KR20020096071A - 히트 파이프가 장착된 흡기매니폴드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열전도율이 높은 히트 파이프를 서지탱크의 일측에 장착하여 엔진으로 유입되는 흡입공기의 온도를 낮추어 혼합기의 체적효율을 상승시키므로서 엔진의 성능이 향상되도록 하는 히트 파이프가 장착된 흡기매니폴드에 관한 것으로,

스로틀 밸브의 개도량에 따라서 에어클리너에서 정화된 공기가 유입되어 스월를 일으키는 통형상의 서지탱크가 형성되고, 서지탱크의 일측으로 각 연소실로 혼합기가 분배되도록 하는 다수의 매니폴드가 형성되는 흡기매니폴드에 있어서,

다수의 매니폴드가 위치되는 반대측의 서지탱크 측면에 부착되어 서지탱크의 열을 흡수하는 흡열판과;

상기한 흡열판에서 흡수된 열을 대기중으로 방열하기 위해 상기 흡열판과 일정간격을 두고 형성되는 방열판과;

상기한 흡열판과 방열판의 사이에 개재되어 상기 서지탱크의 열을 상기 방열판으로 전달하는 히트 파이프와;

상기한 방열판의 후측에 형성되어 상기 방열판의 방열효율을 향상시키는 냉각팬;으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

히트 파이프가 장착된 흡기매니폴드{Intake manifold having heat pipe}

본 발명은 히트 파이프가 장착된 흡기매니폴드에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열전도율이 높은 히트 파이프를 서지탱크의 일측에 장착하여 엔진으로 유입되는 흡입공기의 온도를 낮추어 혼합기의 체적효율을 상승시키므로서 엔진의 성능이 향상되도록 하는 히트 파이프가 장착된 흡기매니폴드에 관한 것이다.

자동차의 엔진은 사용되는 연료의 종류에 따라서 가솔린엔진, 디젤엔진, LPG엔진 등이 있는데, 가솔린엔진의 경우에는 연료와 공기가 서지탱크에서 혼합된 혼합기가 연소실에 공급된 후 점화플러그의 점화에 의해 혼합기가 연소되며, 디젤엔진의 경우에는 대기 중의 공기를 연소실에 공급되어 압축된 상태에서 연료가 분사되므로서 폭발 및 연소되며, LPG엔진의 경우에는 LP가스가 베이퍼라이저에서 감압 및 기화된 후 믹서에서 공기와 혼합되어 연소실에 공급되어 연소되는 것이 일반적이다. 이상에서 알 수 있듯이 엔진에서 연료가 연소되기 위해서는 흡입공기가 반드시 필요한 것이다.

또한, 엔진은 공기가 흡입되는 방식에 따라서 NA(Natural Aspiration 자연흡기방식) 엔진, 터보차저(Turbo charger) 엔진, 슈퍼차저(Super charger) 엔진 등이 있다.

도 4는 종래의 NA 엔진에 장착되는 흡기매니폴드를 도시한 도면으로서, 스로틀밸브(13)의 개도량에 따라서 에어클리너에서 정화된 공기가 유입되어 스월을 일으키는 통형상의 서지탱크(11)가 형성되고, 서지탱크(11)의 일측으로 각 연소실로 혼합기가 분배되도록 하는 다수의 매니폴드(12)가 연장 형성된다. 이와 같은 NA 엔진의 경우에는 대기중의 공기가 엔진의 부압에 의해서 에어덕트에서 흡입되고, 에어덕트에서 흡입된 공기는 에어클리너에서 정화된 후 상기한 서지탱크로 공급된다. 따라서 흡입공기의 온도는 주위 공기의 온도에 의해 결정되므로서 적당히 조절되지않은 채로 엔진으로 공급되어진다.

따라서 차량이 여름철이나 더운 지역 등에서 운행되는 경우에는 공기의 온도가 높아지고 공기의 밀도가 커지게 되므로서 엔진의 흡기효율과 체적효율이 떨어져 엔진의 연소성능이 저하되는 문제점이 있었다.

그리고 터보차저 엔진이나 슈퍼차저 엔진과 같이 흡기를 압축시키는 엔진에서는 공기의 압축에 의한 온도상승을 보상하기 위하여 인터쿨러를 설치하는 것이 일반적이지만, 인터쿨러는 기계적으로 구조가 복잡할 뿐만 아니라 엔진룸의 공간을 많이 차지하게 되므로서 엔진룸의 레이아웃에 불리한 것이 문제점으로 지적되고 있는 실정이다.

따라서 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 보다 상세하게는 열전도율이 높은 히트 파이프를 서지탱크의 일측에 장착하여 엔진으로 유입되는 흡입공기의 온도를 낮추어 혼합기의 체적효율을 상승시키므로서 엔진의 성능이 향상되도록 하는 히트 파이프가 장착된 흡기매니폴드를 제공하는 데 목적이 있다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 수단으로서,

스로틀 밸브의 개도량에 따라서 에어클리너에서 정화된 공기가 유입되어 스월를 일으키는 통형상의 서지탱크가 형성되고, 상기 서지탱크의 일측으로 각 연소실로 혼합기가 분배되도록 하는 다수의 매니폴드가 연장형성되는 흡기매니폴드에 있어서,

다수의 매니폴드가 위치되는 반대측의 서지탱크 측면에 부착되어 서지탱크의 열을 흡수하는 흡열판과;

상기한 흡열판에서 흡수된 열을 대기중으로 방열하기 위해 상기 흡열판과 일정간격을 두고 형성되는 방열판과;

상기한 흡열판과 방열판의 사이에 개재되어 상기 서지탱크의 열을 상기 방열판으로 전달하는 히트 파이프와;

상기한 방열판의 후측에 형성되어 상기 방열판의 방열효율을 향상시키는 냉각팬;으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명에 의해 형성되는 흡기매니폴드의 구성도.

도 2는 본 발명에 의해 형성되는 흡기매니폴드의 측단면도.

도 3은 본 발명에 의한 히트 파이프의 단면도.

도 4는 종래기술을 설명하기 위한 도면.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

20 : 흡기매니폴드 21 : 서지탱크

22 : 매니폴드 23 : 스로틀 밸브

24 : 구멍 25 : 흡열판

26 : 방열판 27 : 냉각팬

30 : 히트 파이프 31 : 액체

32 : 흡열부 34 : 방열부

이하, 본 발명에 의한 실시예를 첨부한 도면과 함께 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 의해 형성되는 흡기매니폴드의 구성도이고, 도 2는 본 발명에 의해 형성되는 흡기매니폴드의 측단면도이고, 도 3은 본 발명에 의한 히트 파이프의 단면도이다. 도면 중에 표시되는 도면부호 20은 본 발명에 의해 형성되는 흡기매니폴드를 지시하는 것이고, 도면부호 30은 본 발명에 의해 형성된 히트 파이프를 지시하는 것이다.

상기한 흡기매니폴드(20)는 종래와 같이 엔진의 부압에 의해 혼합기가 스월을 일으키는 공간인 서지탱크(21)가 형성되고, 도면상 상기 서지탱크(21)의 하측으로 다수의 매니폴드(22)가 연장형성된다. 또한, 상기 서지탱크(21)의 입구측에는 운전자의 엑셀 페달작동과 연동되는 스로틀 밸브(23)가 형성된다.

그리고 도면상으로 상기 서지탱크(21)의 상부 측면에는 관통된 구멍(24)이 형성되는데, 이 구멍(24)에는 흡열판(25)이 부착되므로서 막힌 상태가 된다. 서지탱크(21)의 상부측면에 구멍(24)을 형성한 이유는 상기한 흡열판(25)에 보다 효과적으로 열이 전도되도록 하기 위한 것이다.

상기한 흡열판(25)은 상기 서지탱크(21)보다 열전도율이 좋은 금속으로 형성되며, 볼트(28)로써 상기 서지탱크(21)의 상부측면에 장착된다.

그리고 상기한 흡열판(25)의 상측에는 일정간격이 두고 방열판(26)이 형성되는데, 이 방열판(26)과 상기한 흡열판(25)의 사이에는 히트 파이프(30)가 수직방향으로 재재된다.

상기한 히트 파이프(30)의 하부는 상기한 흡열판(25)과 연결되는 흡열부(32)이고, 상부는 상기한 방열판(26)과 연결되는 방열부(34)이다. 상기한 히트 파이프(30)는 상하부가 막힌 상태이며, 그 내부에는 일정온도 이상이 되면 증발되는 액체(31)가 일정량 채워진다. 상기 액체(31)는 메탄올과 같은 비교적 끊는점이 낮은 용액인 것이 바람직하다. 특히, 상기한 히트 파이프(30)는 연전도율이 순수한 구리보다 훨씬 뛰어나며, 대량의 열을 효과적으로 이송하면서도 동력이 필요없어 장치의 부피와 무게를 줄일 수 있게 된다. 즉, 상기한 흡열부(32)의 온도가 상기한 액체(31)의 끊는 온도보다 높으면 히트 파이프(30)의 액체(31)는 증발하여 열을 흡수하고, 증발된 기체는 상기한 방열부(34)에서 다시 응축되어 열을 방출하게 되도록 형성되는 것이다.

그리고 상기한 방열판(26)의 후방측으로는 방열효율을 향상시키기 위한 냉각팬(27)이 형성되는데, 서지탱크의 형상을 고려하여 2개 이상이 형성되는 것이 바람직하다.

이상과 같이 구성되는 장치의 작동 및 작용을 상세하게 설명하면 다음과 같다.

엔진이 시동되면 엔진의 부압에 의해서 서지탱크(21) 내부에는 부압이 형성되고, 운전자의 엑셀 페달 조작에 따라서 스로틀 밸브(23)의 개도량이 결정되어진다. 스로틀 밸브(23)가 개방되면 에어덕트와 에어클리너를 거쳐 흡입공기가 상기한 서지탱크(21) 내로 유입되는데, 이 때의 공기는 엔진 주위의 열에 의해서 뜨거운 상태이다. 이와 같이 뜨거운 공기는 공기의 밀도가 낮아 혼합기의 체적효율 측면에서 불리하게 된다.

그런데 본 발명에 의해 형성된 흡기매니폴드(20)의 경우에는 상기한 서지탱크(21)의 일측에 형성된 히터 파이프(30)에 의해서 열이 방열되므로서 자연적으로 서지탱크(21) 내부의 공기는 냉각된다. 즉, 히트 파이프(30)의 흡열부(32)에서 상기한 흡열판(24)에 전달되는 열을 흡수하게 되고, 이 열에 의해 내부에 수용된 액체(31)가 증발되어 열을 흡수하고, 증발된 기체는 상기한 방열부(34)에서 다시 응축되어 열을 방출하게 된다. 특히, 냉각팬(27)이 가동되므로서 히터 파이프(30)의 성능은 더욱 향상된다.

따라서 엔진으로 흡입되는 공기는 차가운 상태로 유입되므로서 연소효율이 향상되어 결과적으로 엔진의 출력이 향상된다.

또한, 터보차저나 슈퍼차저가 장착된 엔진에 적용되면 종래에 인터쿨러가 불필요하게 되므로서 엔진의 레이아웃에 유리하게 되고, 외부의 동력이 필요하지 않으므로 동력 및 전기의 손실을 줄일 수 있게 된다.

특히, 상기한 히트 파이프(30)는 설정온도 이하에서는 작동되지 않으므로서 별도의 제어장치가 없어도 된다.

상기와 같이 형성되는 흡기배니폴드는 서지탱크로 흡입되는 공기가 일정온도 이상이 되면 히트 파이프의 작용으로 흡기 중의 열이 외부로 방열되어 냉각되므로서 흡입공기의 체적효율이 상승되어 엔진의 출력이 향상될 뿐만 아니라, 터보차저와 슈퍼차저가 장착되는 엔진에 적용될 경우에는 인터쿨러의 장착이 불필요하게 되므로서 엔진의 레이아웃 측면에서 유리하게 되는 커다한 장점이 있는 것이다.

Claims (4)

1. 스로틀 밸브의 개도량에 따라서 에어클리너에서 정화된 공기가 유입되어 스월를 일으키는 통형상의 서지탱크가 형성되고, 상기 서지탱크의 일측으로 각 연소실로 혼합기가 분배되도록 하는 다수의 매니폴드가 연장형성되는 흡기매니폴드에 있어서,

   다수의 매니폴드가 위치되는 반대측의 서지탱크 측면에 부착되어 서지탱크(21)의 열을 흡수하는 흡열판(25)과;

   상기한 흡열판(25)에서 흡수된 열을 대기중으로 방열하기 위해 상기 흡열판(25)과 일정간격을 두고 형성되는 방열판(26)과;

   상기한 흡열판(25)과 방열판(26)의 사이에 개재되어 상기 서지탱크(21) 내부의 공기 중의 열을 상기 방열판(26)으로 전달하여 외부로 방열시키는 히트 파이프(30); 로 구성되는 것을 특징으로 하는 히트 파이프가 장착된 흡기매니폴드.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기한 흡열판(25)이 부착되는 서지탱크(21)의 측면에 구멍(14)을 형성하고, 상기 구멍(24)에 흡열판(25)을 장착하므로서 상기 서지탱크(21) 내의 열전도율이 향상되도록 하는 것을 특징으로 하는 히트 파이프가 장착된 흡기매니폴드.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기한 방열판(26)의 후측으로 방열성능을 향상하기 위한 냉각팬(27)이 형성되는 것을 특징으로 하는 히트 파이프가 장착된 흡기매니폴드.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기한 히트 파이프(27)의 내부에는 일정 온도에서 증발하는 액체(31)가 수용되는 것을 특징으로 하는 히트 파이프가 장착된 흡기매니폴드.