KR101181026B1 - 배기가스 온도 저감을 위한 배기포트 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배기포트를 통해 유동하는 배기가스의 온도 저감을 위해 배기계의 내구력 저하없이 배기가스 온도 저감을 위한 배기포트 구조에 관한 것이며, 이를 위해 본 발명은, 각각 분기되어 형성된 두개의 배기포트가 합쳐져서 연장 형성되는 실린더헤드의 배기포트 내부에 일체로 형성되며 상기 배기포트 내부로 유동하는 배기가스의 온도 저감을 위해 열전달부가 구비되는 것을 특징으로 하는 배기가스 온도 저감을 위한 배기포트 구조를 제공한다.

배기포트, 열전달부, 실린더 블록

Description

배기가스 온도 저감을 위한 배기포트 구조{The Exhaustion Structure For a Waste Gas Temperature Reduction}

도 1은 종래의 배기포트를 개략적으로 도시한 도면.

도 2는 본 발명에 의한 배기가스 온도 저감을 위한 배기포트 구조를 도시한 도면.

도 3은 본 발명에 의한 배기가스 온도 저감을 위한 배기포트 구조를 다른 각도에서 도시한 도면.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

2 : 배기포트 10 : 열전달부

본 발명은 배기포트를 통해 유동하는 배기가스의 온도 저감을 위해 배기계의 내구력 저하없이 배기가스 온도 저감을 위한 배기포트 구조에 관한 것이다.

일반적으로, 실린더블록과 실린더헤드에 형성되는 워터자켓은 연소실과 기타 엔진의 작동에 필요한 기구적 작동부위에서 발생되는 열을 냉각시켜서, 엔진이 과열되지 않도록 함과 아울러 최적의 열효율을 발휘할 수 있도록 엔진의 온도를 적정 한 수준으로 유지해주는 역할을 한다. 즉, 워터자켓을 통과하는 냉각수에 의해 엔진에서 발생되는 열을 냉각시키도록 하는 것이다.

상기 워터자켓은 냉각수의 원할하고도 적절한 흐름을 형성하도록 하여, 실린더헤드의 국부적인 열 집중 부위가 발생하지 않도록 해야 한다.

상기한 바와 같은 워터자켓은 실린더헤드 제조시에 주물사로 만들어진 코어로 형성되고, 실린더헤드의 주조가 완료되면 상기 코어가 제거됨에 의해 실린더헤드 내에 냉각수가 흐를 수 있는 공간으로 형성되게 된다.

상기한 실린더헤드의 하부에는 실린더블록이 결합되는데 상기 실린더블록은 엔진의 기초 구조물로서 상부에는 피스톤이 설치되어 상하 왕복 운동하는 실린더 및 엔진에서 발생된 연소열을 냉각시키기 위해 냉각수가 순환하는 워터자켓이 설치되어 있고, 하부에는 크랭크 축과 각 부품을 설치하기 위한 크랭크 케이스로 구성되어 있다.

상기한 실린더블록과 실린더헤드 사이에는 가스켓(Gasket)이 설치되는데 상기 가스켓은 상기 실린더블록과 실린더헤드 사이의 면을 밀착시켜 피스톤이 압축 및 폭발 행정을 할 때 기밀 작용과 냉각수의 누출을 방지하는 역활을 함과 아울러 오일의 누출을 방지하게 된다.

한편, 터보차쳐가 없던 디젤엔진은 가솔린엔진에 대비하여 배기가스 온도가 낮아 배기계의 내구력에 거의 문제가 되지 않았다.

그러나, 디젤엔진에 터보차져가 장착되면서부터 배기가스의 온도가 급증하여 디젤엔진에서도 배기계의 내구력 문제가 나타나기 시작하였고, 최근 들어서는 VGT(Variable Geometry Turbo-Charger)가 적용되면서 배기 매니폴드 가스켓과 EGR밸브 가스켓 등 배기계의 내구력이 심각한 문제로 대두되었다.

첨부된 도 1은 종래의 4밸브 엔진의 배기포트를 도시한 도면으로서, 각각의 배기포트가 분기된 구조로 형성되어 있다가 중간부위부터 하나로 합쳐진 구조로 이루어져 있다.

상기한 종래의 배기포트는 엔진의 실린더 블록의 워터재킷의 냉각수와의 열전달 면적이 충분하지 않아 상기 배기포트 내부로 유동하는 배기가스 온도가 상승하게 되는 문제점이 있었다.

상기한 문제의 해결책으로 배기 매니폴드 가스켓과 EGR밸브 가스켓 부위의 재질 향상과 자체온도의 저감이 있으나 상기 배기 매니폴드 가스켓과 EGR밸브 가스켓 부위의 재질을 향상 시키는 방법은 중량이 상당히 증대되는 문제점이 발생되어 결국 배기가스 온도를 저감 시키는 것이 가장 바람직한 방법으로 대두되었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 배기포트 내부로 유동하는 배기가스의 온도를 저감시켜 디젤엔진 차량의 배기계 계통에 내구력 저하없이 배기가스 온도를 감소가능하게하되 상기 배기포트 내부로 유동하는 배기가스의 원할한 유동을 방해하지 않고 배기가스 온도 저감을 위한 배기포트를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 각각 분기되어 형성된 두개의 배기 포트가 합쳐져서 연장 형성되는 실린더헤드의 배기포트 내부에 일체로 형성되며 상기 배기포트 내부로 유동하는 배기가스의 온도 저감을 위해 열전달부가 구비되는 것을 특징으로 하는 배기가스 온도 저감을 위한 배기포트 구조를 제공하는 것을 특징으로 한다.

상기 열전달부는 상기 배기포트 내부에 플레이트 형태로 형성되는 것이 바람직하며, 상기 배기포트의 단부에서 내측으로 5 ~ 10㎜ 이격된 위치에 형성되는 것이 바람직하다.

상기 열전달부는 단부가 내측으로 라운드지게 형성된 것이 바람직하며, 상기 열전달부는 열전도율이 높은 금속재질로 형성되는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 의한 배기가스 온도 저감을 위한 배기포트 구조를 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명에 의한 배기가스 온도 저감을 위한 배기포트 구조를 다른 각도에서 도시한 도면이다.

첨부된 도 2 내지 도 3을 참조하면, 각각 분기되어 형성된 두개의 배기포트(2)가 합쳐져서 연장 형성되는 실린더헤드(1)의 배기포트(2) 내부에 일체로 형성되며 상기 배기포트(2) 내부로 유동하는 배기가스의 온도 저감을 위해 열전달부(10)가 구비된다.

상기 열전달부(10)는 상기 배기포트(2) 내부에 플레이트 형태로 형성되는 것이 바람직하며, 상기 배기포트(2)의 단부에서 내측으로 5 ~ 10㎜ 이격된 위치에 형 성되는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 상기 배기포트(2)의 단부에 밀착되게 형성되거나 이와는 반대로 위에서 제시한 이격위치를 초과하여 상기 열전달부(10)가 형성되면 상기 배기포트(2) 내부에서 유동하는 배기가스의 유동 흐름을 방해하기 때문이다.

상기 열전달부(10)는 단부가 내측으로 라운드지게 형성된 것이 바람직하며, 상기 열전달부(10)는 열전도율이 높은 금속재질로 형성되는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 상기 열전달부(10)는 단부가 내측으로 라운드지게 형성되어야만 상기 배기포트(2)로 유동하는 배기가스의 원할한 유동에 지장을 가하지 않기 때문이다.

상기와 같은 본 발명에 의한 배기가스 온도 저감을 위한 배기포트 구조의 작동 상태를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

첨부된 도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 열전달부(10)는 실린더 블록(1)의 배기포트(2) 내부에 배기가스의 유동 방향으로 일체로 연장되어 배기포트(2)의 출구 측을 2개의 유로로 구획하게 된다.

상기와 같은 상태에서 엔진(미도시)이 작동되면 상기 배기포트(2)를 통해 배기가스가 유동하기 시작한다. 상기 배기포트(2)를 통해 배기가스가 유동하며 열전달부(10)의 표면과 고온의 배기가스가 접촉하며 상기 배기가스가 가지고 있는 고온의 배기가스열이 상기 열전달부(10)로 열전달된다.

상기 열전달부(10)로 전달된 배기가스열은 상기 열전달부(10)를 통해 전도되기 시작하여 상기 실린더 블록(1)의 워터자캣(4)이 위치한 곳으로 전도된다.

상기 워터자캣(4) 내부에는 냉각수가 유동하기 때문에 상기 열전달부(10)를 통해 전도된 배기가스열은 상기 냉각수와 열교환하여 배기가스가 갖고 있는 고열을 방열하게된다.

또한, 상기 열전달부(10)가 배기매니폴드 플랜지면(F)으로부터 내측으로 5 ~ 10㎜ 이격되게 위치하여 상기 배기가스의 유동 흐름에 방해를 최소화했으며, 상기 열전달부(10)의 단부를 내측으로 라운드지게 하여 배기포트(2)로 유동하는 배기가스가 원할하게 유동 가능하도록 하였다.

한편, 본 발명은 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 배기가스 온도 저감을 위한 배기포트 구조는 디젤엔진 차량의 배기계 계통에 내구력 저하없이 배기가스 온도를 감소시키는 효과가 있다.

또한, 터보차져를 장착한 디젤엔진의 EGR밸브 가스캣의 누설 문제를 방지하는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 각각 분기되어 형성된 두개의 배기포트가 합쳐져서 연장 형성되는 실린더헤드의 배기포트(2) 내부에 일체로 형성되며 상기 배기포트(2) 내부로 유동하는 배기가스의 온도 저감을 위해 열전달부(10)가 구비되되,

   상기 열전달부(10)는 상기 배기포트(2) 내부에 워터자캣(4)과 대응되게 플레이트 형태로 설치되는 것을 특징으로 하는 배기가스 온도 저감을 위한 배기포트 구조.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,

   상기 열전달부(10)는 상기 배기포트(2)의 단부에서 내측으로 5 ~ 10㎜ 이격된 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 배기가스 온도 저감을 위한 배기포트 구조.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 열전달부(10)는 단부가 내측으로 라운드지게 형성된 것을 특징으로 하는 배기가스 온도 저감을 위한 배기포트 구조.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 열전달부(10)는 열전도율이 높은 금속재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 배기가스 온도 저감을 위한 배기포트 구조.

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