KR20050047265A - 배기 매니폴드의 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제1, 4 런너와 제2, 3 런너 사이에 격판을 설치함으로써 배기가스의 간섭에 의한 역류현상이 방지될 수 있는 배기 매니폴드의 구조에 관한 것으로서, 각 런너의 후단부와 가이드관 사이에 격판을 설치하여 제1 및 제4 런너는 가이드 관의 하부 통로와 연결되고, 제2 및 제3 런너는 가이드 관의 상부 통로로 연결되도록 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 특징은 상기 격판은 열팽창에 의해 파손되는 것을 방지하기 위해 중간에 Z자 형태로 꺾여진 굴곡부가 형성되고, 상기 격판의 일측부에는 산소센서가 설치되는 공간을 확보하기 위해 홈이 형성되는 것이다.

본 발명에 의하면, 배기가스의 간섭에 의한 역류현상이 방지됨으로써 엔진의 출력이 저하되는 것을 방지할 수 있는 효과를 갖는다.

Description

배기 매니폴드의 구조{Structure of exhaust manifold}

본 발명은 배기 매니폴드의 구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 제1, 4 런너와 제2, 3 런너 사이에 격판을 설치함으로써 배기가스의 간섭에 의한 역류현상이 방지될 수 있는 배기 매니폴드의 구조에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차의 배기 매니폴드(exhaust manifold)는 배기다기관이라고도 하며 엔진의 각 실린더에서 배출되는 배기가스를 한 곳으로 모으는 통로역할을 한다.

상기 배기 매니폴드는 2기통 이상의 엔진에 적용되는 것으로서, 엔진의 기통수에 맞추어 실린더 헤드의 일측부에 배기포트가 형성되고 각 배기포트는 배기 매니폴드의 런너로 연결된다.

즉, 배기 매니폴드는 실린더 헤드 연소실에서 연소 폭발 후 발생하는 고온, 고압의 배기가스를 배출하는 통로로서, 상기 배기 매니폴드는 연소실에서 연소된 고온의 연소가스가 실린더 헤드의 배기포트를 통하여 곧 바로 전달되므로 열적으로 매우 가혹한 조건에 노출되어 있다.

따라서, 배기 매니폴드는 고온 고압가스가 끊임없이 통과하므로 내열성이 높은 주철로 만들고 배기가스의 흐름저항이나 간섭을 고려하여 절곡부는 유선형으로 형성된다.

한편, 자동차의 배기가스는 연료 및 공기의 혼합기가 엔진의 실린더내에서 연소된 다음 배기계의 배기 매니폴드를 통해 대기중으로 방출되는 가스인 바, 통상적으로 자동차의 내연기관에서 연료로 사용되고 있는 혼합기는 여러종류의 탄화수소로 이루어진 것으로 연소시 실린더 내에서 완전연소가 이루어지지 못하고 필연적으로 유해 물질이 배출될 수 밖에 없는 실정이다.

따라서, 유해가스의 배출량을 제한기준치 이하로 줄이기 위해 촉매를 설치하는 것이 보통인데, 상기 촉매의 정화효율을 향상시키려면 배기가스중의 산소함유량의 측정이 반드시 필요하다.

이러한 이유로 배기가스중의 산소농도를 측정하기 위해 산소센서를 배기 매니폴드의 가이드 관 내부에 설치하는 경우가 종종 있다.

종래의 배기 매니폴드의 구조는 도 1에 도시된 바와 같이, 4기통 엔진의 경우 실린더 헤드에 형성된 4개의 배기포트(도시 않음)에 각각 연결되는 제 1, 2, 3, 4의 런너(12-1,12-2,12-3,12-4)가 구비되고 상기 4개의 런너(12)는 가이드 관(14)과 일체형으로 연결된다.

또한, 상기 각 런너(12)는 실린더 헤드의 일측에 형성된 배기포트(도시 않음)와 각각 플랜지(13)로 결합되고, 상기 플랜지 결합부에는 가스켓(11)이 삽입되어 배기가스가 누설되는 것을 방지한다.

상기와 같은 구조를 갖는 배기 매니폴드(10)의 기능을 설명하면, 먼저 엔진의 각 실린더로 공급되는 혼합가스는 흡입, 압축, 폭발, 배기행정을 거치면서 배기포트를 통하여 각각의 제1, 2, 3, 4 런너(12-1,12-2,12-3,12-4)를 통하여 배출이 이루어지되, 상기 가이드 관(14)에서 한곳으로 모아져 배기파이프를 통해 외부로 배출된다.

그러나 상기한 종래의 배기 매니폴드의 구조에서는 1-3-4-2 실린더의 순서로 폭발이 일어나고 연소가스가 배출되는 과정에 있어서, 각각의 런너가 한곳으로 모아지는 가이드 관의 연결부에서 각 런너를 통해 배출되는 배기가스간의 간섭이 일어나 배기가스가 실린더로 역류하는 현상이 발생하는 문제점이 있다.

이와 같은 배기가스의 역류현상이 발생하여 배기가스가 연소실에 재침입하면 혼합기의 완전연소를 방해하므로 엔진의 출력저하를 일으키는 원인이 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 배기간섭에 의한 배기가스의 역류현상을 방지할 수 있는 배기 매니폴드의 구조를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 4기통 엔진의 실린더 헤드의 일측에 형성된 제1, 2, 3, 4 배기포트에 각각 연결된 제1, 2, 3, 4 런너가 가이드 관에 하나로 연결되는 배기 매니폴드에 있어서, 제1, 4 런너와 제2, 3 런너 사이에 격판을 설치함으로써 제1 및 제4 런너는 가이드 관의 하부 통로와 연결되고, 제2 및 제3 런너는 가이드 관의 상부 통로로 연결되도록 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 특징은 상기 격판은 열팽창에 의해 파손되는 것을 방지하기 위해 중간에 Z자 형태로 꺾여진 굴곡부가 형성되고, 상기 격판의 일측부에는 산소센서가 설치되는 공간을 확보하기 위해 홈이 형성되는 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 배기 매니폴드의 구조를 나타내는 부분절개 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 격판의 제1실시예의 형상을 나타내는 사시도이며, 도 4는 본 발명에 따른 격판의 제2실시예의 형상을 나타내는 사시도이다.

본 발명에 따른 배기 매니폴드의 구조는 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 상측의 제1, 4 런너(12-1,12-4)와 하측의 제2, 3 런너(12-2,12-3) 사이에 Z자 형태의 굴곡부(23)를 갖는 격판(20)이 설치되는 것이다.

더욱 상세히 설명하면, 상기 가이드 관(14)은 제1, 2, 3, 4 런너(12-1,12-2,12-3,12-4)를 통해 배출되는 배기가스를 하나의 배기파이프(도시 않음)로 모으는 기능을 갖고 있는 것으로서, 상기 4개의 런너(12)와 일체형으로 만들어진다.

따라서, 각 실린더에서 배기되는 연소가tm는 각 런너(12)를 거쳐 가이드 관(14)에서 한곳으로 모아진다

이때, 종래의 배기 매니폴드의 구조에서는 배기가스간에 간섭이 일어나 배기가스가 실린더로 역류하는 현상이 발생하였다.

이에, 본 발명은 상측의 제1, 4 런너(12-1,12-4)와 하측의 제2, 3 런너(12-2,12-3) 사이에 상기 가이드 관(14)까지 일정 길이만큼 연장되는 격판(20)을 설치하여 제1 및 제4 런너(12-1,12-4)는 상기 가이드 관(14)의 하부 통로(18)와 연결시키고, 제2 및 제3 런너(12-2,12-3)는 상기 가이드 관(14)의 상부 통로(17)로 연결시킴으로써 상기 각 런너(12)를 통해 배출되는 배기가스가 간섭되지 않고 원활한 흐름을 갖도록 하였다.

즉, 상기 격판(20)은 하측의 제1, 4 런너(12-1,12-4)와 상측의 제2, 3 런너(12-2,12-3)의 배출공간이 서로 분리되도록 하는 기능을 갖는다.

상기 격판(20)의 일실시예로는 도 3에 도시된 바와 같이, 사각형태의 얇은 판 형상으로서, 열팽창에 의해 파손되는 것을 방지하기 위해 그 중앙부에 Z자 형태로 꺾여진 굴곡부(23)를 형성시킨 것이다.

여기서, 상기 격판(20)의 재질은 내열성이 우수한 주철 소재로 만들고, 그 제조방법은 제조비용을 절감하기 위해 상기 배기 매니폴드(10)와 일체형으로 주조하는 것이 바람직하다.

상기 격판(20)의 또 다른 실시예로는 엔진에 따라 산소센서(15)를 상기 가이드 관(14)의 일측부에 설치하는 경우가 있으므로, 이러한 경우에도 사용할 수 있도록 도 4에 도시된 바와 같이 상기 산소센서(15)가 설치되는 공간을 확보하기 위해 상기 격판(20)의 일측부에 홈(24)을 형성시킨 것이다.

즉, 상기 격판(20)은 중앙부의 굴곡부(23)를 기준으로 좌측 판(21)과 우측 판(22)으로 나뉘는데 그 일측 판을 길이를 절반으로 줄인 하프타입 판(25)으로 만든 것이다.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 작용을 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 4기통 엔진의 각 실린더는 1-3-4-2 의 순번으로 폭발이 일어나고, 연소된 배기가스도 제1런너(12-1), 제3런너(12-3), 제4런너(12-4), 제2런너(12-2)의 순서로 각 런너(12)를 통해 배기된다.

이 때, 각 런너(12)의 후단과 가이드 관(14)에 걸쳐 설치된 격판(12)으로 인해, 상기 제1 런너를(12-1) 통해 배출되는 배기가스는 상기 가이드 관(14)의 하부 통로(18)로 배기되고, 상기 제3 런너(12-3)를 통해 배출되는 배기가스는 상기 가이드 관(14)의 상부 통로(17)로 배기된다.

또한, 상기 제4 런너(12-4)를 통해 배출되는 배기가스는 상기 가이드 관(14)의 하부 통로(18)로 배기되고, 상기 제2 런너(12-2)를 통해 배출되는 배기가스는 상기 가이드 관(14)의 상부 통로(17)로 배기된다.

따라서, 상기와 같이 각 런너(12)를 통해 연이어 배출되는 배기가스가 가이드 관(14)의 상부 통로(17)와 하부 통로(18)를 번갈아 이동하게 됨으로써 각 배기가스간에 발생하였던 간섭현상이 방지되고 원활한 흐름을 이루게 된다.

한편, 상기 격판(20)은 연소 후 즉시 배출된 고온의 연소가스에 노출되고, 두께가 얇으므로 열팽창에 의한 파손의 우려가 매우 높다.

따라서, 본 발명에서는 상기 격판(20)의 중앙부를 Z자 형태로 절곡시켜 상기 격판(20)이 열팽창되더라도 그 길이변화를 수용할 수 있도록 함으로써 열팽창에 의해 파손되는 것을 방지하였다.

또 다른 한편, 본 발명의 제2 실시예에서는 상기 격판(20)의 일측부를 홈(24)이 형성된 하프타입 판(25)으로 만듬으로써 상기 가이드 관(14)에 설치되는 산소센서(15)와 간섭되지 않도록 하였다.

본 발명의 제2 실시예에 따라, 일측부가 하프타입 격판(25)으로 이루어진 격판(20)을 설치한 후 배기가스의 흐름을 시험한 결과 배기가스의 간섭현상이 역시 방지됨을 확인할 수 있었다.

이상의 설명은 본 발명의 기술사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형실시가 가능할 것이다. 따라서, 본 발명의 기술사상은 상기한 실시예에 한정되지 아니한다.

상술한 본 발명에 따른 배기 매니폴드의 구조에 의하면, 제1, 4 런너와 제2, 3 런너 사이에 설치되는 격판으로 인해 배기가스의 간섭에 의한 역류현상이 방지됨으로써 엔진의 출력이 저하되는 것을 방지할 수 있는 효과를 갖는다.

또한, 본 발명은 상기 격판의 중간부에 Z자 형태의 굴곡부를 형성시켜 열팽창에 의한 파손을 방지함으로써 내구성을 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다.

도 1은 종래의 배기 매니폴드의 구조를 나타내는 사시도,

도 2는 본 발명에 따른 배기 매니폴드의 구조를 나타내는 부분절개 사시도,

도 3은 본 발명에 따른 격판의 제1실시예의 형상을 나타내는 사시도,

도 4는 본 발명에 따른 격판의 제2실시예의 형상을 나타내는 사시도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10: 배기 매니폴드 11: 가스켓

12: 런너 13: 플랜지

14: 가이드 관 15: 산소 센서

17: 상부 통로 18: 하부 통로

20: 격판 21: 좌측 판

22: 우측 판 23: 굴곡부

24: 홈 25: 하프타입 판

Claims (5)

1. 4기통 엔진의 실린더 헤드의 일측에 형성된 제1, 2, 3, 4 배기포트에 각각 연결된 제1, 2, 3, 4 런너가 가이드관에 하나로 연결되는 배기 매니폴드에 있어서,

   제1, 4 런너와 제2, 3 런너 사이에 격판을 설치함으로써 제1 및 제4 런너는 가이드 관의 하부 통로와 연결되고, 제2 및 제3 런너는 가이드 관의 상부 통로로 연결되도록 하는 것을 특징으로 하는 배기 매니폴드의 구조.
2. 제1항에 있어서,

   상기 격판은 열팽창에 의해 파손되는 것을 방지하기 위해 중간에 Z자 형태로 꺾여진 굴곡부가 형성되는 것을 특징으로 하는 배기 매니폴드의 구조.
3. 제1항에 있어서,

   상기 격판의 일측부에는 산소센서가 설치되는 공간을 확보하기 위해 홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 배기 매니폴드의 구조.
4. 제1항에 있어서,

   상기 격판의 재질은 내열성이 우수한 주철 소재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 배기 매니폴드의 구조.
5. 제1항에 있어서,

   상기 격판은 상기 배기 매니폴드와 일체형으로 주조되는 것을 특징으로 하는 배기 매니폴드의 구조.