KR100986069B1

KR100986069B1 - 배기 매니 폴드

Info

Publication number: KR100986069B1
Application number: KR1020080055361A
Authority: KR
Inventors: 양일석
Original assignee: 기아자동차주식회사; 현대자동차주식회사
Priority date: 2008-06-12
Filing date: 2008-06-12
Publication date: 2010-10-07
Also published as: KR20090129217A

Abstract

본 발명의 예시적인 실시예에 따른 배기 매니 폴드는, 상호 연결되는 한 쌍의 제1 배기 가스 런너와, 상기 각 제1 배기 가스 런너 사이에서 상호 연결되는 한 쌍의 제2 배기 가스 런너로서 이루어지며, 상기 각 제1 배기 가스 런너를 연결하는 제1 연결부 및 상기 각 제2 배기 가스 런너를 연결하는 제2 연결부가 트윈 스크롤 방식의 터보차져로 연결되는 것으로서, 상기 한 쌍의 제2 배기 가스 런너가 상기 한 쌍의 제1 배기 가스 런너 내측에서 상호 연결되며, 상기 각 한 쌍의 제1 배기 가스 런너 및 상기 제2 배기 가스 런너가 각각 별개로서 구성되는 것을 특징으로 한다.

배기 매니 폴드, 배기 가스 런너, 트윈 스크롤, 비틀림, 원호

Description

배기 매니 폴드 {EXHAUST MANIFOLD FOR VEHICLE}

본 발명의 예시적인 실시예는 배기 매니 폴드에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 저중속 성능이 우수한 트윈 스크롤 방식의 터보차져(twin scroll turbo-charger) 적용을 위해 전체 배기계의 내구성을 확보할 수 있도록 하는 배기 매니 폴드에 관한 것이다.

주지하는 바와 같이 배기 매니 폴드는 차량의 엔진에 연결되어 배기 가스를 차량의 외부로 배출시키기 위한 것이다.

이러한 배기 매니 폴드는 일반적으로 터보차져(turbo-charger)와 연결되는데, 터보차져의 터빈 하우징 내 스크롤의 개수에 따라 그 구조가 상이하다.

여기서, 상기 터보차져는 스크롤이 하나로 이루어진 모노 스크롤(mono scroll) 타입과, 스크롤이 두 개로 이루어진 트윈 스크롤(twin scroll) 타입으로 구분할 수 있다.

상기에서, 트윈 스크롤 타입의 터보차져는 저중속 성능이 우수한 특징이 있는 바, 이러한 터보차져와 연결되는 종래 기술에 따른 배기 매니 폴드는 도 5에서와 같이 상호 연결되는 한 쌍의 제1 배기 가스 런너(111)와, 상기 각 제1 배기 가 스 런너(111) 사이에서 상호 연결되는 한 쌍의 제2 배기 가스 런너(122)로서 이루어진다.

이러한 배기 매니 폴드는 각각의 제1 배기 가스 런너(111)를 연결하는 제1 연결부(113), 및 각각의 제2 배기 가스 런너(122)를 연결하는 제2 연결부(123)를 구비하고 있다.

상기한 제1 연결부(113) 및 제2 연결부(123)는 트윈 스크롤 타입의 터보차져(미도시)에 연결되는 바, 이에 따라 상기 각 제1 배기 가스 런너(111)를 통해 배출되는 배기 가스와, 상기 각 제2 배기 가스 런너(122)를 통해 배출되는 배기 가스는 터보차져(미도시)의 터빈 하우징 내 두 개의 스크롤로 각각 유입된다.

즉, 종래 기술에 따른 배기 매니 폴드는 배기 가스가 두 개의 스크롤로 분리되어 유입됨에 따라 배기 간섭에 의한 악영향을 최소화시킴으로써 터보차져에 대한 저중속의 성능을 극대화시킬 수 있게 된다.

종래 기술에 따른 배기 매니 폴드에 있어, 상기 각 제2 배기 가스 런너(122)는 한 쌍의 제1 배기 가스 런너(111) 외측에서 상호 연결된다.

그리고 상기 제1 및 제2 연결부(113, 123)는 도 6 및 도 7에서와 같이 격벽(130)을 통하여 일체로서 형성된다.

이 경우 제1 연결부(113)와 제2 연결부(123)는 격벽(130)을 통해 평면으로서 일체로 연결되고, 이러한 격벽(130)이 하측으로 수직 연장되면서 터보차져(미도시)와 연결된다.

그런데, 상기와 같이 구성되는 종래 기술에 따른 배기 매니 폴드는 격 벽(130)이 직선 형태로서 하방으로 형성됨에 따라, 배기 매니 폴드 전체에서 발생되는 수평 및 수직 방향의 열피로(팽창 및 수축)를 완화(흡수)시키지 못하게 된다.

따라서, 종래 기술에 따른 배기 매니 폴드는 격벽(130) 또는 그 격벽(130)의 구석부에 열적 변형이 축적되어 결국에는 그 부위에 크랙이 발생하게 됨으로 전체 배기계의 내구성이 저하된다는 문제점을 내포하고 있다.

즉, 종래 기술에 따른 배기 매니 폴드는 격벽(130)의 구조상 상기한 크랙을 야기시켜 전체 배기계의 내구성을 확보하지 못하게 되므로, 저중속의 성능이 우수한 트윈 스크롤 타입 터보차져의 적용에 불리하다.

본 발명의 예시적인 실시예는 상기에서와 같은 문제점을 개선하기 위하여 창출된 것으로서, 저중속 성능이 우수한 트윈 스크롤 방식의 터보차져 적용에 유리하도록 전체 배기계의 내구성을 확보할 수 있는 배기 매니 폴드를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 배기 매니 폴드는, 상호 연결되는 한 쌍의 제1 배기 가스 런너와, 상기 각 제1 배기 가스 런너 사이에서 상호 연결되는 한 쌍의 제2 배기 가스 런너로서 이루어지며, 상기 각 제1 배기 가스 런너를 연결하는 제1 연결부 및 상기 각 제2 배기 가스 런너를 연결하는 제2 연결부가 트윈 스크롤 방식의 터보차져로 연결되는 것으로서, 상기 한 쌍의 제2 배기 가스 런너가 상기 한 쌍의 제1 배기 가스 런너 내측에서 상호 연결되며, 상기 각 한 쌍의 제1 배기 가스 런너 및 상기 제2 배기 가스 런너가 각각 별개로서 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 배기 매니 폴드는, 상기 각 한 쌍의 제1 배기 가스 런너 및 제2 배기 가스 런너가 원호 형태로서 상호 연결될 수 있다.

그리고 상기 배기 매니 폴드는, 상기 제1 연결부 및 제2 연결부가 상기 터보차져에 대응하여 하측 방향을 따라 일측 방향으로 비틀리며 형성될 수 있다.

이 경우 상기 제1 및 제2 연결부는 상측이 원호 형태로서 이루어지고, 하측 이 상기 터보차져의 스크롤에 상응하는 각도로서 직선형으로 비틀리며 형성되는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 배기 매니 폴드에 의하면, 배기 매니 폴드 전체에서 발생되는 수평 및 수직 방향의 열피로(팽창 및 수축)에 대한 자유도를 충분히 확보할 수 있게 된다.

따라서, 본 실시예에서는 배기 매니 폴드 전체의 팽창 및 수축을 완화(흡수)시킴과 동시에, 그 팽창 및 수축에 대한 응력 및 변형을 분산시킬 수 있게 되고, 각 연결부에 대한 비틀림 형상의 굴곡에 의해서 상하 방향의 팽창 및 수축도 고르게 분산시킬 수 있으므로 전체 배기계의 내구성이 더욱 향상되는 효과를 가져온다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 예시적인 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 예시적인 실시예에 반드시 한정되지 않는다.

도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 배기 매니 폴드의 구조를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 평면 구성도이고, 도 3은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 배기 매니 폴드가 트윈 스크롤 방식의 타보차져에 결합된 상태를 도시한 사시도이고, 도 4는 도 1에 도시된 제2 배기 가스 런너 부위를 도시한 사시도이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 자동차의 배기 매니 폴 드(100)는 엔진의 실린더에서 연소된 배기 가스를 배출하기 위하여 실린더 헤드(cylinder head)에 연결되는 다기관이다.

이러한 배기 매니 폴드(100)는 플랜지(1)를 통하여 실린더 헤드(미도시)와 연결되는 바, 상호 연결되는 한 쌍의 제1 배기 가스 런너(11)와, 상기 각 제1 배기 가스 런너(11) 사이에서 상호 연결되는 한 쌍의 제2 배기 가스 런너(22)로서 이루어진다.

그리고 상기 배기 매니 폴드(100)는 각각의 제1 배기 가스 런너(11)를 연결하는 제1 연결부(13), 및 각각의 제2 배기 가스 런너(22)를 연결하는 제2 연결부(23)를 구비하고 있다.

여기서, 상기한 제1 연결부(13) 및 제2 연결부(23)는 트윈 스크롤(twin scroll) 방식의 터보차져(3: turbo-charger)에 연결된다.

즉, 본 실시예에 의한 배기 매니 폴드(100)는 실린더의 폭발 순서를 고려하여 상기 각 제1 배기 가스 런너(11)를 통해 배출되는 배기 가스와, 상기 각 제2 배기 가스 런너(22)를 통해 배출되는 배기 가스를 터보차져(3)의 터빈 하우징(4) 내 두 개의 스크롤로 분리하여 유입시킬 수 있는 구조로서 이루어진다.

이는 배기 간섭에 의한 터보차져(3)의 악영향을 최소화함으로써 저중속에서 그 터보차져(3)의 성능을 극대화시키기 위함이다.

상기에서와 같은 본 실시예에 의한 배기 매니 폴드(100)에 있어, 종래 기술과 달리 한 쌍의 제2 배기 가스 런너(22)가 한 쌍의 제1 배기 가스 런너(11) 내측에서 상호 연결되며, 상기 각 한 쌍의 제1 배기 가스 런너(11) 및 제2 배기 가스 런너(22)가 각각 별개로서 구성된다.

즉, 본 실시예에 의한 상기 배기 매니 폴드(100)는 각각의 제1 배기 가스 런너(11)를 연결하는 제1 연결부(13)와 각각의 제2 배기 가스 런너(22)를 연결하는 제2 연결부(23)가 일체로서 연결되게 형성되지 않고 상호 이격되게 별개로서 형성된다.

본 실시예에서, 상기 각 한 쌍의 제1 배기 가스 런너(11) 및 제2 배기 가스 런너(22)는 원호 형태로서 상호 연결되며, 상기 제1 연결부(13) 및 제2 연결부(23)는 터보차져(3)에 대응하여 하측 방향을 따라 일측 방향으로 비틀리며 형성된다.

이로써 상기 각 한 쌍의 제1 배기 가스 런너(11) 및 제2 배기 가스 런너(22)가 원호 형태로서 상호 연결됨으로 제1 연결부(13) 및 제2 연결부(23)는 이의 상측이 원호 형태로서 이루어지며, 이의 하측이 직선형으로 비틀리며 형성된다.

더욱 구체적으로, 상기 제1 연결부(13) 및 제2 연결부(23)는 하측의 터보차져(3)로 각각 별개의 격벽을 유지하며 형성되는 바, 이 때의 격벽은 상기 각 한 쌍의 제1 배기 가스 런너(11) 및 제2 배기 가스 런너(22)가 원호 형태로서 상호 연결됨으로 상측이 원호 형태로 이루어지며, 하측이 직선형으로 비틀리면서 상측과 부드럽게 연결된다.

이 경우 상기 제1 및 제2 연결부(13, 23)의 비틀림 각도는 터보차져(3)의 각 스크롤에 상응하는 각도를 유지하는 것이 바람직하다.

따라서 상기와 같이 구성되는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 배기 매니 폴드(100)에 의하면, 상기 각 한 쌍의 제1 배기 가스 런너(11) 및 제2 배기 가스 런너(22)가 원호 형태로서 상호 연결되고, 제1 및 제2 연결부(13, 23)의 상측이 원호 형태로 이루어지며, 하측이 직선형으로 비틀리며 형성됨에 따라, 배기 매니 폴드 전체에서 발생되는 수평 및 수직 방향의 열피로(팽창 및 수축)에 대한 자유도를 충분히 확보할 수 있게 된다.

즉, 본 실시예에서는 배기 매니 폴드 전체의 팽창 및 수축을 완화(흡수)시킴과 동시에, 그 팽창 및 수축에 대한 응력(stress) 및 변형(strain)을 분산시킬 수 있게 된다.

특히, 본 실시예에서는 제1 및 제2 연결부(13, 23)가 하방으로 비틀리는 형상으로 전개됨에 따라 이러한 비틀림 형상의 굴곡에 의해서 상하 방향의 팽창 및 수축도 고르게 분산시킬 수 있게 된다.

이와 같이 본 실시예에서는 배기 매니 폴드 전체의 팽창 및 수축에 대해 응력 및 변형을 분산시키고, 상하 방향의 팽창 및 수축 또한 고르게 분산시킬 수 있으므로, 전체 배기계의 내구성이 더욱 향상되는 개선 효과를 가져온다.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.

도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 배기 매니 폴드의 구조를 도시한 사시도이다.

도 2는 도 1의 평면 구성도이다.

도 3은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 배기 매니 폴드가 트윈 스크롤 방식의 타보차져에 결합된 상태를 도시한 사시도이다.

도 4는 도 1에 도시된 제2 배기 가스 런너 부위를 도시한 사시도이다.

도 5는 종래 기술에 따른 배기 매니 폴드의 구조를 도시한 사시도이다.

도 6 및 도 7은 도 5의 부분 절개 사시도이다.

Claims

상호 연결되는 한 쌍의 제1 배기 가스 런너와, 상기 각 제1 배기 가스 런너 사이에서 상호 연결되는 한 쌍의 제2 배기 가스 런너로서 이루어지며, 상기 각 제1 배기 가스 런너를 연결하는 제1 연결부 및 상기 각 제2 배기 가스 런너를 연결하는 제2 연결부가 트윈 스크롤 방식의 터보차져로 연결되는 배기 매니 폴드에 있어서,

상기 한 쌍의 제2 배기 가스 런너가 상기 한 쌍의 제1 배기 가스 런너 내측에서 상호 연결되며, 상기 각 한 쌍의 제1 배기 가스 런너 및 상기 제2 배기 가스 런너가 각각 별개로서 구성되고,

상기 각 한 쌍의 제1 배기 가스 런너 및 제2 배기 가스 런너가 원호 형태로서 상호 연결되며,

상기 제1 연결부 및 제2 연결부는 상기 터보차져에 대응하여 하측 방향을 따라 일측 방향으로 비틀리며 형성되고, 상측이 원호 형태로서 이루어지며, 하측이 상기 터보차져의 스크롤에 상응하는 각도로서 직선형으로 비틀리며 형성되는 것을 특징으로 하는 배기 매니 폴드.
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