KR100716476B1 - 자동차용 인테이크 매니폴더 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차용 인테이크 매니폴더에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 EGR(Exhaust Gas Recirculation)가스와 흡입공기를 완벽하게 혼합하고, 이렇게 혼합된 EGR가스를 각각의 런너(Runner)로 고르게 분배시킬 수 있는 자동차용 인테이크 메니폴더에 관한 것이다.

이를 위하여 본 발명은, EGR가스 혼합기로 유입되는 가스에 와류를 형성시키는 와류발생부가 일체로 형성되며, 플레늄 쳄버는 역삼각형으로 형성함으로써 유입되는 EGR가스를 각각의 런너로 균일하게 분배되도록 이루어진 것에 특징이 있다.

런너, EGR, 플레늄 쳄버

Description

자동차용 인테이크 매니폴더{IN INTAKE MANIFOLDS}

도 1은 종래의 자동차용 인테이크 매니폴더를 나타낸 단면도

도 1a는 종래의 자동차용 인테이크 매니폴더의 공기와 가스의 유입 구성도

도 2는 종래 자동차용 인테이크 매니폴더의 다른 실시예를 나타낸 사시도

도 3은 본 발명에 따른 자동차용 인테이크 매니폴더의 평면도

도 4는 본 발명에 따른 자동차용 인테이크 매니폴더의 측면도

도 5는 도 4의 A - A선 단면도

도 6은 도 4의 B - B선 단면도

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

100 ... 인테이크 매니폴더 10 ... 플레늄 쳄버

11 ... 입구 12 ... 런너

20 ... EGR가스 혼합기 21 ... 와류발생부

21a ... 돌기 22 ... EGR가스 유입구

23 ... 흡입공기 유입구 24 ... 토출구

본 발명은 자동차용 인테이크 매니폴더에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이지알(EGR:Exhaust Gas Recirculation)가스와 흡입공기를 효과적으로 혼합하고, 이렇게 혼합된 EGR가스를 각각의 런너(Runner)로 고르게 분배시킬 수 있는 자동차용 인테이크 메니폴더에 관한 것이다.

일반적으로 EGR가스는 배기 재순환 가스로서 흡입공기와 혼합되어 각 기통별 연소실로 공급되어 엔진의 부분부하 연소 시 연소 온도를 낮추어 유해 연소 생성물중의 하나인 질소 산화물(NOx)의 생성을 감소시키는 역할을 한다. 특히 승용 디젤 엔진에서의 EGR가스의 양은 운전 조건에 따라 전체 흡입 공기의 10% - 40% 정도 많은 양이 공급된다.

또한, 자동차 엔진내부로 유입되는 공기는 에어필터와 인테이크 매니폴더를 거친 후, 유입되는 과정에서 엔진의 회전수에 따라 저속에서는 느리고, 고속에서는 빠르게 유입된다.

이렇게 유입되는 공기는 흡기포트의 연료 분사 장치에서 분사되는 EGR가스와 적정비율로 혼합되어 혼합가스 형태로 실린더내로 공급되며, 상기 혼합가스는 실린더내에서 연소되어 폭발되고 이때 발생된 폭발력이 피스톤을 왕복운동 시킴으로서 자동차의 추진동력을 발생시키게 된다.

이와같이 피스톤이 왕복운동 할때, 구동력, 연료 소모율 및 유해 배출가스량에 가장 큰 영향을 미치는 것은 실린더 연소실 내로 유입되는 혼합가스량의 상태이며, 혼합가스는 외부로부터 유입되는 공기와 분사되는 EGR가스의 적정비율에 의하여 결정된다.

상기 EGR가스와 혼합되는 공기는 엔진의 회전수에 의해 유입되는 속도의 차이가 있다. 다시말해, 공기는 엔진의 회전속도가 빠를 때에는 실린더 내에서의 흡입력이 강하므로 EGR가스와 혼합이 적절하게 이루어질 수가 있으나, 반대로 엔진의 회전속도 느릴 때에는 실린더 내에서의 흡입력이 그만큼 약하게 됨으로 느리게 유입되기 때문에 EGR가스와 흡입공기가 원활하게 혼합되지 못하게 되고, 이로 인하여 연소효율이 나빠지고, 이는 결국 엔진 출력을 저하 시키는 문제점이 있다.

또한, 상기와 같은 이유에 의하여 흡입된 EGR가스가 공기와 적절히 혼합되지 못하여 각 기통별로 EGR가스와 흡입 공기와의 비율에 차이가 발생하게 되면, EGR가스가 많이 공급된 기통의 연소실에서는 질소 산화물(NOx)의 발생은 감소하지만 불완전연소를 유발시키게 되어 불완전 연소 생성물인 매연,HC 등의 발생이 높아진다. 반면에 너무 적은 양의 EGR가스가 공급된 기통의 연소실에서는 연소 온도가 높게 되어 유해한 질소 산화물을 다량으로 배출시키는 원인이 된다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 종래의 발명은, 도1에서와 같이 흡입되는 공기와 EGR가스의 흡입방향을 수직으로 형성하여 혼합되도록 하였다.

그러나, 상기와 같이 흡입공기와 EGR가스가 수직방향으로 교차되게 유입되기 때문에 도 1a에서와 같이 흡입공기와 EGR가스가 충돌하여 서로의 흐름에 방해가 될 뿐만 아니라 엔진의 속도가 증가하여 흡입 공기의 유속이 EGR가스에 비해 상대적으로 클 경우 적절하게 혼합되지 못한 상태로 연소실로 공급되어 기통별 분배율 차이가 발생하는 문제점이 있다.

또한, 도 2와 같이 흡입관의 중앙부로 EGR가스가 분출되도록 설계하여 각각의 런너로 균일하게 혼합가스를 분배할 수 있도록 형성하였으나, EGR가스의 포트가 흡기관의 중앙에 형성되어, 유입되는 흡기공기를 가로막고 있기 때문에 압력 강하가 발생하여, 흡입공기의 에너지가 손실되는 문제점이 있다.

또한, 도 1 및 도2에서와 같이 혼합가스는 각각의 런너로 분배되는 과정에서 유로가 직관형태로 형성되어 인테이크 매니폴더의 일측벽에 막히기 때문에 유입되는 혼합가스는 압력 강하가 발생하는 문제점이 있다.

도면중 1은 인테이크 매니폴더, 2는 런너, 3은 EGR가스 분출구를 나타낸 것이다.

본 발명은 상기와 같은 사정을 고려하여 이루어진 것으로, 그 목적은 흡입공기의 에너지를 유지하며 엔진 속도에 따른 흡입공기 유속의 변화와 관계없이 EGR가스와 흡입공기를 적절하게 혼합하고, 이렇게 혼합된 혼합가스를 각각의 런너로 고르게 분배시킬 수 있는 인테이크 메니폴더를 제공하는데 있다.

이러한 본 발명의 인테이크 매니폴더는 EGR가스와 흡입공기가 유입되는 각각의 유입구를 갖는 EGR가스 혼합기와; 복수개의 런너가 상기 혼합기와 연통되는 플레늄 쳄버에 있어서, 상기 EGR가스 혼합기 내부에 유입되는 가스와 공기를 와류형태로 만드는 와류발생부를 형성하고, 상기 플레늄 쳄버는 입구로부터 런너측으로 갈수록 점차 확관되게 형성되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 인테이크 매니폴더에 대한 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 인테이크 매니폴더의 평면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 인테이크 매니폴더의 측면도이며, 도 5는 도 4의 A - A선 단면도이고, 도 6은 도 4의 B - B선 단면도이다.

도3 내지 도4에 도시한 바와 같이 인테이크 매니폴더(100)는 크게 EGR혼합기(20)와 상기 혼합기와 연결되는 플레늄쳄버(10)로 이루어진다.

상기 EGR혼합기는 상기 플레늄쳄버(10)와 연통되게 형성되고 일측으로 EGR가스 유입구(22)와 흡입공기 유입구(23)가 각각 형성되고, 타측으로 토출구(24)가 형성되며 상기 유입구(22. 23)와 토출구(24) 사이 벽면으로는 EGR가스와 흡입공기가 나선형으로 흐르면서 혼합되도록 나선형상의 돌기(21a)가 유로상에 형성된 와류발생부(21)가 형성된다.

한편,플레늄 쳄버(10)는 입구(11)에서부터 점차 확관되게 유로가 형성되어 유입되는 혼합가스가 각각의 런너로 균일하게 퍼지도록 하여 종래의 유로가 직관형태로 형성되어 인테이크 매니폴더의 일측벽에 막히기 때문에 유입되는 혼합가스의 압력 강하 및 각각의 런너로 균일하게 유입되지 못하는 문제를 해소하였다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 인테이크 매니폴더의 작용을 도 5 내지 도6을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

EGR가스 혼합기(20)의 각 유입구(22, 23)로 유입되는 흡입공기와 EGR가스가 EGR가스 혼합기(20)의 내부로 각각 유입될 때, EGR 가스는 본격적으로 흡입공기와 혼합되기 전에 ERG 혼합기 내부에 형성된 나선형의 돌기(21a)를 통과하면서 강한 회전 운동을 얻게 되고, 흡입공기는 플레늄 챔버(10)의 입구(11)로 유입되고, 점차 넓어지는 역삼각형 유로의 형성에 의하여 직선으로 진행하는 속도가 줄면서 확산된다. 이때 강한 회전류를 갖고 있는 EGR 가스가 강하게 확산되고 있는 흡입공기와 역삼각형 플레넘 챔버내에서 만나게 되면 서로간의 혼합이 활성화 된다는 유체의 특성을 이용 하고자 하는 것이다. 또한 이 역삼각형 구조의 각각의 런너(12)로 균일하게 혼합가스를 분배하여 각각의 런너(12)의 압력을 동일하게 한다.

이상과 같이 구성되는 본 발명의 인테이크 매니폴더는 일측으로 형성되는 EGR가스 혼합기의 내부로 유입되는 공기와 EGR가스가 나선형으로 흐르면서 혼합되도록 와류발생부를 형성시켜 흡기가스의 특성을 향상시키는 효과가 있다.

뿐만 아니라, 상기와 같이 적절하게 혼합된 혼합가스가 각각의 런너로 유입되는 과정에서 플레늄쳄버의 유로형상을 유입구에서 런너측으로 점차 확관되게 형성함으로써 혼합가스가 각각의 런너로 균일하게 분배됨으로서 각각의 런너의 압력을 동일하게 하는 효과 또한 있다.

Claims (3)

1. 플레늄 쳄버의 일측으로 관모양의 입구와, 타측으로 다수개의 런너가 일체로 형성되며 상기 입구부로는 흡입공기와 EGR가스의 유입구가 각각 형성되는 EGR가스 혼합기가 장착되어 형성되는 인테이크 매니폴더에 있어서,

   상기 EGR가스 혼합기의 내측면으로는 유입되는 EGR가스와 흡입공기가 나선형으로 흐르면서 혼합되도록 와류발생부가 일체로 형성되며;

   상기 플레늄 쳄버는 입구로부터 점차 확관되게 유로를 형성하여 유입되는 혼합가스를 각각의 런너로 균일하게 분배되도록 형성함을 특징으로하는 인테이크 매니폴더
2. 제 1항에 있어서,

   상기 와류발생부는 흡입공기와 EGR가스가 유입되는 유로상에 나선형으로 흐르면서 혼합되도록 나선형상의 돌기를 형성한 것을 특징으로 하는 인테이크 매니폴더
3. 제 1항에 있어서,

   상기 플레늄 쳄버는 입구부로부터 런너측이 삼각형 형상으로 형성됨을 특징 으로하는 인테이크 매니폴더

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