KR100580696B1

KR100580696B1 - 합성수지재 흡기 매니폴드의 열해방지장치

Info

Publication number: KR100580696B1
Application number: KR1020030091706A
Authority: KR
Inventors: 김광환
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2003-12-16
Filing date: 2003-12-16
Publication date: 2006-05-15
Also published as: KR20050060169A

Abstract

본 발명은 합성수지재로 제작된 흡기 매니폴드의 EGR 유입구로 EGR 라인로부터 고온의 EGR 가스가 유입되므로서 흡기 매니폴드가 열해를 입는 것을 방지하기 위한 합성수지재 흡기 매니폴드의 열해방지장치에 관한 것으로,

흡기유입구의 일측으로 EGR 유입구가 형성되는 합성수지재 흡기 매니폴드에 있어서,

상기한 흡기유입구의 내측으로 연장되는 EGR 유입구에 상기 EGR 유입구를 통과한 EGR 가스가 상기 흡기유입구의 내측벽면에 직접 부딪치지 않도록 하기 위한 프로텍터가 상기 흡기유입구의 내측곡면방향을 따르는 유선형상으로 형성되어지되, 상기 프로텍터의 말단부는 상기 EGR 유입구를 통과한 가스가 상기 흡기유입구의 내측면에 부딪치게 되는 위치까지 형성된 것을 특징으로 하며,

상기한 프로텍터의 말단부는 그 곡률은 상기 EGR 유입구에 연결되는 프로텍터의 시작부의 곡률보다 적게 형성된 것을 특징으로 한다.

흡기 매니폴드, 합성수지, EGR, 프로텍터

Description

합성수지재 흡기 매니폴드의 열해방지장치{Heat protecter of the intake manifold with EGR inlet}

도 1은 본 발명에 의해 형성된 프로텍터의 사시도.

도 2는 본 발명에 의한 프로텍터가 적용된 합성수지재 흡기 매니폴드의 주요부를 도시한 측면도.

도 3은 본 발명에 의한 흡기유입구에서의 EGR 가스의 유동을 나타낸 도면.

도 4 내지 도 5는 종래의 기술을 설명하기 위한 도면.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

30 : 흡기 매니폴드 32 : 흡기유입구

40 : 프로텍터 42 : 시작부

44 : 말단부 46 : 결합공

50 : EGR 라인 52 : EGR 유입구

54 : 냉각 컵

본 발명은 합성수지재 흡기 매니폴드의 열해방지장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 합성수지재로 제작된 흡기 매니폴드의 EGR 유입구로 EGR 라인로부터 고온의 EGR 가스가 유입되므로서 흡기 매니폴드가 열해를 입는 것을 방지하기 위한 합성수지재 흡기 매니폴드의 열해방지장치에 관한 것이다.

엔진에서 배출된 배기가스의 일부를 흡기계로 환류시켜 실린더 안의 연소가스 온도를 떨어뜨림으로서 NOx의 생성이 억제되도록 하는 시스템을 배기가스 재순환장치(Exhaust Gas Recirculation,)라고 한다. 디젤엔진의 NOx가 EGR 장치에 의해서 경감되는 이유는 배기가스 속의 CO₂,H₂O 등과 같은 불활성 가스가 실린더 내로 유입되는 흡기의 일부와 치환되어 혼입됨으로서 혼합기의 열용량이 증대되어 실린더 내 연소가스의 온도상승을 억제하며 또한 공기과잉율을 낮추어 열적 NOx의 생성을 억제함으로서 전체 NOx의 발생량이 줄어들게 되는 것이다.

도 4는 EGR 장치가 적용된 일반적인 엔진의 구성도로서, 엔진(10)의 배기 매니폴드(12)에서 방출되는 배기가스의 일부를 흡기 매니폴드(11)로 유도하기 위해 배기가스가 재순환되는 EGR 라인(14)이 배관된다.

또한, 상기한 EGR 라인(14)의 도중에는 전자제어장치에 의해 제어되는 EGR 밸브(15)가 형성된다.

그리고 상기한 EGR 밸브(15)를 통과하여 흡기계측으로 유도되는 배기가스의 온도를 적정수준으로 조절해주기 위한 EGR 쿨러(16)가 상기 EGR 라인(14)의 도중에 장착된다. 즉 엔진으로 입력되는 대기온을 전자제어부가 감지하여 EGR 밸브를 자동으로 개방시켜 배기 매니폴드로 배기되는 배기가스의 일부가 배기가스 재순환관을 통해 재순환되어진다. 따라서 상기한 EGR 쿨러(16)에서는 재순환되는 배기가스의 온도가 적정수준으로 유지된 상태로 흡기 매니폴드(11)로 유입시켜 재연소되도록 함으로서, 대기중으로 방출되는 탄화수소, NOx 등의 유해물질의 배출량이 저감되는 것이다.

그런데 상기한 바와 같이 흡기 매니폴드의 일측으로 고온의 EGR 가스가 유입되므로서, 상기한 흡기 매니폴드를 합성수지재로 제작할 경우에는 EGR 유입구의 형상이 열변형되는 등의 문제점이 있었다. 따라서 엔진에 합성수지재의 흡기 매니폴드를 장착하였을 경우의 여러 장점에도 불구하고, EGR 장치가 장착된 실제 엔진에는 합성수지재 흡기 매니폴드의 적용이 활발히 이루어지지 못하였다.

또한, 상기한 바와 같은 문제점을 극복하기 위한 대안으로서 EGR 장치가 장착된 합성수지재 흡기 매니폴드의 경우에는 도 5에 도시되는 바와 같이, 합성수지재 흡기 매니폴드(20)의 EGR 유입구(14a)에 통형상의 냉각 컵(Quench cup, 24)을 형성하는 기술이 제안되었다. 상기 냉각 컵(24)은 EGR 유입구(14a)가 형성되는 합성수지재 흡기 매니폴드(20)의 내측 또는 외측에 상기 EGR 라인(14)의 도중을 감싸는 형상으로 형성된다. 따라서 상기한 EGR 유입구(14a)의 외주와 냉각 컵(24)의 내주 사이에는 소정의 공기층(26)이 마련되어 EGR 가스에 포함된 열이 상기 공기층(26)의 작용으로 어느정도 냉각될 수 있도록 구성된다.

그런데 상기와 같은 문제점을 극복하기 위해서 EGR 장치가 장착된 합성수지재 흡기 매니폴드의 경우에는 상기한 냉각 컵과 연결되는 EGR 라인의 접촉부분의 온도만 낮아질 뿐 EGR 가스가 유입되는 부분의 열해방지에는 커다란 효과가 없었던 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 합성수지재로 제작된 흡기 매니폴드의 EGR 유입구로 EGR 라인로부터 고온의 EGR 가스가 유입되므로서 흡기 매니폴드가 열해를 입는 것을 방지하기 위한 합성수지재 흡기 매니폴드의 열해방지장치를 제공하는 데 목적이 있다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 수단으로서,

이하, 본 발명에 의한 합성수지재 흡기 매니폴드의 구성 및 작용에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면과 함께 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 의해 형성된 프로텍터의 사시도이고, 도 2는 본 발명에 의 한 프로텍터가 적용된 합성수지재 흡기 매니폴드의 주요부를 도시한 측면도이며, 도 3은 본 발명에 의해 형성된 흡기유입구에서의 EGR 가스의 유동을 나타낸 도면이다.

도면 중에 표시되는 도면부호 30은 본 발명에 의해 형성된 흡기 매니폴드를 지시하는 것이고, 도면부호 40은 본 발명에 의해 형성된 프로텍터를 지시하는 것이다.

상기한 합성수지재 흡기 매니폴드(30)의 흡기유입구(32)의 일측으로는 배기가스재순환장치의 EGR 라인(50)이 연결되기 위한 EGR 유입구(52)가 종래기술의 경우와 같이 연결된다.

즉, 상기한 합성수지재 흡기 매니폴드(30)에 마련되는 흡기유입구(32)의 일측으로 EGR 가스가 입력되기 위한 EGR 유입구(52)가 형성되고, 상기한 EGR 유입구(52)에는 엔진의 배기계 측과 연결되는 EGR 라인(50)이 연결되는 것이다.

한편, 상기한 EGR 유입구(52)에서 상기 흡기유입구(32)로 유입되는 고온의 EGR 가스가 상기 흡기유입구(32)의 내측벽면에 직접 부딪치는 것을 방지하기 위한 프로텍터(40)가 형성된다. 상기한 프로텍터(40)는 고온의 EGR 가스에도 열변형되지 않도록 금속재질로 형성되거나, 고온의 열에 대한 내성이 강한 합성수지재로 형성될 수 있다.

상기한 프로텍터(40)는 상기 EGR 유입구(52)에서 상기 흡기유입구(32)의 내측벽면을 향해 유입되는 EGR 가스의 흐름방향이 흡기유입구의 열변형을 방지하는데 있어서 보다 유리한 방향으로 이루어질 수 있도록 유선형으로 형성된다. 특히, 상기한 프로텍터(40)는 상기한 EGR 유입구(52)의 외경을 수용하는 폭으로 형성되어, 상기 EGR 유입구(52)의 끝단이 상기 프로텍터(40)의 시작부(42)에 마련되는 결합공(46)에 끼워진 상태가 되도록 구성된다. 그리고 상기 프로텍터(40)의 시작부(42)는 하측으로 유선형상을 이루며 그 말단부(44)가 상기한 EGR 유입구(52)와 정면으로 마주하는 흡기유입구(32)의 내주연의 위치까지 연장형성된다. 상기 시작부(42)와 말단부(44)를 연결하는 중간부(43)는 상기한 시작부(42)보다 큰 크기의 호형상으로 형성되고, 상기한 시작부(42)의 끝단과 말단부(44)의 끝단 사이에는 개방부(45)가 개방된 채로 형성된다.

특히, 상기한 프로텍터(40)의 말단부(44)가 이루는 곡률은 프로텍터(40)의 시작부(42) 및 중간부(43)가 이루는 곡률보다 작게 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 상기한 프로텍터(40)의 말단부(44)는 상기 흡기유입구(32)의 상측을 향하는 상태가 된다. 이는 상기한 EGR 유입구(52)를 통과하여 상기 프로텍터(40)의 내측면에 우선 부딪치게 되는 EGR 가스의 흐름방향이 흡기유입구(32)의 상측방향으로 이루어진 후, EGR 가스와 신기가 균등한 비율로 혼합이 이루어지도록 하여 상기 합성수지재 흡기 매니폴드(30)의 각 런너로의 유입이 이루어질 수 있도록 하기 위한 것이다.

그리고 상기와 같이 흡기유입구(32)의 열해를 방지하기 위한 프로텍터(40)가 형성된 경우에도, 상기 흡기유입구(32)의 내측으로 유입되는 EGR 가스의 온도를 낮추기 위한 냉각 컵(54)이 상기한 흡기유입구(32)와 연결되는 EGR 라인(50)의 외측에 형성될 수 있는 것이다. 한편, 흡기 매니폴드의 레이이웃에 따라서는 상기 냉각 컵(54)은 흡기유입구(32)의 내측으로도 형성될 수 있다.

이상과 같이 구성되는 프로텍터(40)는 EGR 유입구(52)를 통해서 합성수지재 흡기 매니폴드(30)의 흡기유입구(32)로 유입되는 가스가 상기 흡기유입구(32)의 내측벽면에 직접 부딪치는 것을 방지할 뿐만 아니라, EGR 가스의 유입방향이 바뀌는 과정에서 도 3에 표시된 화살표방향과 같이 스월(swirl)을 일으키게 되므로서, 흡기 매니폴드로 유입되는 신기와 EGR 가스의 혼합성 및 분배성이 유리하게 된다.

합성수지재 흡기 매니폴드에서 문제시되었던 EGR 가스의 유입에 의한 흡기유입구의 변형과 같은 열해가 방지되어진다.

이상과 같이 구성되는 본 발명에 의하면, 합성수지재 흡기 매니폴드의 흡기 유입구 내측으로 수용되는 EGR 유입구로부터 상기 EGR 유입구를 통과한 EGR 가스가 상기 흡기유입구의 내측벽면에 부딪치게 되는 위치까지 유선형의 프로텍터가 설치하므로서, 상기한 합성수지재의 흡기 매니폴드에서도 EGR 가스에 의한 열변형의 문제없이 배기가스재순환장치가 적용될 수 있을 뿐만 아니라, 유선형의 프로텍터에 의해서 흡입공기기 대한 EGR 가스의 분배성에 향상될 수 있는 커다란 장점이 있는 것이다.

Claims

흡기 유입구(32)의 내측을 향해 장착되어 EGR 가스가 흡기 유입구(32)로 유입되도록 하기 위한 합성수지재의 EGR 유입구(52)가 형성되고, 상기 EGR 유입구(52)를 통과한 EGR 가스가 흡기유입구(32)의 내측벽면에 직접 부딪치지 않도록 하기 위한 프로텍터(40)가 형성되고, 상기한 EGR 유입구(52)의 일단부 도중을 감싸기 위한 냉각 컵(54)이 형성되는 합성수지재 흡기 매니폴드의 열해방지장치에 있어서,

상기한 프로텍터(40)는 그 측면형상이 EGR 유입구(52)에 끼워질 수 있도록 결합공(46)이 관통된 호형상으로 형성된 시작부(42)와, 상기 EGR 유입구(52)의 직선 선상에 위치되는 흡기유입구(32)의 내측벽면과 소정거리 떨어진 위치에 상기 시작부(42)보다 작은 크기의 호형상으로 형성된 말단부(44)와, 상기 시작부(42)와 말단부(44)를 연결하며 상기 시작부(42)보다 큰 크기의 호형상으로 형성되는 중간부(43)와, 상기한 시작부(42)의 끝단과 말단부(44)의 끝단 사이에 개방형성된 개방부(40)로 구분형성되어지되, 상기한 시작부(42), 중간부(43), 말단부(44)가 연속하여 하나의 판재로 성형되어 이루어지고,

상기한 냉각 컵(54)은 흡기유입구(32)에 연결되는 EGR 라인(50)의 외측에 형성된 것을 특징으로 하는 합성수지재 흡기 매니폴드의 열해방지구조.
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