KR20170000862A - 배기 매니폴드 컨버터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 촉매컨버터가 직접적으로 부착된 배기 매니폴드 컨버터로서, 특히 촉매의 정화효율 및 저중속 토크를 효과적으로 개선할 수 있는 배기 매니폴드 컨버터에 관한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 배기 매니폴드 컨버터는, 촉매 담체가 삽입된 컨버터 하우징; 및 엔진 측에 장착되는 플랜지 및 상기 플랜지로부터 연장되어 상기 컨버터 하우징에 연결되는 복수의 런너를 가진 매니폴드;를 포함하고, 상기 복수의 런너 중에서 적어도 하나의 런너가 연장됨으로써 하나 이상의 연장런너를 구성하고, 상기 연장런너의 단부가 상기 촉매 담체 내에 직접적으로 삽입되는 것을 특징으로 한다.

Description

배기 매니폴드 컨버터{EXHAUST MANIFOLD CONVERTER}

본 발명은 촉매컨버터가 직접적으로 부착된 배기 매니폴드 컨버터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 촉매의 정화효율 및 저중속 토크를 효과적으로 개선할 수 있는 배기 매니폴드 컨버터에 관한 것이다.

널리 주지된 바와 같이, 엔진의 배기계는 배기가스를 배출하는 배기 매니폴드를 가지고, 배기 매니폴드의 일단은 차량의 엔진에 장착되고, 배기 매니폴드의 타단에는 배기파이프가 장착된다.

그리고, 이러한 엔진의 배기계에는 촉매 컨버터가 설치되고, 촉매 컨버터는 엔진의 연소과정에서 발생된 배기가스 중 인체에 유해한 탄화수소(HC), 일산화탄소(C0) 및 질소산화물(NO_x) 등을 무해한 성분으로 정화시키도록 구성된다.

최근에는 촉매 컨버터를 엔진 측으로 더욱 근접시키는 배치구조를 구현하기 위하여 촉매 컨버터를 배기 매니폴드 측에 직접적으로 장착된 구조 즉, 배기 매니폴드 컨버터(exhaust manifold converter)가 널리 이용되고 있다.

한편, 배기가스 규제가 강화되고 있는 현 시점에서 촉매의 정화효율 특히, 냉간 시동 시에 초기 촉매 활성화온도의 도달을 단축시키는 점이 매우 중요한 요소이다.

이에, 초기 촉매 활성화온도의 도달을 단축시키기 위하여 에어갭 구조를 추가하는 방안이 있지만, 종래의 배기 매니폴드 컨버트는 그 주변의 패키지 제약 조건 상 에어갭 구조를 구현하는 것이 어려워 촉매의 정화효율 개선에 대한 한계가 있었다.

또한, 종래의 배기 매니폴드 컨버터는 그 레이아웃의 제약으로 인해 저중속 토크의 성능을 개선하기 어려운 단점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 여러단점을 극복하기 위하여 연구개발된 것으로, 냉간 시동 시에 초기 촉매 활성화온도의 도달시간을 대폭 단축하여 촉매의 정화효율을 대폭 개선할 수 있고, 더불어 배기가스의 경로를 연장하여 저중속 토크를 효과적으로 개선할 수 있는 배기 매니폴드 컨버터를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 배기 매니폴드 컨버터는,

촉매 담체가 삽입된 컨버터 하우징; 및

엔진 측에 장착되는 플랜지 및 상기 플랜지로부터 연장되어 상기 컨버터 하우징에 연결되는 복수의 런너를 가진 매니폴드;를 포함하고,

상기 복수의 런너 중에서 적어도 하나의 런너가 연장됨으로써 하나 이상의 연장런너를 구성하고, 상기 연장런너의 단부가 상기 촉매 담체 내에 직접적으로 삽입되는 것을 특징으로 한다.

상기 복수의 런너와 컨버터 하우징 사이에는 복수의 런너를 통해 배출되는 배가스를 집합하여 상기 촉매 담체 측으로 유도하는 집합 바디(collector body)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 연장런너는 상기 집합 바디를 관통함으로써 그 단부가 상기 촉매 담체 내로 직접적으로 삽입되는 것을 특징으로 한다.

상기 연장런너의 일부와 상기 집합 바디의 내면 사이에는 제1에어갭이 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 촉매 담체의 일단에는 삽입개구가 형성되고, 상기 연장런너는 상기 촉매의 삽입개구 내에 삽입되는 삽입단부를 가지는 것을 특징으로 한다.

상기 삽입단부의 외주면과 상기 관통공의 내주면 사이에는 제2에어갭(air gap)이 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 연장런너의 삽입단부에는 복수의 천공이 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 삽입단부는 상기 연장런너에 대해 일정각도로 절곡되게 마련되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 측면에 따른 배기 매니폴드 컨버터는,

복수의 런너를 가진 매니폴드;

상기 복수의 런너에 연결되고, 촉매 담체가 내장된 컨버터 하우징; 및

상기 복수의 런너와 컨버터 하우징 사이에 개재된 집합 바디;를 포함하고,

상기 복수의 런너 중에서 적어도 하나의 런너는 상기 집합 바디와의 사이에제1에어갭을 형성하고, 상기 적어도 하나의 런너는 상기 촉매 담체와의 사이에 제2에어갭을 형성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 매니폴드의 런너들 중에서 적어도 하나의 런너가 연장되어 하나 이상의 연장런너를 구성하고, 연장런너는 집합 바디를 관통하여 그 단부가 촉매 담체에 직접적으로 삽입되는 구조로 이루어짐으로써 연장런너와 집합 바디 사이에 제1에어갭을 형성함과 더불어 연장런너와 촉매 사이에 제2에어갭을 형성함으로써 냉간 시동 시에 초기 촉매 활성화온도의 도달시간을 대폭 단축하여 촉매의 정화효율을 대폭 개선할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 연장런너에 의해 그 배기가스의 배출경로가 연장됨으로서 저중속 토크를 효과적으로 개선할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배기 매니폴드 컨버터를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배기 매니폴드 컨버터를 도시한 분해 사시이다.
도 3은 본 발명에 의한 배기 매니폴드 컨버터의 연장런너가 집합 바디를 관통하여 촉매의 일부에 삽입된 상태를 도시한 부분 단면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 참고로, 본 발명을 설명하는 데 참조하는 도면에 도시된 구성요소의 크기, 선의 두께 등은 이해의 편의상 다소 과장되게 표현되어 있을 수 있다. 또, 본 발명의 설명에 사용되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의한 것이므로 사용자, 운용자 의도, 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 이 용어에 대한 정의는 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 내리는 것이 마땅하겠다.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배기 매니폴드 컨버터를 도시한 도면이다.

도 1 내지 도3을 참조하면, 본 발명에 의한 배기 매니폴드는 컨버터는, 촉매 담체(11)가 삽입된 컨버터 하우징(10)과, 컨버터 하우징(10)에 연결된 복수의 런너(22a, 22b, 22c, 23)를 가진 매니폴드(20)를 포함한다.

컨버터 하우징(10)은 그 내부에 촉매 담체(11)가 삽입되고, 촉매 담체(11)는 지지매트(미도시)에 의해 컨버터 하우징(10)의 내벽면에 견고하게 지지된다.

일 실시형태에 따르면, 컨버터 하우징(10)은 금속재질의 원통형 구조로 이루어지고, 이에 촉매 담체(11) 또한 원통형 구조로 이루어질 수 있다.

컨버터 하우징(10)의 일단에는 집합 바디(15, collector body)가 마련되고, 집합 바디(15)는 매니폴드(20)의 런너(22a, 22b, 22c, 23)들을 통해 배출되는 배기가스를 집합하여 촉매 담체(11) 측으로 유도한다.

매니폴드(20)는 엔진 측에 장착되는 플랜지(21) 및 플랜지(21)로부터 연장된 복수의 런너(22a, 22b, 22c, 23)를 가진다.

복수의 런너(22a, 22b, 22c, 23)는 엔진의 각 실린더에 대응하는 갯수로 이루어진다. 그리고, 복수의 런너(22a, 22b, 22c, 23) 중에서 적어도 어느 하나의 런너는 다른 런너(22a, 22b, 22c)들 보다 더 길게 연장됨으로써 하나 이상의 연장런너(23)를 구성한다.

연장런너(23)를 제외한 나머지 런너(22a, 22b, 22c)들은 그 일단이 집합 바디(15)에 밀봉적으로 결합되고, 이에 집합 바디(15)는 컨버터 하우징(10)과 런너(22a, 22b, 22c)들 사이에 개재된 구조로 이루어진다.

연장런너(23)는 집합 바디(15)를 관통하여 그 단부가 촉매 담체(11)에 직접적으로 삽입되도록 구성된다.

한편, 촉매 담체(11)에는 삽입개구(14)가 형성되고, 삽입개구(14)는 촉매 담체(11)의 일단에서 일정깊이로 형성되거나 촉매 담체(11)의 길이방향으로 관통한 구조로 이루어질 수 있다.

연장런너(23)의 단부에는 촉매 담체(11)의 삽입개구(14)에 삽입되는 삽입단부(24)가 형성된다. 이러한 연장런너(23)의 일부가 집합 바디(15)를 관통함에 따라 그 삽입단부(24)가 촉매 담체(11)의 삽입개구(14)에 삽입된다.

이러한 구조를 통해, 연장런너(23)의 일부 외주면과 집합 바디(15)의 내벽면 사이에는 제1에어갭(a1)이 매우 폭 넓게 형성될 수 있다.

연장런너(23)의 삽입단부(24)와 촉매 담체(11)의 삽입개구(14) 사이에는 제2에어갭(a2)이 형성될 수 있다. 이를 구체적으로 살펴보면, 삽입단부(24)의 외경이 삽입개구(14)의 내경 보다 작게 형성되고, 삽입단부(24)와 삽입구개(14)는 동일한 중심을 가지도록 구성됨으로써 삽입단부(24)와 삽입개구(14) 사이에는 링 형상의 제2에어갭(a2)이 균일하게 형성될 수 있다.

이러한 제1 및 제2 에어갭(a1, a2)에 의해, 배기가스가 연장런너(23)를 통과할 때 그 온도가 외부로 누출됨이 방지되어 냉간 시동 시에 초기 촉매 활성화온도의 도달시간을 대폭 단축할 수 있고, 이를 통해 촉매의 정화효율을 개선할 수 있는 장점이 있다.

또한, 삽입단부(24)에는 복수의 천공(24a)이 형성되고, 이러한 천공(24a)들을 통해 배기가스를 촉매 담체(11) 내로 균일하게 분배할 수 있으므로 촉매 담체(11)의 가열을 매우 신속하게 할 수 있고, 이를 통해 촉매 활성화온도의 도달시간을 더욱 단축시킬 수 있는 장점이 있다.

도 1 내지 도 3의 실시예에서는 하나의 연장런너(23)로 구성한 것으로 도시하였지만, 본 발명은 이에 한정하지 않고 엔진의 출력 성능 등을 고려하여 2 이상의 갯수로 구성할 수도 있을 것이다.

한편, 연장런너(23)의 삽입단부(24)가 촉매 담체(11)의 삽입개구(14)에 동일한 중심으로 정밀하게 삽입됨이 용이하도록 그 삽입단부(24)가 일정각도로 경사지게 절곡되는 구조로 이루어짐이 바람직하다.

그외에도, 연장런너(23)는 배기가스의 배출경로를 길게 연장함으로써 저중속 토크를 보다 효과적으로 개선할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 의한 배기 매니폴드 컨버터가 CDA(Cylinder Deactivation) 엔진에 적용될 경우, 연장런너(23)가 휴지 런너로 이용될 수 있으므로 저중속 토크를 보다 효율적으로 개선할 수 있는 장점이 있다.

이상, 본 발명의 구체적인 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 이 명세서에 개시된 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 한정되지 않으며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 이내에서 당업자에 의하여 다양하게 변형될 수 있다.

10: 컨버터 하우징 11: 촉매 담체
14: 삽입개구 15: 집합 바디
20: 매니폴드 21: 플랜지
22a, 22b, 22c: 런너 23: 연장런너
24: 삽입단부

Claims (9)

1. 촉매 담체가 삽입된 컨버터 하우징; 및
   엔진 측에 장착되는 플랜지 및 상기 플랜지로부터 연장되어 상기 컨버터 하우징에 연결되는 복수의 런너를 가진 매니폴드;를 포함하고,
   상기 복수의 런너 중에서 적어도 하나의 런너가 연장됨으로써 하나 이상의 연장런너를 구성하고, 상기 연장런너의 단부가 상기 촉매 담체 내에 직접적으로 삽입되는 것을 특징으로 하는 배기 매니폴드 컨버터.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 복수의 런너와 컨버터 하우징 사이에는 복수의 런너를 통해 배출되는 배가스를 집합하여 상기 촉매 담체 측으로 유도하는 집합 바디(collector body)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배기 매니폴드 컨버터.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 연장런너는 상기 집합 바디를 관통함으로써 그 단부가 상기 촉매 담체 내로 삽입되는 것을 특징으로 하는 배기 매니폴드 컨버터.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 연장런너의 일부와 상기 집합 바디의 내면 사이에는 제1에어갭이 형성되는 것을 특징으로 하는 배기 매니폴드 컨버터.
5. 청구항 3에 있어서,
   상기 촉매 담체의 일단에는 삽입개구가 형성되고, 상기 연장런너는 상기 촉매의 삽입개구 내에 삽입되는 삽입단부를 가지는 것을 특징으로 하는 배기 매니폴드 컨버터.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 삽입단부의 외주면과 상기 관통공의 내주면 사이에는 제2에어갭(air gap)이 형성되는 것을 특징으로 하는 배기 매니폴드 컨버터.
7. 청구항 5에 있어서,
   상기 연장런너의 삽입단부에는 복수의 천공이 형성되는 것을 특징으로 하는 배기 매니폴드 컨버터.
8. 청구항 4에 있어서,
   상기 삽입단부는 상기 연장런너에 대해 일정각도로 절곡되게 마련되는 것을 특징으로 하는 배기 매니폴드 컨버터.
9. 복수의 런너를 가진 매니폴드;
   상기 복수의 런너에 연결되고, 촉매 담체가 내장된 컨버터 하우징; 및
   상기 복수의 런너와 컨버터 하우징 사이에 개재된 집합 바디;를 포함하고,
   상기 복수의 런너 중에서 적어도 하나의 런너는 상기 집합 바디와의 사이에제1에어갭을 형성하고, 상기 적어도 하나의 런너는 상기 촉매 담체와의 사이에 제2에어갭을 형성하는 것을 특징으로 하는 배기 매니폴드 컨버터.

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