KR100727708B1 - 차량의 배기 매니폴드 - Google Patents

차량의 배기 매니폴드 Download PDF

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KR100727708B1
KR100727708B1 KR1020060020585A KR20060020585A KR100727708B1 KR 100727708 B1 KR100727708 B1 KR 100727708B1 KR 1020060020585 A KR1020060020585 A KR 1020060020585A KR 20060020585 A KR20060020585 A KR 20060020585A KR 100727708 B1 KR100727708 B1 KR 100727708B1
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조석현
이경우
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현대자동차주식회사
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Abstract

본 발명은 배기 파이프와 연결된 배기 덕트와, 상기 배기 덕트에서 분기되어 엔진의 각각의 실린더와 연결된 다수 개의 런너로 구성되되, 상대적으로 바깥쪽에 위치한 런너의 실린더 측 접촉면과 상대적으로 안쪽에 위치한 런너의 실린더 측 접촉면 간 갭이 있도록 구비됨으로써, 상기 런너와 실린더 간 접촉력이 강화됨은 물론 상기 엔진의 작동으로 인하여 열 변형되더라도 배기 가스의 누설을 방지할 수 있고, 그로 인해 소음 및 진동 측면에서 유리한 차량의 배기 매니폴드를 제공한다.
배기 매니폴드, 배기 덕트, 런너, 배기 시스템, 엔진, 실린더, 연소가스

Description

차량의 배기 매니폴드{Exhaust manifold of automobile}
도 1은 종래 기술에 따른 차량의 배기 매니폴드를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 차량의 배기 매니폴드를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 차량의 배기 매니폴드를 적용한 예를 나타낸 도면이다.
도 4는 다수 개의 런너의 길이가 동일한 경우, 열변형을 나타낸 도면이다.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
1 : 실린더 2 : 배기 덕트
10 : 런너 10a : 파이프부
10b: 플랜지부 12 : 제1군의 런너
14 : 제2군의 런너
본 발명은 차량의 배기 매니폴드에 관한 것으로서, 특히 상대적으로 바깥쪽에 위치한 런너의 실린더 측 접촉면과 상대적으로 안쪽에 위치한 런너의 실린더 측 접촉면 간 갭으로 인해 열변형이 최소화될 수 있는 차량의 배기 매니폴드에 관한 것이다.
일반적으로 엔진은 실린더 내 혼합기의 연소에 의해 열 에너지를 발생시키고, 이 열 에너지를 크랭크 축을 회전시켜 기계적인 에너지 즉, 동력으로 바꾸어 외부에 일하는 하는 장치이다. 이러한 엔진에는 상기 혼합기가 흡입되는 흡기 쪽에 작동을 위해 상기 혼합기를 상기 실린더 내로 흡입하기 위한 흡기 매니폴드가 설치되고, 배기 쪽에 상기 실린더 내에서 혼합기가 연소된 후 그 연소 가스를 외부로 배출하기 위한 배기 시스템이 설치된다.
상기 배기 시스템으로는 상기 엔진의 각 실린더에서 배출되는 연소 가스가 배기 매니폴드에 집진되고, 상기 배기 매니폴드에 집진된 연소 가스가 배기 파이프를 통해 차량의 외부로 배출된다. 이 때 상기 배기 파이프를 통과하는 연소 가스는 머플러 및 3원 촉매 등을 통과하게 된다.
도 1은 종래 기술에 따른 차량의 배기 매니폴드을 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같은 종래 기술에 따른 차량의 배기 매니폴드는 배기 파이프와 연결된 배기 덕트(100)와, 상기 배기 덕트(100)에서 분기되어 상기 엔진의 각 실린더에 형성된 배기구와 연결된 다수 개의 런너(Runner ; 110)로 이루어진다.
상기 다수 개의 런너(110)는 상기 엔진의 실린더에 형성된 배기구와 연결되 는 입구부(110')가 서로 동일한 평면 상에 위치되도록 구비된다.
상기와 같이 구성된 종래 기술에 따른 차량의 배기 매니폴드는 상기 엔진의 각 실린더에서 연소된 연소가스를 상기 엔진의 각 실린더에 형성된 배기구와 연결된 상기 런너(110)를 통해 유입하고, 상기 각각의 런너(110)에 유입된 연소가스를 상기 배기 덕트(100)에서 집진하며, 상기 배기 덕트(100)에 집진된 연소가스가 상기 배기 파이프로 배출되게 한다.
그러나, 상기한 바와 같은 종래 기술에 따른 차량의 배기 매니폴드는 상기 엔진의 실린더에서 연소된 연소가스의 온도가 매우 높기 때문에 상기 배기 매니폴드의 표면 온도가 대략 600 ~ 750 도까지 상승됨으로써, 열변형에 의해 크랙(Crack)이 발생하기 쉽고, 소성 변형되어 상기 런너(110)가 상기 엔진의 실린더로부터 들뜨기 쉬워, 사용 후 단 시간 내에 연소가스가 누설되는 문제점이 있다.
특히 상기한 바와 같은 종래 기술에 따른 배기 매니폴드는 설계에 따라 다수 개의 런너(110)가 모두 일체로 소성 변형되는 것이 아니고, 다수 개의 런너(110) 중 일부 런너(110)가 상대적으로 그 나머지 런너(110)보다 더 빨리 소성 변형된다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 상대적으로 열 변형되기 쉬운 바깥쪽에 위치한 런너가, 상대적으로 열 변형되지 않은 안쪽에 위치한 그 나머지 런너보다 엔진의 실린더를 향해 더 돌출되게 하여 상기 엔진의 실린더에 압착되게 함으로써, 내구성을 향상시킬 수 있는 차량의 배기 매니폴드를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 차량의 배기 매니폴드는 배기 파이프와 연결된 배기 덕트와, 상기 배기 덕트로부터 각각 분기되어 엔진의 실린더와 연결된 다수 개의 런너를 포함하여 구성되고, 상기 다수 개의 런너는 상대적으로 바깥쪽에 위치한 런너의 실린더 측 접촉면과 상대적으로 안쪽에 위치한 런너의 실린더 측 접촉면 간 갭이 있도록 구비된 것을 특징으로 한다.
상기 다수 개의 런너는 상대적으로 길이가 짧은 제1군의 런너와, 상기 제1군의 런너보다 상대적으로 길이가 긴 제2군의 런너로 분류되는 것을 특징으로 한다.
상기 다수 개의 런너는 상대적으로 안쪽에 위치되고 상대적으로 길이가 긴 제1군의 런너와, 상기 제1군의 런너보다 상대적으로 바깥쪽에 위치되고 상기 제1군으로 런너보다 상대적으로 길이가 긴 제2군의 런너로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 제2군의 런너는 상기 엔진의 실린더와 면접되는 일면이, 상대적으로 상기 제1군의 엔진의 실린더와 면접되는 일면보다 상기 엔진의 실린더를 향해 더 돌출된 것을 특징으로 한다.
상기 각각의 런너는 상기 배기 덕트와 연결된 파이프부와, 상기 파이프부와 엔진의 실린더 사이에 배치되는 플랜지부로 구성되고; 상기 제2군의 런너는 그 파이프부의 길이가 상대적으로 상기 제1군의 런너의 파이프부의 길이보다 긴 것을 특 징으로 한다.
상기 각각의 런너는 상기 배기 덕트와 연결된 파이프부와, 상기 파이프부와 엔진의 실린더 사이에 배치되는 플랜지부로 구성되고; 상기 제2군의 런너는 그 플랜지부의 두께가 상기 제1군의 런너의 플랜지부의 두께와 동일한 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 차량의 배기 매니폴드를 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명에 따른 차량의 배기 매니폴드를 적용한 예를 나타낸 도면이다.
본 발명에 따른 차량의 배기 매니폴드는 배기 파이프와 연결된 배기 덕트(2)와, 상기 배기 덕트(2)로부터 각각 분기되어 엔진의 실린더(1)와 연결된 다수 개의 런너(10)를 포함하여 구성된다.
상기 배기 덕트(2)는 상기 배기 덕트(2)와 연결되는 하나의 출구와, 상기 다수 개의 런너와 각각 연결되는 다수 개의 입구가 구비된다.
상기 각각의 런너(10)는 상기 배기 덕트(2)의 각각의 입구와 연결된 파이프부(10a)와, 상기 파이프부(10a)와 엔진의 실린더(1) 사이에 배치되는 플랜지부(10b)로 구성된다.
상기 다수 개의 런너(10)는 상기 다수 개의 런너(10) 중 상대적으로 바깥쪽에 위치한 일부 런너(10)가 상대적으로 안쪽에 위치한 그 나머지 런너(10)보다 더 빨리 열 변형되어 상기 엔진의 실린더(1)로부터 들뜨지 않도록, 상대적으로 바깥쪽 에 위치한 런너(10)의 실린더 측 접촉면과 상대적으로 안쪽에 위치한 런너(10)의 실린더 측 접촉면 간 갭이 있도록 구비된다.
즉 상기 다수 개의 런너(10)는 상대적으로 열 변형되지 않는 바 상대적으로 길이가 짧은 제1군의 런너(12)와, 상대적으로 열 변형되기 쉬워 상기 제1군의 런너(12)보다 상대적으로 상기 엔진의 실린더(1)에 압착되도록 상기 제1군의 런너(12)보다 상대적으로 길이가 긴 제2군의 런너(14)로 분류될 수 있다.
여기서 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 다수 개의 런너(10)의 길이가 동일한 경우 상기 다수 개의 런너(10) 중 상대적으로 바깥쪽에 위치된 런너(10)(도 4의 'A')가 상대적으로 안쪽에 위치된 런너(10)보다 열변형되기 쉬운 바, 상기 다수 개의 런너(10) 중 상대적으로 안쪽에 위치된 런너(10)들이 제1군의 런너(12)를 이루고, 상기 다수 개의 런너(10) 중 상대적으로 바깥쪽에 위치된 런너(10)들이 제2군의 런너(14)를 이루도록 구비될 수 있다.
상기 제2군의 런너(14)는 상기 제1군의 런너(12)보다 길이가 더 길되, 상술한 바와 같이 상기 제1군의 런너(12)보다 상대적으로 상기 엔진의 실린더(1)에 더 압착될 수 있도록, 상기 엔진의 실린더(1)와 면접되는 일면이, 상대적으로 상기 제1군의 엔진의 실린더(1)와 면접되는 일면보다 상기 엔진의 실린더(1)를 향해 더 돌출되도록 구비됨이 바람직하다.
이 때 상기 제2군의 런너(14)는 상대적으로 상기 제1군의 런너(12)보다 길도록, 상기 제2군의 런너(14)의 파이프부(10a)의 길이가 상대적으로 상기 제1군의 런너(12)의 파이프부(10a)의 길이보다 길고, 상기 제2군의 런너(14)의 플랜지부(10b) 의 두께가 상기 제1군의 런너(12)의 플랜지부(10b)의 두께와 동일하도록 형성될 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 차량의 배기 매니폴드의 작용을 설명하면 다음과 같다.
상기 엔진 작동시 연소 가스가 배출됨에 따라 상기 배기 매니폴드가 고온으로 온도가 상승되면, 상기 제2군의 런너(14)가 열 변형된다. 이 때 상기 제2군의 런너(14)가 상기 제1군의 런너(12)보다 조금 더 길기 때문에 상기 엔진의 실린더(1)를 향하는 방향으로 상기 제2군의 런너(14)에 압축력이 초기보다 완화되지만 완전히 사라지지 않고 남아있게 된다.
따라서 상기 엔진이 꺼지고 상기 배기 매니폴드가 상온으로 식혀지면, 상기 배기 매니폴드가 상기 배기 매니폴드의 중심 방향으로 수축되면서 상기 제2군의 런너(14)가 상기 엔진의 실린더(1)로부터 이격되는 방향으로 힘을 받는데, 상기 제2군의 런너(14)에 남아있는 압축력에 의해 상기 제2군의 런너(14)가 상기 엔진의 실린더(1)로부터 들뜨지 않게 된다.
상기와 같이 구성되고 작용되는 본 발명에 따른 차량의 배기 매니폴드는 배기 파이프와 연결된 배기 덕트와, 상기 배기 덕트에서 분기되어 엔진의 각각의 실린더와 연결된 다수 개의 런너로 구성되되, 상대적으로 바깥쪽에 위치한 런너의 실린더 측 접촉면과 상대적으로 안쪽에 위치한 런너의 실린더 측 접촉면 간 갭이 있 도록 구비됨으로써, 상기 런너와 실린더 간 접촉력이 강화됨은 물론 상기 엔진의 작동으로 인하여 열 변형되더라도 배기 가스의 누설을 방지할 수 있고, 그로 인해 소음 및 진동 측면에서 유리한 이점이 있다.

Claims (6)

  1. 배기 파이프와 연결된 배기 덕트와, 상기 배기 덕트로부터 각각 분기되어 엔진의 실린더와 연결된 다수 개의 런너를 포함하여 구성되고,
    상기 다수 개의 런너는 상대적으로 바깥쪽에 위치한 런너의 실린더 측 접촉면과 상대적으로 안쪽에 위치한 런너의 실린더 측 접촉면 간 갭이 있도록 구비된 것을 특징으로 하는 차량의 배기 매니폴드.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수 개의 런너는 상대적으로 길이가 짧은 제1군의 런너와, 상기 제1군의 런너보다 상대적으로 길이가 긴 제2군의 런너로 분류되는 것을 특징으로 하는 차량의 배기 매니폴드.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수 개의 런너는 상대적으로 안쪽에 위치되고 상대적으로 길이가 긴 제1군의 런너와, 상기 제1군의 런너보다 상대적으로 바깥쪽에 위치되고 상기 제1군으로 런너보다 상대적으로 길이가 긴 제2군의 런너로 이루어진 것을 특징으로 하는 차량의 배기 매니폴드.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 제2군의 런너는 상기 엔진의 실린더와 면접되는 일면이, 상대적으로 상기 제1군의 엔진의 실린더와 면접되는 일면보다 상기 엔진의 실린더를 향해 더 돌출된 것을 특징으로 하는 차량의 배기 매니폴드.
  5. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 각각의 런너는 상기 배기 덕트와 연결된 파이프부와, 상기 파이프부와 엔진의 실린더 사이에 배치되는 플랜지부로 구성되고;
    상기 제2군의 런너는 그 파이프부의 길이가 상대적으로 상기 제1군의 런너의 파이프부의 길이보다 긴 것을 특징으로 하는 차량의 배기 매니폴드.
  6. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 각각의 런너는 상기 배기 덕트와 연결된 파이프부와, 상기 파이프부와 엔진의 실린더 사이에 배치되는 플랜지부로 구성되고;
    상기 제2군의 런너는 그 플랜지부의 두께가 상기 제1군의 런너의 플랜지부의 두께와 동일한 것을 특징으로 하는 차량의 배기 매니폴드.
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