KR20110062365A - 터보차저 일체형 배기매니폴드 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배기매니폴드와 터보차저 연결부를 일체형으로 제작하여 배기계의 내구성을 향상시키고, 차량의 중량 및 원가 절감을 도모할 수 있도록 한 터보차저 일체형 배기매니폴드 구조를 제공하기 위해, 4기통 엔진의 각 실린더의 배기포트에 연결되는 제1,2,3,4 런너 중에서 상기 제1,4런너가 합쳐지는 제1합류부에서 합쳐지고, 상기 제2,3런너는 제2합류부에서 합쳐지며, 상기 제1,2합류부에는 바이패스통로가 각각 형성되고, 상기 바이패스통로는 제3합류부에서 합쳐져서 4-2-1 런너구조를 가지게 된다.

배기매니폴드, 합류부, 트윈 스크롤, 격벽

Description

터보차저 일체형 배기매니폴드 구조{Exhaust manifold structure combined with turbocharger}

본 발명은 차량의 배기매니폴드에 관한 것으로, 특히 배기 매니폴드의 4-2-1 런너 구조가 터보차저의 트윈 스크롤에 연결되는 연결부를 구비한 터보차저 일체형 배기매니폴드 구조에 관한 것이다.

종래 차량의 배기매니폴드는 엔진에서 연료의 연소 후에 발생한 배기가스를 엔진의 외부로 유도하는 역할을 하고, 상기 배기매니폴드에 의해 엔진의 외부로 유도된 배기가스는 터보차저를 유입되어 재활용되거나 배기장치를 통해 차량의 외부로 배출되게 된다.

상기 터보차저는 유입된 배기가스를 이용하여 흡입공기를 압축시켜 공급함으로써 엔진의 출력 향상과 가속 성능 향상을 도모하고, 연비를 개선하는 기능을 한다.

그런데 상기와 같이 배기매니폴드와 터보차저를 구비한 경우에 종래에는 배기매니폴드를 상기 터보차저에 체결하여 결합함에 따라 내구성과 중량 및 원가 측면에서 불리하게 되었다.

이에 본 발명은 상기한 사정을 감안하여 안출된 것으로, 배기매니폴드와 터보차저 연결부를 일체형으로 제작하여 배기계의 내구성을 향상시키고, 차량의 중량 및 원가 절감을 도모할 수 있도록 한 터보차저 일체형 배기매니폴드 구조를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 4기통 엔진의 각 실린더의 배기포트에 연결되는 제1,2,3,4 런너 중에서 상기 제1,4런너가 합쳐지는 제1합류부에서 합쳐지고, 상기 제2,3런너는 제2합류부에서 합쳐지며, 상기 제1,2합류부에는 바이패스통로가 각각 형성되고, 상기 바이패스통로는 제3합류부에서 합쳐져서 4-2-1 런너구조를 가지게 된다.

바람직하기로는 상기 제3합류부는 터보차저의 트윈 스크롤에 연결되는 터보차저 연결부가 일체로 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 제3합류부는 굴곡지게 형성된 격벽을 구비한 것을 특징으로 한다.

상기 격벽은 중앙을 기준 좌측 격벽과 우측 격벽이 서로 다른 방향으로 굴곡되게 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 격벽은 태극무늬를 갖도록 굴곡되게 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 배기포트에 각각 연결되는 상기 제1,2,3,4 런너의 단면적에 대한 상기 제1,합류부의 단면적의 변화율이 10% 미만인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 터보차저 일체형 배기매니폴드 구조에 의하면, 배기매니폴드가 4-2-1 런너 구조를 가지면서 그 선단부에 터보차저의 트윈 스크롤에 연결되는 연결부가 일체로 제작됨에 따라 배기매니폴드와 터보차저 사이의 연결 강성이 증대되고, 차량의 중량 및 원가도 절감할 수 있고, 배기매니폴드의 최종 합류부의 격벽이 굴곡되게 형성됨에 따라 배기매니폴드의 온도 변화에 대해 효과적으로 신축 대응할 수 있으므로 격벽의 크랙을 예방해서 배기매니폴드의 내구성 향상과 수명 연장을 도모할 수 있는 등의 효과가 있다.

이하 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명한다.

도 1에는 본 발명에 따른 배기매니폴드를 제작하기 위한 코어가 도시되어 있는 바, 즉 엔진의 제1,2,3,4실린더의 각 배기포트에 연결되는 제1,2,3,4 런너를 형성하기 위한 제1런너코어(1)와, 제2런너코어(2), 제3런너코어(3) 및 제4런너코어(4)의 각 일단들은 횡방향으로 서로 이격되게 배치되어, 상기 코어에 의해 제작되는 배기매니폴드는 4개의 런너를 가지게 된다.

상기 제1런너코어(1)와 제4런너코어(4)의 타단은 제1합류부코어(5a)에서 합류되게 합쳐지고, 상기 제2런너코어(2)와 제3런너코어(3)도 제2합류부코어(5b)에서 합쳐지게 형성되어, 배기매니폴드의 일단에서 상기 합류부까지 4-2런너 구조를 갖게 된다.

이 경우에 상기 각 런너의 상기 배기포트에 연결되는 배기매니폴드의 일단에서 상기 합류부까지의 단면적의 변화율은 10% 미만이 되어야 터보차저의 성능 저하를 방지할 수 있게 된다.

즉 상기 단면적의 변화율이 10% 이상이 되면 배기 유동 초크가 발생하여 터빈으로 들어가는 배기가스의 유량이 제한되어서 터빈 회전수의 감소로 공기 압축비가 저하되면서 터보차저의 성능이 저하되므로, 상기 단면적의 변화율이 10% 미만이 되게 각 런너의 단면적과 합류부의 단면적의 크기가 조절된다.

상기 각 합류부코어(5a,5b)에는 바이패스통로 코어(6a,6b)가 횡방향으로 일체로 형성되고, 상기 바이패스통로 코어(6a,6b)는 제3합류부코어(5c)에서 하나로 합쳐져서 배기매니폴드가 4-2-1 런너 구조를 가지게 된다.

상기 제3합류부(5c)에는 터보차저의 트윈 스크롤과 연결하기 위한 연결부코어(7)가 수직한 방향으로 일체로 형성된다.

도 2에는 상기와 같은 구조로 된 코어를 사용하여 제작한 본 발명에 따른 배기매니폴드의 일부 절개 사시도가 도시되어 있는 바, 상기 제3합류부(5c)의 격벽(5ca)은 직경방향을 따라 굴곡되게 형성된다. 즉 상기 격벽(5ca)의 중앙에서부터 상기 제3합류부(5c)의 내주면까지의 좌측 격벽은 상방향으로 약간 볼록하게 굴곡되는 반면에 상기 격벽(5ca)의 중앙에서부터 상기 제3합류부(5c)의 내주면까지의 우측 격벽은 하방향으로 약간 볼록하게 굴곡되어, 전체적으로는 격벽이 태극무늬 모양을 가지게 된다.

상기와 같이 격벽(5ca)이 태극무늬 모양을 가지도록 굴곡되게 형성됨에 따라 배기매니폴드에 온도 변화가 생겨서 배기매니폴드가 신장 혹은 압축될 때에 상기 격벽의 굴곡부가 인장 혹은 수축되어 응력을 자체적으로 흡수함에 따라 배기매니폴드의 온도 변화에 따른 신장 및 수축 변화에 효과적으로 대응할 수 있어서 크랙이 발생할 염려가 없고, 이에 따라 내구성 및 수명이 향상되게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 터보차저 일체형 배기매니폴드 코어의 사시도,

도 2는 본 발명에 따른 터보차저 일체형 배기매니폴드의 일부 절개 사시도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1,2,3,4-제1,2,3,4런너 코어 5a-제1합류부

5b-제2합류부 5c-제3합류부

5ca-격벽 6a,6b-바이패스통로 코어

7-터보차저 연결부

Claims (6)

1. 4기통 엔진의 각 실린더의 배기포트에 연결되는 제1,2,3,4 런너 중에서 상기 제1,4런너가 합쳐지는 제1합류부에서 합쳐지고, 상기 제2,3런너는 제2합류부에서 합쳐지며, 상기 제1,2합류부에는 바이패스통로가 각각 형성되고, 상기 바이패스통로는 제3합류부에서 합쳐져서 4-2-1 런너구조를 가지게 된 터보차저 일체형 배기매니폴드.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 제3합류부는 터보차저의 트윈 스크롤에 연결되는 터보차저 연결부가 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 터보차저 일체형 배기매니폴드.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 제3합류부는 굴곡지게 형성된 격벽을 구비한 것을 특징으로 하는 터보차저 일체형 배기매니폴드.
4. 청구항 3에 있어서, 상기 격벽은 중앙을 기준 좌측 격벽과 우측 격벽이 서로 다른 방향으로 굴곡되게 형성된 것을 특징으로 하는 터보차저 일체형 배기매니폴드.
5. 청구항 3에 있어서, 상기 격벽은 태극무늬를 갖도록 굴곡되게 형성된 것을 특징으로 하는 터보차저 일체형 배기매니폴드.
6. 청구항 1에 있어서, 상기 배기포트에 각각 연결되는 상기 제1,2,3,4 런너의 단면적에 대한 상기 제1,합류부의 단면적의 변화율이 10% 미만인 것을 특징으로 하는 터보차저 일체형 배기매니폴드.

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