KR102119651B1 - 배기 매니폴드 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 제1실린더에 구비된 적어도 하나의 배기포트와 연결된 제1통로와, 제2실린더에 구비된 적어도 하나의 배기포트와 연결된 제2통로와, 제3실린더에 구비된 적어도 하나의 배기포트와 연결된 제3통로와, 제4실린더에 구비된 적어도 하나의 배기포트와 연결된 제4통로와, 상기 제1통로 내지 상기 제4통로가 합류하여 형성된 싱글배기구를 포함하고, 상기 제1통로 내지 상기 제4통로 중 적어도 1개의 통로의 출구에 통로의 길이를 연장하는 연장통로를 포함한다.

Description

배기 매니폴드 {EXHAUST MANIFOLD OF AUTOMOBILE}

본 발명은 배기 매니폴드에 관한 것이다.

통상적인 차량용 엔진은 내연기관(internal combustion engine)으로서, 실린더 내에서 연소된 배기가스의 배출을 위한 배기 시스템을 갖추고 있다.

실린더의 배기가스가 실린더 헤드를 통해 배출되도록, 실린더 헤드 내에는 배기 포트가 형성되어 있다. 배기 포트로부터 배출되는 배기가스는 배기 매니폴드(exhaust manifold)를 통해 촉매 컨버터(catalytic converter)에 공급된다.

배기 매니폴드는 엔진과는 별도의 부품으로 제작되어 실린더 헤드에 볼트 등으로 결합된다.

배기 매니폴드는 외부에 노출되어 있고 엔진과는 별도의 부재로 형성되므로, 워터 재킷 등으로 냉각시키지 못하고, 단지 공기의 흐름을 통해 냉각시키고 있다.

실린더로부터 촉매 컨버터에 이르기까지 배기가스가 배출되기 위한 배기 시스템을 기구적으로 컴팩트하게 형성할 수 있다면, 엔진룸 공간을 효율적으로 활용할 수 있게 된다.

또한, 촉매 컨버터에 이르기까지 배기가스의 온도를 적절하게 유지하면서도 내구성을 향상할 수 있는 배기 시스템이 개발되고 있다.

한편, 실린더의 배기포트에서 배출되는 배기가스의 냉각효과가 낮아 연비가 떨어지는 문제점이 있으며, 배기 매니폴드를 엔진에 별도로 장착함으로써 원가가 상승하고 엔진 구조가 복잡해지는 번거로움이 있었다. 뿐만 아니라 배기 가스에 의해서 배기 매니폴드에서 소음이 발생하여 운전감을 떨어드렸다.

또한, 배기 매니폴드는 다수의 배기포트와 연결된 통로들이 배기구로 합류된 구조를 가지게 되는데, 이 때, 실린더와 엔젠의 구조 상 각 통로의 길이가 상이하게 되고, 이로 인해 소음이 증대되는 문제점이 존재한다.

한편, 자동차의 최대 출력이 아닌, 운전자의 상용 구간에서의 자동차의 성능이 대두 되고 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 협소한 엔진룸의 공간에서 저중속 토크에서 성능과 소음을 개선한 배기 매니폴드를 제공하는 것이다.

상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 제1실린더에 구비된 적어도 하나의 배기포트와 연결된 제1통로와, 제2실린더에 구비된 적어도 하나의 배기포트와 연결된 제2통로와, 제3실린더에 구비된 적어도 하나의 배기포트와 연결된 제3통로와, 제4실린더에 구비된 적어도 하나의 배기포트와 연결된 제4통로와, 상기 제1통로 내지 상기 제4통로가 합류하여 형성된 싱글배기구를 포함하고, 상기 제1통로 내지 상기 제4통로 중 적어도 1개의 통로의 출구에 통로의 길이를 연장하는 연장통로를 포함한다.

본 발명의 동력유닛에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.

실시예의 연장통로는 배기가스가 통과하는 통로의 길이를 연장하여서 저중속 토크 성능을 극대화 할 수 있게 하였다.

또한, 연장통로는 공간이 협소한 엔진룸 패키지에서 싱글배기구의 내부를 활용하는 이점이 존재한다.

또한, 연장통로는 촉매 전단부에서 이중관 구조 역할을 함으로써, 촉매 활성화 온도 도달 시점을 단축 시켜, 배기 가스 정화 효율을 개선하는 효과가 있다.

또한, 연장통로에 홀을 형성하여서 고속 영역의 토크 저하를 최소화하는 이점이 존재한다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배기 매니폴드의 사시도,
도 2는 앤드 캡이 분리된 본 발명의 일 실시예에 따른 배기 매니폴드의 사시도,
도 3은 싱글 배기구를 절단한 본 발명의 일 실시예에 따른 배기 매니폴드의 사시도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 구성 요소들과 다른 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작 시 구성요소의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 구성요소를 뒤집을 경우, 다른 구성요소의 "아래(below)"또는 "아래(beneath)"로 기술된 구성요소는 다른 구성요소의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 구성요소는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계 및/또는 동작은 하나 이상의 다른 구성요소, 단계 및/또는 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

도면에서 각 구성요소의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기와 면적은 실제크기나 면적을 전적으로 반영하는 것은 아니다.

또한, 실시예의 구조를 설명하는 과정에서 언급하는 각도와 방향은 도면에 기재된 것을 기준으로 한다. 명세서에서 실시예를 이루는 구조에 대한 설명에서, 각도에 대한 기준점과 위치관계를 명확히 언급하지 않은 경우, 관련 도면을 참조하도록 한다.

이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 배기 매니폴드를 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배기 매니폴드의 사시도, 도 2는 앤드 캡이 분리된 본 발명의 일 실시예에 따른 배기 매니폴드의 사시도, 도 3은 싱글 배기구를 절단한 본 발명의 일 실시예에 따른 배기 매니폴드의 사시도이다.

도 1 내지 도 3을 참고하면, 실시예에 따른 배기 매니폴드는 내연기관에서 배출된 연소가스가 통과하는 통로를 제공한다.

실린더헤드에는 제1실린더, 제2실린더, 제3실린더 및 제4실린더가 형성된다. 그리고, 각각의 실린더에는 배기포트가 구비된다.

각각의 실린더의 배기포트는 배기 매니폴드가 연통된다.

예를 들면, 배기 매니폴드는 제1실린더에 구비된 적어도 하나의 배기포트와 연결된 제1통로(111)와, 제2실린더에 구비된 적어도 하나의 배기포트와 연결된 제2통로(112)와, 제3실린더에 구비된 적어도 하나의 배기포트와 연결된 제3통로(113)와, 제4실린더에 구비된 적어도 하나의 배기포트와 연결된 제4통로(114)와, 제1통로 내지 제4통로(111-114)가 합류하여 형성된 싱글배기구(130)와, 제1통로 내지 제4통로(111-114) 중 가장 짧은 길이를 가지는 적어도 1개의 통로의 출구에는 통로의 길이를 연장하는 연장통로(115a)(115b)를 포함한다.

제1통로 내지 제4통로(111-114)는 배기가스가 유입(inlet)되는 부분을 입구로 정의하고, 배기가스가 유출(outlet)되는 부분을 출구로 정의한다.

제1통로 내지 제4통로(111-114)의 입구는 일체로 형성될 수 있다. 구체적으로, 제1통로 내지 제4통로(111-114)의 입구는 플렌지(120)에 의해 연결될 수 있다. 또한, 제1통로 내지 제4통로(111-114)의 입구는 일직선 상에 위치된다.

싱글배기구(130)는 제1통로 내지 제4통로(111-114)가 합류하여서 형성된다. 싱글배기구(130)는 제1통로 내지 제4통로(111-114)의 출구와 결합되어 제1통로 내지 제4통로(111-114)를 통과한 배기가스를 하나의 통로로 안내한다.

싱글배기구(130)에 결합되는 앤드 캡(140)을 더 포함한다. 앤드 캡(140)에는 앤드 플렌지(141)가 더 형성된다.

연장통로(115a)(115b)는 제1통로 내지 제4통로(111-114) 중 적어도 1개의 통로의 출구에 형성되어서 그 통로의 길이를 연장한다.

또한, 연장통로(115a)(115b)는 싱글배기구(130)의 내부에 위치되고, 연장통로(115a)(115b)는 내부에 배기가스가 통과하는 공간을 가지는 관형태이다. 즉, 연장통로(115a)(115b)는 싱글배기구(130)의 출구 방향으로 길게 형성된다.

연장통로(115a)(115b)는 배기가스가 통과하는 통로의 길이를 연장하여서 저중속 토크 성능을 극대화 할 수 있게 하였다. 또한, 연장통로(115a)(115b)는 공간이 협소한 엔진룸 패키지에서 싱글배기구(130)의 내부를 활용하는 이점이 존재한다.

또한, 연장통로(115a)(115b)는 촉매 전단부에서 이중관 구조 역할을 함으로써, 촉매 활성화 온도 도달 시점을 단축 시켜, 배기 가스 정화 효율을 개선하는 효과가 있다.

한편, 연장통로(115a)(115b)의 둘레에는 싱글배기구(130)와 연통되는 다수의 타공홀(116)을 더 포함된다.

다수의 타공홀(116)은 연장통로(115a)(115b)를 통과하는 배기가스의 일부가 싱글배기구(130)의 내부로 유동되게 한다. 그리고, 다수의 타공홀(116)을 통해 일부 배기 가스가 유동되면 고속 영역의 토크 저하를 최소화하는 이점이 존재한다. 따라서, 각 통로의 길이 연장을 통해 저중속 토크 성능 개선을 할 수 있지만, 반대로 고속 영역의 토크는 저하 되게 되는 문제를 해결할 수 있다.

연장통로(115a)(115b)는 제1통로 내지 제4통로(111-114) 중 일부에 배치되는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 제1통로 내지 제4통로(111-114) 중 길이가 상대적으로 짧은 통로의 출구에 배치된다.

구체적으로, 제2통로(112) 또는 제3통로(113)의 길이는 제1통로(111) 또는 제4통로(114)의 길이 보다 짧게 형성되고, 연장통로(115a)(115b)는 제2통로(112)와 제3통로(113)에 각각 구비된다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.

Claims (7)

1. 제1실린더에 구비된 적어도 하나의 배기포트와 연결된 제1통로와,
   제2실린더에 구비된 적어도 하나의 배기포트와 연결된 제2통로와,
   제3실린더에 구비된 적어도 하나의 배기포트와 연결된 제3통로와,
   제4실린더에 구비된 적어도 하나의 배기포트와 연결된 제4통로와,
   상기 제1통로 내지 상기 제4통로가 합류하여 형성된 싱글배기구와,
   상기 제1통로 내지 상기 제4통로 중 적어도 1개의 통로의 출구에 통로의 길이를 연장하는 연장통로를 포함하고,
   상기 연장통로의 둘레에는 상기 싱글배기구와 연통되는 다수의 타공홀이 형성되는 배기 매니폴드.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1통로 내지 제4통로의 입구는 일직선 상에 배치되는 배기 매니폴드.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 제2통로 또는 제3통로의 길이는 상기 제1통로 또는 제4통로의 길이 보다 짧게 형성되고,
   상기 연장통로는 상기 제2통로와 제3통로에 각각 구비되는 배기 매니폴드.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 연장통로는 상기 싱글배기구의 내부에 위치되는 배기 매니폴드.
   
5. 제3항에 있어서,
   상기 연장통로는 상기 싱글배기구의 출구 방향으로 길게 형성되는 배기 매니폴드.
   
   
   
6. 삭제
7. 제5항에 있어서,
   상기 싱글배기구에 결합되는 앤드 캡을 더 포함하는 배기 매니폴드.
   
   

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