 및 제2 통로 모두로 돌출하도록 하류 배기 파이프에 장착된 공연비 센서와,

격벽 내에 형성되고 제1 및 제2 통로와 서로 유체 연통하며, 격벽의 일 측면 상에 위치된 제1 부분 및 격벽의 대향하는 측면 상에 위치된 제2 부분을 갖고 제1 부분은 제2 부분에 대해 하류측 상에 위치되는 연통부를 포함하며,

제1 및 제2 통로의 각각은 비연속적인 순서로 점화되는 네 개의 엔진 실린더 중 두 개와 연결된 네 개의 분지 중 두 개와 연결되고 네 개의 분지 중 두 개는 각각 제1 및 제2 통로의 각각의 반원형 단면의 제1 및 제2 사분원 영역과 연통한다.

이하, 도1 내지 도6b를 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 배기 매니폴드를 설명하기로 한다. 본 실시예에서, 배기 매니폴드는 차량의 직렬식 4기통 내연 기관에 적용된다. 도1에 도시된 바와 같이, 배기 매니폴드(2)는 엔진의 실린더 헤드(1)의 일 측면에 결합된 상류 단부와 촉매 컨버터(3)에 결합된 하류 단부를 갖는다. 배기 매니폴드(2)는 상류측 상의 네 개의 통로를 하류측 상의 두 개의 통로에 통합하도록 구성된다.

도2에 도시된 바와 같이, 배기 매니폴드(2)는 상류의 네 개의 분지부(5, 6, 7, 8)와 상류의 네 개의 분지부(5 내지 8)에 연결된 하류 배기 파이프(9)를 포함한다. 상류의 네 개의 분지부(5 내지 8)는 플랜지(4)를 거쳐 실린더 헤드(1)에 연결된 상류 단부와 하류 배기 파이프(9)의 상류 단부에 연결되고 서로 결합된 하류 단부를 갖는다. 상류의 네 개의 분지부(5 내지 8)는 각각 엔진 실린더(#1, #2, #3, #4)와 유체 연통한다. 격벽(10)은 하류 배기 파이프(9) 내에 배치되며, 하류 배기 파이프의 전체 축 길이에 걸쳐 하류 배기 파이프(9)의 축 방향으로 연장된다. 격 벽(10)은 일반적으로 원형 단면을 갖는 하류 배기 파이프(9) 내의 배기 경로를 각각 반원형 단면을 갖는 한 쌍의 통로(11, 12)로 분할한다. 격벽(10)은 하류 배기 파이프(9)의 중심축을 포함하는 판 형상이다. 하류 배기 파이프(9)는 플랜지(13)가 장착된 하류 단부를 갖는다. 플랜지(13)는 촉매 컨버터(3)의 확산 장치(14)의 입구 플랜지(15)와 연결된다.

이때, 하류 배기 파이프(9) 내의 각각의 통로(11, 12)는, 네 개의 엔진 실린더(#1 내지 #4) 중 두 개의 엔진 실린더와 연결된 네 개의 분지(5 내지 8) 중 두 개를 거쳐, 비연속적 순서로 점화하는 네 개의 엔진 실린더(#1 내지 #4) 중 두 개의 엔진 실린더와 연통된다. 즉, 통로(11, 12)는 점화 순서가 연속적이지 않은 네 개의 엔진 실린더(#1 내지 #4) 중 두 개와 연통된다. 본 실시예에서, 네 개의 엔진 실린더(#1 내지 #4)의 점화 순서는 다음과 같다. 즉, #1-#3-#4-#2이다. 통로(11)는 각각 엔진 실린더(#1, #4)에 연결된 분지(5, 8)를 거쳐 비연속적인 점화 순서를 갖는 엔진 실린더(#1, #4)와 연통된다. 엔진 실린더(#1, #4)로부터 방출된 배기 가스는 각각 분지(5, 8) 내로 토출된다. 분지(5, 8)를 통과하는 두 개의 배기 흐름은 통로(11) 내에서 서로 결합된다. 한편, 통로(12)는 각각 엔진 실린더(#2, #3)에 연결된 분지(6, 7)를 거쳐 비연속적인 점화 순서를 갖는 엔진 실린더(#2, #3)와 연통된다. 엔진 실린더(#2, #3)로부터 방출된 배기 가스는 각각 분지(6, 7) 내로 토출된다. 분지(6, 7)를 통과하는 두 개의 배기 흐름은 통로(12) 내에서 서로 결합된다. 통로(11) 내의 배기 흐름과 통로(12) 내의 배기 흐름은 촉매 컨버터(3)의 입구측, 즉 확산 장치(14)의 측면 상의 하나의 배기 흐름으로 통합 된다.

공연비 센서(16)는 격벽(10)에 형성된 절개부(18)를 통해 양 통로(11, 12) 내로 부분적으로 돌출하도록 하류 배기 파이프(9)의 상대적 하류부에 장착되며 격벽(10)을 따라 위치된다. 상세하게는, 격벽(10)은 하류 배기 파이프(9)의 축 방향에 수직한 폭 방향으로 격벽(10)의 일 측면 상에 형성된 절개부(18)를 갖는다. 공연비 센서(16)는 폭 방향으로 격벽(10)의 일 측면 상에 위치된다. 도2에서, 공연비 센서(16)는 격벽(10)의 좌측 상에 배치된다. 공연비 센서(16)는 장착 구멍(17)을 통해 하류 배기 파이프(9)의 외원주면으로부터 삽입되어 격벽(10)의 절개부(18)를 통해 통로(11, 12) 내로 부분적으로 돌출한다. 따라서, 공연비 센서(16)는 각각의 통로(11, 12)의 배기 가스에 노출되고 통로(11, 12)의 배기 가스의 공연비를 검출한다.

도3 및 도4를 참조하여 하류 배기 파이프(9) 내의 격벽(10)에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다. 도3에 도시된 바와 같이, 격벽(10)은 하류 배기 파이프(9)의 전체 축 길이에 걸쳐 연장된다. 격벽(10)은 통로(11, 12)를 서로 유체 연통시키는 연통부를 포함한다. 연통부는 폭방향으로 격벽(10)의 대향하는 측면을 따라 각각의 통로(11, 12)에서 유동하는 배기 가스를 폭방향으로 격벽(10)의 일 측면 상에 위치된 공연비 센서(16)쪽으로 전환시키도록 배열된다. 본 실시예에서, 연통부는 공연비 센서(16)의 상류측 상에 위치된 경사 슬릿(21)의 형태이다. 슬릿(21)은 격벽(10)의 폭 방향, 즉 도3의 좌-우 방향으로 연장되며, 하류 배기 파이프(9)의 축 방향, 즉 도3의 상-하 방향에 대해 경사진다. 특히, 슬릿(21)은 폭 방향으로 격벽(10)의 일 측면 상에 위치된 일 단부(21A)와 폭 방향으로 격벽(10)의 대향된 측면 상에 위치된 타 단부(21B)를 갖는다. 즉, 일 단부(21A)는 공연비 센서(16)의 측면 상에 위치된다. 일 단부(21A)는 타 단부(21B)에 대해 하류측 상에 위치된다. 본 실시예에서, 슬릿(21)은 격벽(10)의 폭 방향에 수직한 방향으로 균일한 폭을 갖는다. 슬릿(21)은 압력 분포를 조절하기 위해 상류측 및 하류측 사이에서 폭이 변화되도록 적절히 개조될 수 있다. 또한, 슬릿(21)은 복수개의 슬릿 형상일 수 있다.

도4에 도시된 바와 같이, 하류 배기 파이프(9)는 일반적으로 원형 단면을 갖는다. 격벽(10)은 하류 배기 파이프(9)의 중심축을 포함하도록 하류 배기 파이프(9) 내에 배치된다. 격벽(10)은 하류 배기 파이프(9) 내의 배기 경로를 각각 일반적으로 반원형 단면을 갖는 통로(11, 12)로 분할한다. 비연속적인 순서로 점화되는 엔진 실린더(#1, #4)에 연결된 두 개의 분지(5, 8)의 하류 단부는 통로(11)의 반원형 단면을 함께 형성하는 사분원 영역(A, B)과 각각 연통되도록 하기 위해서 하류 배기 파이프(9)의 상류 단부와 연결된다. 따라서, 사분원 영역(A, B)은 각각 분지(5, 8)를 거쳐서 엔진 실린더(#1, #4)와 유체 연통한다. 마찬가지로, 비연속적인 순서로 점화되는 엔진 실린더(#2, #3)에 연결된 두 개의 분지(6, 7)의 하류 단부는 통로(12)의 반원형 단면을 함께 형성하는 사분원 영역(C, D)과 각각 연통되도록 하기 위해서 하류 배기 파이프(9)의 상류 단부와 연결된다. 상기 영역(A, B) 및 영역(C, D)은 각각 도4에 도시된 가상 경계면(M)에 의해 분할된다. 상기 영역(C, D)은 분지(6, 7)를 거쳐 엔진 실린더(#2, #3)과 유체 연통한다. 공연비 센서(16)는 엔진 실린더(#4, #3)로부터의 배기 가스가 도입되는 영역(B, D)의 측면 상에 배열된다. 이런 배열로 해서, 엔진 실린더(#1, #2)로부터 방출되고 영역(A, C)으로 유동하는 배기 가스는 공연비 센서(16)와 접촉하는 양이 엔진 실린더(#4, #3)로부터 방출되고 영역(B, D)으로 유동하는 배기 가스보다 작다. 슬릿(21)의 일 단부(21A)는 그 폭 방향으로 영역(B, D) 사이에서 연장되는 격벽(10)의 일 부분의 중간에 가깝게 위치된다. 슬릿(21)의 타 단부(21B)는 그 폭방향으로 영역(A, B) 사이에서 연장되는 격벽(10)의 나머지 부분의 중간에 또는 그 외측에 위치된다. 특히, 슬릿(21)의 타 단부(21B)는 격벽(10)의 나머지 부분의 중간부와 하류 배기 파이프(9)의 내면과 연결된 격벽(10)의 주연 모서리 사이에 위치될 수 있다. 따라서, 슬릿(21)은 일 단부(21A)에서 양 영역(B, D)으로 개방되고 타 단부(21B)에서 양 영역(A, C)으로 개방된다.

도5a 및 도5b를 참조하면, 엔진 실린더(#1)로부터 하류 배기 파이프(9)의 통로(11) 내로 토출되고 슬릿(21)을 거쳐 통로(11) 내로 유동하는 배기 가스의 흐름이 설명된다. 도5a는 엔진 실린더(#1)로부터 토출되고 통로(11) 내로 유동하는 배기 가스의 흐름을 도시한다. 도5b는 통로(11)로부터 슬릿(21)을 거쳐 통로(12) 내로 유동하는 배기 가스의 흐름을 도시한다. 엔진 실린더(#1)로부터 방출된 배기 가스가 분지(5)를 거쳐 통로(11) 내로 유동할 때, 배기 가스는 통로(11)의 영역(A)에서 유동한다. 이때, 통로(12)는 통로(11) 내의 압력보다 낮은 압력을 갖는데, 이는 엔진 실린더(#1)로부터 방출된 배기 가스가 통로(12)를 통과한 후 즉시 야기된다. 통로(12) 내의 낮은 압력으로 인해, 통로(11)의 영역(A)을 통과하는 배기 가스의 일부는 도5b에 도시된 바와 같이 슬릿(21)을 거쳐 통로(12) 내로 유동하도록 된다. 슬릿(21)을 통과할 때, 배기 가스의 일부는 슬릿(21)의 경사진 주연부를 따라 유동한다. 그후 배기 가스의 일부는 통로(12)로 진입하고 도5b에 도시된 바와 같은 분산 상태로 공연비 센서(16)쪽으로 유동한다.

한편, 엔진 실린더(#1)로부터의 배기 가스가 통로(11)의 영역(A)에서 유동할 때, 슬릿(21)은 일정한 저압부를 형성한다. 슬릿(21)은 슬릿(21)의 하류측이 공연비 센서(16)에 근접하도록, 즉 하류측 상의 저압부가 상류측 상의 저압부보다 공연비 센서(16)쪽으로 보다 오프셋되도록 경사지기 때문에, 영역(A)에서 유동하는 배기 가스의 흐름은 도5a에 도시된 바와 같은 분산 상태로 공연비 센서(16)에 근접하게 배치된 영역(B)으로 전환되도록 된다. 따라서, 엔진 실린더(#1)로부터 방출되고 공연비 센서(16)와 접촉하게 되는 배기 가스의 양은 증가된다. 결국, 공연비 센서(16)는 보다 정밀하게 엔진 실린더(#1)로부터 방출된 배기 가스를 검출할 수 있다.

엔진 실린더(#2)로부터 하류 배기 파이프(9)의 통로(12)내로 토출되어서 슬릿(21)을 거쳐 통로(12) 내로 유동하는 배기 가스의 흐름은 엔진 실린더(#1)로부터 통로(11)내로 방출된 배기 가스의 상술한 흐름에 대해 대칭적이다. 엔진 실린더(#2)로부터 방출된 배기 가스는 분지(6)를 거쳐 통로(12)의 영역(C) 내로 유동한다. 이때, 통로(11)는 엔진 실린더(#1)로부터 방출된 배기 가스가 통로(11)를 통과한 직후 야기되는 낮은 압력을 갖는다. 따라서, 통로(11)의 영역(C)을 통과하는 배기 가스의 일부는 슬릿(21)을 거쳐 통로(11) 내로 유동하도록 된다. 경사진 슬릿(21)의 배열로 인해, 배기 가스의 일부는 분산 상태로 공연비 센서(16)쪽으로 유동하도록 된다. 한편, 슬릿(21)은 저압부를 형성하기 때문에, 영역(C)에서 유동하는 배기 가스의 흐름은 분산 상태로 공연비 센서(16)에 가깝게 배치된 영역(D)으로 전환되도록 된다. 또한, 엔진 실린더(#4)로부터 통로(11)의 영역(B)으로 토출된 배기 가스의 일부는 슬릿(21)을 거쳐 통로(12) 내로 분산되도록 된다. 엔진 실린더(#3)로부터 통로(12)의 영역(D)으로 토출된 배기 가스의 일부는 슬릿(21)을 거쳐 통로(11) 내로 분산되도록 된다.

도6a 및 도6b를 참조하면, 촉매 컨버터(3)쪽으로 유동하고 세라믹 모노리식 캐리어(3A) 상에 충돌하는 배기 가스의 흐름이 도시된다. 도6a는 슬릿(21)이 없는 격벽(10)이 사용될 때 야기되는 배기 가스의 흐름을 도시한다. 도6b는 슬릿(21)을 구비한 격벽(10)이 사용될 때 야기되는 배기 가스의 흐름을 도시한다. 도6a의 상부에 도시된 바와 같이, 격벽(10)에는 슬릿(21)이 형성되어 있지 않기 때문에, 엔진 실린더(#1, #4)로부터 방출된 배기 가스는 통로(11)만을 통과한다. 도6a의 하부에 도시된 바와 같이, 배기 가스는 통로(11)로부터 확산 장치(14)를 거쳐 촉매 컨버터(14)쪽으로 유동하며 통로(11)의 측면 상에 배치된 확산 장치(14)의 일부에서 확산된다. 그후, 배기 가스는 캐리어(3A)의 입구부의 일부에만 충돌된다. 이는 그 내부에 균열을 형성하도록 캐리어(3A)에 역효과를 줄 것이다. 반대로, 격벽(10)이 도6b의 상부에 도시된 바와 같이 슬릿(21)을 갖는 경우, 통로(11) 내로 토출된 배기 가스의 일부는 슬릿(21)을 통해 통로(12) 내로 유동한다. 도6b의 하부에 도시된 바와 같이, 통로(11, 12)를 통과하는 배기 가스의 흐름은 확산 장치(14)를 거쳐 촉매 컨버터(3)쪽으로 유동한다. 배기 가스는 확산 장치(14)에서 균일하게 확산되며 캐리어(3A)의 입구부 전체와 충돌된다.

상기 설명으로부터 이해되는 바와 같이, 본 발명의 배기 매니폴드(2)는 네 개의 실린더(#1 내지 #4)로부터 토출된 배기 가스의 충돌을 방지할 수 있다. 또한, 하류 배기 파이프(9)에서 유동하는 배기 가스는 단일한 공연비 센서(16)에 의해 보다 정밀하게 검출될 수 있다. 특히, 경사진 슬릿(21)이 격벽(10)에 형성되는 경우, 공연비 센서(16)로부터 떨어져서 위치된 분지(5, 6)로부터 유동하는 배기 가스는 유동되어서 공연비 센서(16)쪽으로 편향하게 된다. 이는 공연비 센서(16)에 의해 하류 배기 파이프(9)의 배기 가스를 검출하는 정밀도를 개선할 수 있다. 또한, 배기 가스는 하류 배기 파이프(9)로부터 촉매 컨버터(3)쪽으로 넓게 확산될 수 있다. 이는 배기 가스가 촉매 컨버터(3)의 입구부의 일부에만 충돌하는 것을 방지한다. 따라서, 본 발명의 배기 매니폴드(2)는 촉매 컨버터(3)의 캐리어(3A)의 넓은 영역 상에서 배기 가스의 균일한 충돌을 달성할 수 있다.

도7을 참조하면, 본 발명의 배기 매니폴드(2)의 제2 실시예가 설명된다. 제2 실시예는 격벽이 복수개의 구멍을 갖는다는 점에서 제1 실시예와 다르다. 도7에 도시된 바와 같이, 세 개의 구멍(22, 23, 24)이 격벽(110)에 형성되며 통로(11, 12) 사이에서 유체 연통을 위한 연통부로서 역할을 한다. 본 실시예에서, 세 개의 구멍(22, 23, 24)은 동일한 직경을 갖는다. 세 개의 구멍(22, 23, 24)은 하류 배기 파이프(9)의 축 방향과 격벽(110)의 폭방향에 대해 경사진 라인을 따라 배열된다. 구멍(22, 24) 사이의 중간 구멍(23)은 경계면(M)을 가로질러 배열된다. 구멍(22)은 공연비 센서(16)가 배열된 폭 방향으로 중간 구멍(23)의 하류측 상에 그리고 격벽(110)의 일 측면 상에 위치된다. 구멍(22)은 영역(B, D) 사이에서 연장된 격벽(110)의 일 부분의 중간에 위치된다. 구멍(22)은 영역(B, D) 모두에 대해 개방된다. 구멍(24)은 폭 방향으로 중간 구멍(23)의 상류측 상에 그리고 격벽(110)의 대향하는 측면 상에 위치된다. 구멍(24)은 영역(A, C) 사이에서 연장된 격벽(110)의 일 부분의 중간에 위치된다. 구멍(24)은 영역(A, C) 모두에 대해 개방된다. 이들 구멍(22, 23, 24)은 제1 실시예의 격벽(10)의 슬릿(21)에 사실상 동등하게 작용하도록 배열된다.

연통부로서 작용하는 복수개의 구멍은 본 발명에 제한되지 않는다. 구멍의 직경은 압력 분포를 고려함으로써 서로 다르게 설정될 수 있다. 또한, 구멍의 수는 본 실시예에서의 세 개로 제한되지 않을 수 있다. 많은 수의 구멍이 다수의 라인에 배열될 수 있다. 제2 실시예의 배기 매니폴드는 제1 실시예에서 설명된 것과 동일한 효과를 수행할 수 있다.

본 출원은 2002년 12월 24일 출원된 종래의 일본 특허 출원 제2002-372510호에 기초한다. 일본 특허 출원 제2002-372510호의 전체 내용은 본 명세서에 참조된다.

비록 본 발명은 위에서 발명의 일정한 실시예들을 참조하여 설명되지만, 본 발명은 상술한 실시예에 제한되지 않는다. 상술한 본 실시예들에 대한 변형 및 변경을 상기 기술을 참조해서 이 기술 분야의 숙련자에게 있을 수 있다. 본 발명의 범위는 다음 청구범위를 참조하여 한정된다.

본 발명의 배기 매니폴드(2)는 네 개의 실린더(#1 내지 #4)로부터 토출된 배기 가스의 충돌을 방지할 수 있다. 또한, 하류 배기 파이프(9)에서 유동하는 배기 가스는 단일한 공연비 센서(16)에 의해 보다 정밀하게 검출될 수 있다. 특히, 경사진 슬릿(21)이 격벽(10)에 형성되는 경우, 공연비 센서(16)로부터 떨어져서 위치된 분지(5, 6)로부터 유동하는 배기 가스는 유동되어서 공연비 센서(16)쪽으로 편향하게 된다.

Claims

네 개의 엔진 실린더를 구비한 내연 기관에 연결된 배기 매니폴드이며,

각각 네 개의 엔진 실린더(#1, #2, #3, #4)로부터 배기 가스를 토출하기 위한 네 개의 분지(5, 6, 7, 8)들과,

네 개의 분지에 연결된 하류 배기 파이프(9)와,

하류 배기 파이프(9) 내의 배기 경로를 각각 반원형 단면을 갖는 제1 통로(11) 및 제2 통로(12)로 분할하며, 하류 배기 파이프(9)의 축 방향에 수직한 폭 방향으로 그 일 측면 상에 형성된 절개부(18)를 갖는 격벽(10; 110)과,

격벽(10; 110)의 절개부(18)를 통해서 제1 및 제2 통로(11, 12) 모두로 돌출하도록 하류 배기 파이프(9)에 장착된 공연비 센서(16)와,

격벽(10; 110) 내에 형성되고 제1 및 제2 통로(11, 12)와 서로 유체 연통하며, 격벽의 일 측면 상에 위치된 제1 부분(21A; 22) 및 이에 대향하는 격벽 측면 상에 위치된 제2 부분(21B; 24)을 갖고, 제1 부분(21A; 22)은 제2 부분(21B; 24)에 대해 하류측 상에 위치 설정되는 연통부(21; 22, 23, 24)를 포함하며,

제1 및 제2 통로(11, 12)의 각각은 비연속적인 순서로 점화되는 네 개의 엔진 실린더(#1, #2, #3, #4) 중 두 개의 엔진 실린더와 연결된 네 개의 분지(5, 6, 7, 8) 중 두 개의 분지와 연결되고, 네 개의 분지(5, 6, 7, 8) 중 두 개의 분지(5, 8)는 제1 통로(11)의 반원형 단면을 형성하는 제1 사분원 영역(A, B)과 각각 연통하고, 나머지 두 개의 분지(6, 7)는 제2 통로(12)의 반원형 단면을 형성하는 제2 사분원 영역(C, D)과 각각 연통하는 것을 특징으로 하는 배기 매니폴드.
제1항에 있어서, 연통부는 격벽(10)의 폭 방향으로 연장되고 하류 배기 파이프(9)의 축 방향에 대해 경사진 슬릿(21)을 포함하는 것을 특징으로 하는 배기 매니폴드.
제2항에 있어서, 슬릿(21)은 격벽(10)의 폭 방향에 수직한 방향으로 사실상 균일한 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 배기 매니폴드.
제1항에 있어서, 연통부는 격벽(10)의 일 측면 상에 위치되고 나머지 구멍(23, 24)에 대해 하류측 상에 위치된 구멍(22)을 포함하는 복수개의 구멍(22, 23, 24)을 포함하는 것을 특징으로 하는 배기 매니폴드.
제4항에 있어서, 복수개의 구멍(22, 23, 24)은 실질적으로 동일한 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 배기 매니폴드.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 및 제2 통로(11, 12) 각각의 사분원 영역(A, C)은 격벽(10; 110)의 대향 측면 상에 위치되고, 연통부의 제2 부분(21B; 24)은 사분원 영역(A, C)에 대해 개방되는 것을 특징으로 하는 배기 매니폴드.
제6항에 있어서, 제1 및 제2 통로(11, 12)의 각각의 사분원 영역(B, D)은 격벽(10; 110)의 일 측면 상에 위치되고, 연통부의 제1 부분(21A; 22)은 사분원 영역(B, D)에 대해 개방되는 것을 특징으로 하는 배기 매니폴드.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 격벽(10; 110)은 하류 배기 파이프(9)의 전체 축 길이에 걸쳐 연장되는 것을 특징으로 하는 배기 매니폴드.