KR100783894B1 - Exhaust manifold for vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래의 차량용 배기 매니폴드를 도시한 사시도이고, 1 is a perspective view showing a conventional vehicle exhaust manifold,
도 2는 본 발명에 따른 차량용 배기 매니폴드와 이에 결합되는 촉매 컨버터를 도시한 분리 사시도이고, 2 is an exploded perspective view illustrating a vehicle exhaust manifold and a catalytic converter coupled thereto according to the present invention;
도 3은 본 발명에 따른 차량용 배기 매니폴드의 배기가스 유동 분포를 나타낸 도면이다. 3 is a view showing the exhaust gas flow distribution of the vehicle exhaust manifold according to the present invention.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>
1 : 배기 매니폴드 10 : 배기 매니폴드 몸체1: exhaust manifold 10: exhaust manifold body
11 : 개구부 20 : 플랜지부11: opening 20: flange
21, 22, 23 : 유입 포트 31, 32 : 이격부21, 22, 23:
30, 35 : 가이드 40 : 촉매 컨버터30, 35: guide 40: catalytic converter
50, 60 : 리브50, 60: rib
본 발명은, 차량용 배기 매니폴드에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 배기 매니폴드를 통해 배출되는 배기가스가 촉매 컨버터의 특정 부위로 집중되지 않고 고르게 분산되도록 배기가스의 유동 분포의 특성을 개선하여 정화 효율을 향상시킬 수 있는 차량용 배기 매니폴드에 관한 것이다.The present invention relates to a vehicle exhaust manifold, and more particularly, to improve and purify the characteristics of the flow distribution of the exhaust gas so that the exhaust gas discharged through the exhaust manifold is uniformly dispersed without being concentrated in a specific portion of the catalytic converter. The present invention relates to a vehicle exhaust manifold capable of improving efficiency.
일반적으로 차량 엔진에서 배출되는 배기가스는 배기 매니폴드를 거쳐 촉매 컨버터에서 인체에 무해하고 대기 오염을 줄일 수 있는 상태로 정화된 후 소음기를 거쳐 외부로 배출된다. In general, exhaust gas emitted from a vehicle engine is purified through a exhaust manifold to be harmless to the human body and to reduce air pollution, and then discharged through a silencer.
촉매 컨버터는 보통 HC, CO, NOx의 유해 기체를 CO2, H20, N2로 정화시키는데, 이 때 촉매 컨버터의 정화효율은 이동되는 배기가스의 이동상태에 따라 좌우된다. Catalytic converters usually purify the noxious gases of HC, CO, and NOx with CO 2 , H 2 O, and N 2 , where the purification efficiency of the catalytic converter depends on the moving state of the exhaust gas.
이 때, 배기가스의 이동상태는 배기 매니폴드의 형상에 따라 크게 달라지는데, 종래의 경우에는 배기가스의 유동이 좋지 않아 촉매 정화효율이 크게 저하되는 문제점이 있다. At this time, the movement state of the exhaust gas varies greatly depending on the shape of the exhaust manifold, but in the conventional case, there is a problem in that the catalyst purification efficiency is greatly reduced due to poor flow of the exhaust gas.
좀더 자세히 설명하자면, 도 1에 도시된 종래의 배기 매니폴드는 세 개의 분기관(110a, 110b, 110c)과, 세 개의 분기관(110a, 110b, 110c)과 일체로 형성되어 최종적으로 하나로 통합되며 단부에 배출구가 형성된 통합관(110d)을 가지는 배기 매니폴드 몸체(110)와, 각 분기관(110a, 110b, 110c)과 각각 연통되어 배기 포트(미도시)에서 배출된 배기가스가 배기 매니폴드 몸체(110)로 유입되기 위한 유입 포트(120a, 120b, 120c)가 형성된 플랜지부(120)를 포함한다. More specifically, the conventional exhaust manifold shown in FIG. 1 is formed integrally with three
플랜지부(120)의 판면에는 배기 매니폴드(110)를 실린더 블록에 볼트 결합시키기 위한 볼트공(120d)이 복수개 형성되어 있다. The plate surface of the
통합관(110d)의 단부에는 배기가스를 정화시키기 위한 촉매 컨버터(140)가 연결되어 있다. A
이러한 구성에 의하여, 엔진에서 연소된 배기가스는 유입 포트(120a, 120b, 120c)를 통해 각 분기관(110a, 110b, 110c)으로 분리된 상태로 유입된 후 통합관(110d)에서 합쳐져 촉매 컨버터(140)로 배출되어 정화된다.By such a configuration, the exhaust gas combusted in the engine is introduced into the
그런데, 이러한 종래의 배기 매니폴드에 있어서는, 배출구를 향해 배기가스를 안내하는 장치가 마련되어 있지 않기 때문에, 각 분기관을 통해 분리 유입된 배기가스의 유동이 촉매 컨버터의 전체 면적에 걸쳐 불균일하여 촉매 컨버터의 정화효율이 떨어지는 문제점이 있다. However, in such a conventional exhaust manifold, since there is no device for guiding the exhaust gas toward the discharge port, the flow of the exhaust gas separated and introduced through each branch pipe is nonuniform over the entire area of the catalytic converter, and thus the catalytic converter. There is a problem that the purification efficiency of the fall.
따라서, 본 발명의 목적은, 유입 포트로 유입된 배기가스를 배출구로 안내하는 가이드를 마련함으로써, 배기가스의 유동을 균일화시켜 촉매 컨버터의 정화효율이 향상되는 차량용 배기 매니폴드를 제공하는 것이다. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a vehicle exhaust manifold in which the flow of exhaust gas is made uniform by providing a guide for guiding the exhaust gas introduced into the inflow port to the exhaust port, thereby improving the purification efficiency of the catalytic converter.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 차량용 배기 매니폴드에 있어서, 일측에 하나의 개구부가 형성되고 타측에 배출구가 형성된 배기 매니폴드 몸체와; 상기 개구부에 결합되며, 복수의 배기 포트와 대응되게 연통되어 상기 배기 포트에서 배출된 배기가스가 유입되는 복수의 유입 포트가 이격부를 사이에 두고 형성된 플랜지부와; 인접하는 상기 유입 포트와 그 사이에 형성된 상기 이격부를 걸쳐서 마련되며, 상기 유입 포트로 유입된 배기가스를 상기 배출구로 안내하여 배기가스 유동을 균 일화시키는 가이드와; 상기 가이드에 적어도 하나 형성되며, 상기 유입 포트로부터 유입된 배기가스에 와류가 형성되고, 상기 가이드의 강성을 보강하여 상기 가이드에 응력이 집중되는 것을 방지하는 리브에 의해 달성된다.According to the present invention, in the vehicle exhaust manifold, an exhaust manifold body having one opening formed on one side and an outlet formed on the other side; A flange portion coupled to the opening and formed to be in communication with a plurality of exhaust ports so that a plurality of inflow ports through which the exhaust gas discharged from the exhaust ports flows are spaced apart from each other; A guide provided over the adjacent inlet port and the spaced portion formed therebetween to guide the exhaust gas introduced into the inlet port to the outlet to equalize the exhaust gas flow; At least one is formed in the guide, a vortex is formed in the exhaust gas introduced from the inlet port, it is achieved by a rib to reinforce the rigidity of the guide to prevent the concentration of stress in the guide.
여기서, 상기 가이드는 외주면이 함몰된 반 고리형상으로 이루어져 배기가스가 상기 외주면에 감기면서 상기 배출구로 이동되며, 상기 리브는 상기 가이드의 외주면에 원주방향을 따라 복수개 이격 설치된 것이 바람직하다.Here, the guide is made of a semi-circular shape in which the outer circumferential surface is recessed, the exhaust gas is wound around the outer circumferential surface is moved to the discharge port, it is preferable that the plurality of ribs are installed on the outer circumferential surface of the guide spaced apart.
상기 유입 포트는 상기 플랜지부의 판면에 일렬로 배치된 제1 유입 포트, 제2 유입 포트, 제3 유입 포트를 포함하고, 상기 이격부는 상기 제1 유입 포트 및 상기 제2 유입 포트 사이에 형성된 제1 이격부와 상기 제2 유입 포트 및 상기 제 3유입 포트 사이에 형성된 제2 이격부를 포함하며, 상기 가이드는 상기 제1 유입 포트의 일측, 상기 제1 이격부, 상기 제2 유입 포트의 일측을 걸쳐서 설치되는 제1 가이드와; 상기 제2 유입 포트의 타측, 상기 제2 이격부, 상기 제3 유입 포트의 일측을 걸쳐서 설치되는 제2 가이드를 포함하는 것이 바람직하다. The inflow port includes a first inflow port, a second inflow port, and a third inflow port arranged in a line on a plate surface of the flange portion, and the separation part is formed between the first inflow port and the second inflow port. And a second separation portion formed between the first separation portion and the second inflow port and the third inflow port, wherein the guide includes one side of the first inflow port, the first separation portion, and one side of the second inflow port. A first guide installed over; It is preferable to include a second guide provided over the other side of the second inlet port, the second separation portion, one side of the third inlet port.
상기 가이드는 상기 배기 매니폴드 몸체와 용접 결합될 수 있다. The guide may be welded to the exhaust manifold body.
상기 배기 매니폴드 몸체는 스테인레스 스틸(SUS) 재질로 이루어질 수 있다. The exhaust manifold body may be made of stainless steel (SUS).
이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명에 따른 차량용 배기 매니폴드와 이에 결합되는 촉매 컨버터를 도시한 분리 사시도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 배기 매니폴드(1)는 일측에 하나의 개구부(11)가 형성되고 타측에 배출구(12)가 형성된 배기 매니폴드 몸체(10)와; 개구부(11)에 결합되며 배기 포트에서 배출된 배기가스(도 3 의 도트무늬 참조)가 유입되는 복수의 유입 포트(21, 22, 23)가 이격부(31, 32)를 사이에 두고 형성된 플랜지부(20)와, 인접하는 유입 포트(21, 22)(22, 23)와 그 사이에 형성된 이격부(31)(32)를 걸쳐서 마련되며 유입 포트(21, 22, 23)로 유입된 배기가스를 배출구(12)로 안내하는 가이드(30, 35)와, 가이드(30, 35)에 적어도 하나 형성되어 배기가스에 와류가 형성되고 가이드(30, 35)에 응력이 집중되는 것을 방지하는 리브(50, 60)를 포함하여 이루어진다. 2 is an exploded perspective view showing a vehicle exhaust manifold and a catalytic converter coupled thereto according to the present invention. As shown in FIG. 2, the
본 발명의 특징 중의 하나는 배기가스가 유입되는 초입부분에서 배기가스를 배출구(12)를 향해 모아지도록 유동 분포를 개선함으로써, 배기가스가 촉매 컨버터(40)의 특정 부위에만 집중되지 않고 고르게 분산되도록 한 점에 있다. 또한, 가이드(30, 35)에 리브(50, 60)가 마련됨에 따라, 유입 포트(21, 22, 23)에서 유입되는 배기가스에 와류가 형성되어 산소센서(5)로 흐르는 배기가스의 유량이 최대한 반영될 수 있고, 가이드(30, 35)의 강성을 보강하는 역할을 하여 가이드(30, 35)에 집중되는 응력을 미연에 방지할 수 있다. One of the features of the present invention is to improve the flow distribution so that the exhaust gas is collected toward the
플랜지부(20)는 판상으로 이루어지며, 판면에는 제1 유입 포트(21), 제2 유입 포트(22), 제3 유입 포트(23)가 일렬로 이격되도록 형성되어 있다. 이 때, 각 유입 포트(21, 22, 23)는 배기 포트와 일대일 대응되어 연통되어 있으므로, 배기 포트로 배출된 배기가스는 유입 포트(21, 22, 23)로 각각 유입된다. 한편, 플랜지부(20)의 판면 둘레 부분에는 배기 매니폴드(1)를 실린더 블록에 볼트 결합시키기 위한 볼트공(20a)이 복수개 형성되어 있다. The
이격부는 제1 유입 포트(21)와 제2 유입 포트(22) 사이에 마련된 제1 이격 부(31)와, 제2 유입 포트(22)와 제3 유입 포트(23) 사이에 마련된 제2 이격부(32)를 포함하여 구성된다. The separation part is provided with a
가이드(30, 35)는 외주면(30a, 35a)이 함몰된 반 고리형상으로 이루어져 배기가스가 외주면(30a, 35a)을 따라 이동되어 배출구(12)로 안내된다. 가이드는 제1 유입 포트(21)의 일측, 제1 이격부(31), 제2 유입 포트(22)의 일측을 걸쳐서 용접되는 제1 가이드(30)와, 제2 유입 포트(22)의 타측, 제2 이격부(32), 제3 유입 포트(23)의 일측을 걸쳐서 용접되는 제2 가이드(35)를 포함하여 구성된다. 따라서, 제1 유입 포트(21)로 유입된 배기가스는 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이 제1 가이드(30)의 외주면(30a)에 감기면서 배출구(12)로 배출되어 촉매 컨버터(40)로 유입되고, 제2 유입 포트(22)로 유입된 배기가스는 도시하지 않았으나 제1 가이드(30)와 제2 가이드(35)의 외주면(30a, 35a)에 감기면서 촉매 컨버터(40)로 유도된다. 또한, 제3 유입 포트(23)로 유입된 배기가스는 도 3의 (c)에 도시된 바와 같이 제2 가이드(35)의 외주면에(35a)에 감겨서 촉매 컨버터(40)로 유도됨으로써, 배기가스의 유동이 균일하게 이루어질 수 있다. 즉, 종래와 같이 가이드가 없는 경우에는 각 유입 포트(21, 22, 23)를 통해 유입된 배기가스가 한쪽으로 치우쳐 촉매 컨버터(40) 로 유입되므로 촉매 컨버터(40)의 전체 면적에 배기가스가 균일하게 접촉할 수 없는데, 본 발명에 따르면 가이드(30, 35)를 매개로 배기가스가 촉매 컨버터(40)에 균일하게 접촉 가능하므로 정화 효율이 향상될 수 있는 것이다. The
또한, 유입 포트(21, 22, 23)와 가까운 쪽에 가이드(30, 35)가 설치됨에 따라, 유입 포트(21, 22, 23)를 통해 실린더 헤드로 배기가스가 재순환되는 것을 가 이드(30, 35)가 미연에 방지하므로, 배기 매니폴드 몸체(10)와 플랜지부(20) 사이에 열응력(thermal stress)이 집중되는 것을 방지할 수 있으므로 내구성이 향상될 수 있다. In addition, as the
한편, 가이드(30, 35)의 외주면(30a, 35a)에는 원주방향을 따라 리브(50, 60)가 복수개 이격 설치되어 있다. 이에, 리브(50, 60)는 유입 포트(21, 22, 23)에서 유입되는 배기가스에 와류가 형성되어 산소센서(5)로 흐르는 배기가스의 유량이 최대한 반영하는 역할을 하고, 가이드(30, 35)의 강성을 보강하는 역할을 하여 특히 가이드(30, 35)의 A, A' 부분에 응력이 집중되는 것을 미연에 방지할 수 있다. On the other hand, a plurality of
여기서, 배기 매니폴드 몸체(10)는 스테인레스 스틸(SUS)로 마련된다. 스테인레스 스틸(SUS)인 경우 일반적으로 프레스 제작을 하는데, 이 때 프레스 제작의 경우 주물 제작하는 경우에 비해 배기가스 유동에 좋도록 배기 매니폴드 몸체(10)의 형상을 만들기 쉽지 않기 때문에, 본 발명과 같은 가이드(30, 35)를 스테인레스 스틸 재질의 배기 매니폴드 몸체(10)에 마련할 경우 보다 유용할 것이다. Here, the
전술한 실시예에서는 6기통 엔진일 경우를 예로 설명하였으나, 이에 한정되지 않음은 물론이다. In the above-described embodiment, the six-cylinder engine has been described as an example, but it is not limited thereto.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 유입 포트로 유입된 배기가스를 배출구로 안내하는 가이드를 마련함으로써 배기가스의 유동을 균일화시켜 촉매 컨버터의 정화효율이 향상될 수 있다. 또한, 가이드에 형성된 리브에 의해, 배기가스의 와류가 촉진될 수 있고, 가이드의 강성을 보강하여 가이드에 응력이 집중되는 것을 미연에 방지하여 내구성이 향상될 수 있는 차량용 배기 매니폴드를 제공한다. As described above, according to the present invention, by providing a guide for guiding the exhaust gas introduced into the inlet port to the discharge port, the flow of the exhaust gas can be made uniform to improve the purification efficiency of the catalytic converter. In addition, the ribs formed in the guide can facilitate the vortex of the exhaust gas, and reinforce the rigidity of the guide to prevent concentration of stress in the guide, thereby providing durability for the vehicle exhaust manifold.
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2006
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