KR20200056717A - 배기 매니폴드와 촉매 컨버터의 연결 유닛 및 이를 포함하는 배기 시스템 - Google Patents

배기 매니폴드와 촉매 컨버터의 연결 유닛 및 이를 포함하는 배기 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 배기 매니폴드와 촉매 컨버터의 연결 유닛에 관한 것으로, 보다 상세하게는 배기 매니폴드와 촉매 컨버터 사이에 연결 유닛을 장착하여 파이프를 삽입함으로써 배기 매니폴드 간의 배압 차이를 줄이고, 연결 유닛을 주물 재질로 제작하여 내구 신뢰성을 높일 수 있는 배기 매니폴드와 촉매 컨버터의 연결 유닛에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명의 실시예에 따른 배기 매니폴드와 연결 촉매 컨버터의 연결 유닛은, 제1, 2 배기 매니폴드를 포함하는 배기 매니폴드와 촉매 컨버터의 연결 유닛에 있어서, 상기 제1 배기 매니폴드의 길이는 상기 제2 배기 매니폴드의 길이보다 길고, 상기 연결 유닛은: 상기 제1 배기 매니폴드와 연결되는 제1 파이프; 상기 제2 배기 매니폴드와 연결되는 제2 파이프; 일측 면이 실린더 헤드에 결합되고, 타측 면에 상기 제1 파이프의 일단이 삽입되는 제1 삽입부와 상기 제2 파이프의 일단이 삽입되는 제2 삽입부가 형성된 플랜지부; 및 일측 면이 상기 촉매 컨버터의 입구 측에 장착되고, 타측 면에 상기 제1 파이프의 타단이 삽입되는 제1 합류부와 상기 제2 파이프의 타단이 삽입되는 제2 합류부가 형성된 커버부; 를 포함하되, 상기 플랜지부와 상기 커버부는 연결부로 연결되어 일체로 구비되는 것을 특징으로 할 수 있다.

Description

배기 매니폴드와 촉매 컨버터의 연결 유닛 및 이를 포함하는 배기 시스템 {CONECTING UNIT OF EXHAUST MANIFOLD AND CATALTIC CONVERTER AND SYSTEM HAVING SAME}
본 발명은 배기 매니폴드와 촉매 컨버터의 연결 유닛 및 이를 포함하는 배기 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 배기 매니폴드와 촉매 컨버터 사이에 연결 유닛을 장착하여 파이프를 삽입함으로써 배기 매니폴드 간의 배압 차이를 줄이고, 연결 유닛을 주물 재질로 제작하여 내구 신뢰성을 높일 수 있는 배기 매니폴드와 촉매 컨버터의 연결 유닛 및 이를 포함하는 배기 시스템에 관한 것이다.
최근 가솔린 터보차저의 다운사이징 개념을 적용하기 위해서 실린더 헤드에 배기 매니폴드가 일체로 형성되는 배기 매니폴드 일체형 실린더 헤드의 적용이 증가하고 있다. 특히, 배기 매니폴드 일체형 실린더 헤드는 고속 고부하 영역에서 연비 개선을 위해 많이 사용되고 있다. 실린더 헤드 내의 워터 자켓으로 인해 배기 매니폴드를 흐르는 배기가스의 온도를 낮출 수 있기 때문이다.
종래의 배기 매니폴드 일체형 실린더 헤드는 제1 연소실과 제4 연소실에 연결된 배기포트들은 제1 배기 매니폴드에서 합류하고 제2 연소실과 제3 연소실에 연결된 배기포트들은 제2 배기 매니폴드에서 합류한다. 상기 제1 배기 매니폴드와 제2 배기 매니폴드는 실린더 헤드의 중심에 위치하게 되므로 제1 내지 제4 연소실의 중심에 위치하게 된다. 따라서 상기 제1 배기 매니폴드로 합류되는 배기포트들의 길이가 제2 배기 매니폴드 합류되는 배기포트들의 길이보다 길게 되고, 이로 인해 배기가스의 유동 경로의 차이가 발생하여 제1 배기 매니폴드와 제2 배기 매니폴드 내부에 배압의 불균형이 발생한다.
이를 보완하기 위해, 베르누이의 원리를 이용하여 제2 배기 매니폴드의 단면적을 감소시켜 배압을 증가시키고 제1 배기 매니폴드의 단면적을 증가시켜 배압을 감소시킬 수 있다.
하지만, 상기 방법은 제2 배기 매니폴드의 단면적을 감소시켜 배압을 불필요하게 증가시키므로 연소실 내의 잔류가스가 증가하여 연비와 성능이 불리해질 수 있다.
한편, 차량의 배기파이프에는 배기가스에 함유된 CO, HC, NOx 등의 유해한 물질을 산화 환원반응을 통해 변환시켜 배출하도록 촉매컨버터가 결합된다. 일반적으로, 배기 포트 일체형 실린더 헤드의 경우, 제1 및 2 배기 매니폴드의 하단에 웜업 촉매 컨버터(Warm-up Catalytic Converter; WCC)가 장착되며, 제1 및 제2 배기 매니폴드에서 배출된 배기가스는 촉매 컨버터의 상단의 합류부에서 합류되어 촉매 컨버터로 유입된다. 상기 합류부에는 산소 센서 및 EGR 포트 등이 구성되어 형상이 복잡하며, 촉매의 강성을 위해 주로 주물 재질로 제작된다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 배기 매니폴드 일체형 실린더 헤드에 연결 유닛을 통해 파이프를 삽입하여 배기 매니폴드와 촉매 컨버터를 연결함으로써 배기 매니폴드 내의 불필요한 배압 증가 없이, 배기 매니폴드의 길이 차이에 따른 배기가스의 유동 경로를 보상해주는 배기 매니폴드와 촉매 컨버터의 연결 유닛을 제공하는 것이다.
또한, 내구 신뢰성이 좋고, 소음 차단 효과를 가지는 배기 매니폴드와 촉매 컨버터 연결 유닛을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 배기 매니폴드와 연결 촉매 컨버터의 연결 유닛은, 제1, 2 배기 매니폴드를 포함하는 배기 매니폴드와 촉매 컨버터의 연결 유닛에 있어서, 상기 제1 배기 매니폴드의 길이는 상기 제2 배기 매니폴드의 길이보다 길고, 상기 연결 유닛은: 상기 제1 배기 매니폴드와 연결되는 제1 파이프; 상기 제2 배기 매니폴드와 연결되는 제2 파이프; 일측 면이 실린더 헤드에 결합되고, 타측 면에 상기 제1 파이프의 일단이 삽입되는 제1 삽입부와 상기 제2 파이프의 일단이 삽입되는 제2 삽입부가 형성된 플랜지부; 및 일측 면이 상기 촉매 컨버터의 입구 측에 장착되고, 타측 면에 상기 제1 파이프의 타단이 삽입되는 제1 합류부와 상기 제2 파이프의 타단이 삽입되는 제2 합류부가 형성된 커버부; 를 포함하되, 상기 플랜지부와 상기 커버부는 연결부로 연결되어 일체로 구비되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 실린더 헤드는 적어도 4개 이상의 연소실을 포함하며, 상기 제1 배기 매니폴드는 상기 실린더 헤드의 외곽에 위치한 연소실에 연결되고, 상기 제2 배기 매니폴드는 상기 실린더 헤드의 중앙부에 위치한 연소실에 연결될 수 있다.
상기 제1 및 제2 파이프는 U자 형상을 가지며, 상기 제1 파이프의 길이는 상기 제2 파이프의 길이보다 짧은 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제1 및 제2 합류부는 상기 커버부로 갈수록 단면적이 증가하는 형상인 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제1 합류부와 상기 제2 합류부의 사이에는 산소 센서가 삽입되기 위한 산소 센서 삽입부가 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제1 합류부 또는 상기 제2 합류부의 측면에는 EGR 포트가 삽입되기 위한 EGR 포트 삽입부가 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 제1, 2 배기 매니폴드를 포함하는 배기 매니폴드와 촉매 컨버터의 연결 유닛에 있어서, 상기 제1 배기 매니폴드의 길이는 상기 제2 배기 매니폴드의 길이보다 길고, 상기 연결 유닛은: 상기 제2 배기 매니폴드와 연결되는 파이프; 일측 면이 실린더 헤드에 결합되고, 타측 면에 상기 파이프의 일단이 삽입되는 삽입부가 형성된 플랜지부; 일측 면이 상기 촉매 컨버터에 장착된 커버부; 상기 제1 배기 매니폴드와 연통되며, 상기 플랜지부의 타측 면에서 연장되어 상기 커버부로 합류하는 연결부; 및 상기 연결부에 형성되고, 상기 파이프의 타단이 삽입되는 합류부; 를 포함하되, 상기 플랜지부와 상기 커버부는 상기 연결부로 연결되어 일체로 구비되는 것을 특징으로 하는 특징으로 할 수 있다.
상기 실린더 헤드는 적어도 4개 이상의 연소실을 포함하며, 상기 제1 배기 매니폴드는 상기 실린더 헤드의 외곽에 위치한 연소실에 연결되고, 상기 제2 배기 매니폴드는 상기 실린더 헤드의 중앙부에 위치한 연소실에 연결될 수 있다.
상기 연결부는 상기 플랜지부에서 상기 커버부로 절곡되는 라운드부와, 상기 라운드부와 연결되어 상기 커버부로 합류하며 단면적이 증가하는 형상을 가지는 원형부로 구성된 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 연결부의 측면에는 산소 센서가 삽입되는 산소 센서 삽입부가 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 연결부의 측면에는 EGR 포트가 삽입되는 EGR포트 삽입부가 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배기 시스템은 다수의 연소실을 구비한 실린더 헤드; 상기 다수의 연소실 중 상기 실린더 헤드의 외곽에 위치한 연소실에 연결되는 제1 배기 매니폴드; 상기 다수의 연소실 중 상기 실린더 헤드의 중앙부에 위치한 연소실에 연결되는 제2 배기 매니폴드; 상기 제1 배기 매니폴드 및 상기 제2 배기 매니폴드에서 배출된 배기가스가 유입되는 촉매 컨버터; 및 상기 제1 배기 매니폴드 및 상기 제2 배기 매니폴드를 상기 촉매 컨버터에 연결하는 연결 유닛; 을 포함할 수 있다.
상기 연결 유닛은 상기 제1 배기 매니폴드와 연결되는 제1 파이프; 상기 제2 배기 매니폴드와 연결되는 제2 파이프; 일측 면이 상기 실린더 헤드에 결합되고, 타측 면에 상기 제1 파이프의 일단이 삽입되는 제1 삽입부와 상기 제2 파이프의 일단이 삽입되는 제2 삽입부가 형성된 플랜지부; 및 일측 면이 상기 촉매 컨버터의 입구 측에 장착되고, 타측 면에 상기 제1 파이프의 타단이 삽입되는 제1 합류부와 상기 제2 파이프의 타단이 삽입되는 제2 합류부가 형성된 커버부; 를 포함하되, 상기 플랜지부와 상기 커버부는 연결부로 연결되어 일체로 구비되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제1 및 제2 파이프는 U자 형상을 가지며, 상기 제1 파이프의 길이는 상기 제2 파이프의 길이보다 짧은 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 연결 유닛은 상기 제2 배기 매니폴드와 연결되는 파이프; 일측 면이 상기 실린더 헤드에 결합되고, 타측 면에 상기 파이프의 일단이 삽입되는 삽입부가 형성된 플랜지부; 일측 면이 상기 촉매 컨버터에 장착된 커버부; 상기 제1 배기 매니폴드와 연통되며, 상기 플랜지부의 타측 면에서 연장되어 상기 커버부로 합류하는 연결부; 및 상기 연결부에 형성되고, 상기 파이프의 타단이 삽입되는 합류부; 를 포함하되, 상기 플랜지부와 상기 커버부는 상기 연결부로 연결되어 일체로 구비되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 연결부는 상기 플랜지부에서 상기 커버부로 절곡되는 라운드부와, 상기 라운드부와 연결되어 상기 커버부로 합류하며 단면적이 증가하는 형상을 가지는 원형부로 구성된 것을 특징으로 할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 배기 매니폴드와 촉매 컨버터 사이에 연결 유닛을 장착하고 상기 연결 유닛에 파이프를 삽입하여 배기 매니폴드와 촉매 컨버터를 연결함으로써, 배기 매니폴드 내의 불필요한 배압 증가 없이, 배기 매니폴드의 길이 차이에 따른 배기가스의 유동 경로를 보상해줄 수 있고 엔진의 성능을 개선시킬 수 잇다.
또한, 연결 유닛이 일체로 주물 재질로 제작되어, 고온진동에서 촉매를 견고히 고정하는 역할을 함으로써 연결 유닛의 내구 신뢰성을 확보할 수 있다.
또한, 연결 유닛을 주물 재질로 제작하여, 그 두께가 충분하므로 소음 측면에서 유리할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 실린더 헤드와 촉매 컨버터 사이에 장착된 연결 유닛을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 실린더 헤드와 촉매 컨버터 사이에 장착된 연결 유닛을 다른 측면에서 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 실린더 헤드와 촉매 컨버터 사이에 장착된 연결 유닛을 또 다른 측면에서 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 실린더 헤드와 촉매 컨버터 사이에 장착된 연결 유닛을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 실린더 헤드와 촉매 컨버터 사이에 장착된 연결 유닛의 단면도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 실린더 헤드와 촉매 컨버터 사이에 장착된 연결 유닛을 도시한 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참고하면, 실린더 헤드에는 다수의 연소실이 구비되며, 상기 다수의 연소실로부터 배기가스는 제1 배기 매니폴드(5)와 제2 배기 매니폴드(7)를 통하여 촉매 컨버터(51)로 배출된다. 상기 제1, 2 배기 매니폴드(5, 7)와 촉매 컨버터(51) 사이에는 연결 유닛(10)이 장착되어 있다.
여기에서, 설명의 편의 상 네 개의 연소실을 구비한 4기통 엔진을 예시하나, 본 발명의 실시예는 이에 한정되지 않는다. 연소실의 개수는 2개, 4개, 6개, 8개 등 다양할 수 있다. 상기 네 개의 연소실은 순차적으로 제1 연소실, 제2 연소실, 제3 연소실, 및 제4 연소실로 지칭하기로 한다.
상기 제1 연소실에서 배출되는 배기가스는 제1 배기포트들(1)을 지나 상기 제1 배기 매니폴드(5)로 합류하고, 상기 제4 연소실에서 배출되는 배기가스는 제4 배기포트들(4)을 지나 상기 제1 배기 매니폴드(5)로 합류한다. 상기 제2 연소실에서 배출되는 배기가스는 제2 배기포트들(2)을 지나 상기 제2 배기 매니폴드(7)로 합류하고, 상기 제3 연소실에서 배출되는 배기가스는 제3 배기포트들(3)을 지나 상기 제2 배기 매니폴드(7)로 합류한다.
상기 제1 배기 매니폴드(5) 및 제2 배기 매니폴드(7)는 상기 연결 유닛(10)에 의해 상기 촉매 컨버터(51)와 연결된다.
상기 연결 유닛(10)은 플랜지부(21), 상기 제1 배기 매니폴드(5)와 연결되는 제1 파이프(33), 상기 제2 배기 매니폴드(7)와 연결되는 제2 파이프(35), 연결부(30) 및 커버부(41)로 구성된다.
상기 플랜지부(21)의 일측 면은 상기 실린더 헤드에 결합되어, 상기 제1 배기 매니폴드(5) 및 상기 제2 배기 매니폴드(7)와 연결된다. 상기 플랜지부(21)의 타측 면에는 상기 제1 파이프(33)의 일단이 삽입되는 제1 삽입부(23)와 상기 제2 파이프(35)의 일단이 삽입되는 제2 삽입부(25)가 형성되어 있다.
상기 제1 배기 매니폴드(5)와 상기 제2 배기 매니폴드(7)는 그 단면이 사각형 구조일 수 있다. 따라서 상기 제1 삽입부(23)와 상기 제2 삽입부(25)의 일단에는 사각형의 홀이 형성될 수 있다. 또한 상기 원형의 제1 파이프(33)와 상기 제2 파이프(35)를 삽입하기 위해, 상기 제1 삽입부(23)와 상기 제2 삽입부(25)의 타단에는 원형의 홀이 형성될 수 있다. 상기 제1, 2 삽입부(23, 25)의 일단과 상기 제1, 2 삽입부(23, 25)의 타단 사이의 제1, 2 삽입부(23, 25)의 단면은 사각형에서 원형으로 연속적 또는 불연속적으로 변화될 수 있다.
상기 제1 배기 매니폴드(5)와 상기 제2 배기 매니폴드(7)는 다수의 연소실의 중앙부에 위치한다. 즉, 상기 제1 및 4 연소실에서 배출되어 상기 제1 배기 매니폴드(5)로 유입된 배기가스는 상기 제2 및 3 연소실에서 배출되어 상기 제2 배기 매니폴드(7)로 유입되는 배기가스에 비해 유동 경로가 길어 유동 저항을 많이 받으므로, 상기 제1 배기 매니폴드(5)로 배출된 배기가스는 상기 제2 배기 매니폴드(7)로 배출된 배기가스에 비해 배압이 높다. 따라서, 상기 제1 배기 매니폴드(5)와 상기 제2 배기 매니폴드(7) 간의 배압의 불균형을 맞추기 위해, 제1 파이프(33)와 제2 파이프(35)를 각각 제1, 2 삽입부(23, 25)와 제1, 2 합류부(43, 45) 사이에 삽입한다. 상기 제1 파이프(33)는 상기 제1 배기 매니폴드(5)와 연결되고 상기 제2 파이프(35)는 상기 제2 배기 매니폴드(7)와 연결된다. 상기 제1 파이프(33)와 상기 제2 파이프(35)는 U자 형을 가진다.
도 1을 참고하면, D1은 상기 제1 파이프(33)의 길이를 나타내고 D2는 상기 제2 파이프(35)의 길이를 나타낸다. 상기 제1 배기 매니폴드(5)로 합류되는 배기가스의 유동경로가 상기 제2 배기 매니폴드(7)로 합류되는 배기가스의 유동경로보다 길기 때문에, 상기 제1 파이프(33)의 길이(D1)는 상기 제2 파이프(35)의 길이(D2)보다 더 짧게 형성된다.
또한, 상기 제1 배기 매니폴드(5)가 상기 제2 배기 매니폴드(7)보다 상부에 위치하기 때문에, 배치상, 상기 제1 파이프(33)가 삽입되는 상기 제1 삽입부(23)는 상기 커버부(41)를 기준으로 상기 제2 삽입부(25)의 상측에 위치할 수 있다.
상기 제1 파이프(33)와 상기 제2 파이프(35)는 일체로 주물 재질로 제작된 상기 연결 유닛(10)에 삽입되어 용접 등에 의해 결합될 수 있다. 그러나, 상기 제1, 2 파이프(33, 35)와 상기 연결 유닛(10)은 용접에 의하여만 결합되는 것은 아니며, 현재까지 당업자에게 알려진 다양한 결합 방법을 통하여 결합될 수 있다.
상기 커버부(41)의 일측 면은 상기 촉매 컨버터(51)의 입구 측에 장착되고, 타측 면에는 상기 제1 파이프(33)의 타단이 삽입되는 제1 합류부(43)와 상기 제2 파이프(35)의 타단이 삽입되는 제2 합류부(45)가 형성되어 있다.
상기 제1 합류부(43)와 상기 제2 합류부(45)로 배출된 배기가스는 상기 촉매 컨버터(51)로 유입된다. 따라서, 배기가스가 상기 촉매 컨버터(51)로 확산되도록, 상기 제1 합류부(43)와 상기 제2 합류부(45)의 단면적은 상기 커버부(41)로 갈수록 증가하는 구조를 가진다.
또한, 상기 제1 합류부(43)와 제2 합류부(45)를 지난 배기가스가 상기 촉매 컨버터(51)로 수직하게 유입되도록, 상기 제1 합류부(43)와 상기 제2 합류부(45)는 상기 커버부(41)에 수직 또는 수직에 가깝게 형성될 수 있다. 상기 제1 파이프(33)와 상기 제2 파이프(35)에서 배출된 배기가스의 유동 균일도를 증가시킬 수 있고, 이로 인해 상기 촉매 컨버터(51)의 침식을 최소화할 수 있기 때문이다.
상기 플랜지부(21)와 상기 커버부(41)는 연결부(30)로 연결되어 주물 재질로 일체 제작된다. 따라서, 상기 제1 파이프(33)와 상기 제2 파이프(35) 및 상기 촉매 컨버터(51)를 더 단단히 연결시킬 수 있고, 진동에 의한 상기 연결 유닛(10)의 파손을 방지할 수 있다.
또한, 상기 연결 유닛(10)은 주물 재질로 제작되므로 일반적으로 SUS재질로 제작되는 배기계에 비해 두께가 충분히 확보된다. 따라서 상기 연결 유닛(10)의 두께로 인해 소음 투과율이 낮아져 소음 측면에서 유리할 수 있다.
상기 제1 합류부(43)와 상기 제2 합류부(45)의 사이에는 산소 센서가 삽입되는 산소 센서 삽입부(48)이 형성될 수 있다. 상기 제1 파이프(33)와 상기 제2 파이프(35)에서 배출되는 배기가스가 혼합되는 위치에 산소 센서가 삽입되므로, 기통 간의 측정 편차를 최소화 할 수 있다. 상기 산소 센서 삽입부(48)의 위치는 이에 한정되지 아니하며, 상기 제1 파이프(33)와 상기 제2 파이프(35)에서 배출된 배기가스가 혼합되는 위치 어느 곳에나 형성될 수 있다
상기 제1 합류부(43) 또는 상기 제2 합류부(45)의 측면에는 EGR 포트가 삽입되는 EGR 포트 삽입부(49)가 형성될 수 있다. 상기 제1 합류부(43) 또는 상기 제2 합류부(45)에 유입된 배기가스 중 일부는 상기 EGR 포트로 유입되어, EGR 쿨러를 지나 다시 엔진의 연소실로 유입될 수 있다.
도 4와 도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 실린더 헤드와 촉매 컨버터 사이의 연결 유닛을 도시한 도면이다.
도 4와 도 5를 참고하면, 상기 다수의 연소실로부터 배기가스는 제1 배기 매니폴드(5)와 제2 배기 매니폴드(7)를 통하여 촉매 컨버터(51)로 배출된다. 상기 제1, 2 배기 매니폴드(5, 7)와 촉매 컨버터(51) 사이에는 연결 유닛(10)이 장착되어 있다.
상기 제1 배기 매니폴드(5)와 상기 제2 배기 매니폴드(7)는 도 1 내지 3에 도시된 제1실시예의 그것들과 동일하므로 생략한다.
상기 연결 유닛(10)은 플랜지부(21), 커버부(41), 연결부(30) 및 상기 제2 배기 매니폴드(7)와 연결되는 파이프(37)로 구성되어, 상기 하나의 파이프(37)를 연결 유닛(10)에 삽입하여 상기 제2 배기 매니폴드(7)로 배출되는 배기가스의 유동길이를 보상해줄 수 있다.
상기 플랜지부(21)의 일측 면은 상기 실린더 헤드에 결합되어, 상기 제1 배기 매니폴드(5) 및 상기 제2 배기 매니폴드(7)와 연결된다. 상기 플랜지부(21)의 타측 면에는 상기 파이프(37)의 일단이 삽입되는 삽입부(27)가 형성된다. 도 1 내지 3에서 설명한 바와 같이, 상기 삽입부(27)의 일단에는 사각형의 홀이 형성될 수 있고, 타단에는 원형의 홀이 형성될 수 있다.
상기 커버부(41)의 일측 면은 상기 촉매 컨버터(51)의 입구 측에 장착되고, 타측 면에는 상기 제1 배기 매니폴드(5)와 연통하는 연결부(30)가 형성된다.
상기 연결부(30)는 상기 플랜지부(21)에서 상기 커버부(41)측으로 절곡되는 라운드부(31)와, 상기 라운드부(31)와 연결되어 상기 커버부(41)로 합류하는 원형부(32)로 구성된다. 상기 원형부(32)는 상기 촉매 컨버터(51)로 배기가스가 확산되도록 단면적이 증가하는 원형 구조를 가진다. 상기 원형부(32)의 상부에는 상기 파이프(37)의 타단이 삽입되는 합류부(47)가 형성된다. 따라서 상기 합류부(47)에서 배출된 배기가스는 상기 제2 배기 매니폴드(7)에서 배출된 배기가스와 상기 원형부(32)에서 합류되고, 확산되어 상기 촉매 컨버터(51)로 유입된다.
상기 원형부(32)의 측면에는 산소 센서가 삽입되는 산소 센서 삽입부(48)가 형성될 수 있다. 상기 제1 배기 매니폴드(5)와 상기 제2 배기 매니폴드(7)에서 배출된 배기가스가 혼합되는 위치에 상기 산소 센서가 삽입되므로, 기통 간의 측정 편차를 최소화 할 수 있다.
상기 연결부(30)의 측면에는 EGR 포트가 삽입되는 EGR 포트 삽입부(49)가 형성될 수 있다. 따라서, 상기 촉매 컨버터(51)로 유입되는 배기가스 중 일부는 상기 EGR 포트로 유입되어, EGR 쿨러를 지나 다시 엔진의 연소실로 유입될 수 있다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
1: 제1 배기포트
2: 제2 배기포트
3: 제3 배기포트
4: 제4 배기포트
5: 제1 배기 매니폴드
7: 제2 배기 매니폴드
10: 연결 유닛
21: 플랜지부
23: 제1 삽입부
25: 제2 삽입부
27: 삽입부
30: 연결부
31: 라운드부
32: 원형부
33: 제1 파이프
35: 제2 파이프
37: 파이프
41: 커버부
43: 제1 합류부
45: 제2 합류부
47: 합류부
48: 산소 센서 삽입부
49: EGR 포트 삽입부
51: 촉매 컨버터

Claims (16)

  1. 제1, 2 배기 매니폴드를 포함하는 배기 매니폴드와 촉매 컨버터의 연결 유닛에 있어서, 상기 제1 배기 매니폴드의 길이는 상기 제2 배기 매니폴드의 길이보다 길고, 상기 연결 유닛은:
    상기 제1 배기 매니폴드와 연결되는 제1 파이프;
    상기 제2 배기 매니폴드와 연결되는 제2 파이프;
    일측 면이 실린더 헤드에 결합되고, 타측 면에 상기 제1 파이프의 일단이 삽입되는 제1 삽입부와 상기 제2 파이프의 일단이 삽입되는 제2 삽입부가 형성된 플랜지부; 및
    일측 면이 상기 촉매 컨버터의 입구 측에 장착되고, 타측 면에 상기 제1 파이프의 타단이 삽입되는 제1 합류부와 상기 제2 파이프의 타단이 삽입되는 제2 합류부가 형성된 커버부;
    를 포함하되,
    상기 플랜지부와 상기 커버부는 연결부로 연결되어 일체로 구비되는 것을 특징으로 하는 배기 매니폴드와 촉매 컨버터의 연결 유닛.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 실린더 헤드는 적어도 4개 이상의 연소실을 포함하며,
    상기 제1 배기 매니폴드는 상기 실린더 헤드의 외곽에 위치한 연소실에 연결되고, 상기 제2 배기 매니폴드는 상기 실린더 헤드의 중앙부에 위치한 연소실에 연결되는 배기 매니폴드와 촉매 컨버터의 연결 유닛.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 파이프는 U자 형상을 가지며, 상기 제1 파이프의 길이는 상기 제2 파이프의 길이보다 짧은 것을 특징으로 하는 배기 매니폴드와 촉매 컨버터의 연결 유닛.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 합류부는 상기 커버부로 갈수록 단면적이 증가하는 형상인 것을 특징으로 하는 배기 매니폴드와 촉매 컨버터의 연결 유닛.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 합류부와 상기 제2 합류부의 사이에는 산소 센서가 삽입되기 위한 산소 센서 삽입부가 형성되는 것을 특징으로 하는 배기 매니폴드와 촉매 컨버터의 연결 유닛.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 합류부 또는 상기 제2 합류부의 측면에는 EGR 포트가 삽입되기 위한 EGR 포트 삽입부가 형성된 것을 특징으로 하는 배기 매니폴드와 촉매 컨버터의 연결 유닛.
  7. 제1, 2 배기 매니폴드를 포함하는 배기 매니폴드와 촉매 컨버터의 연결 유닛에 있어서, 상기 제1 배기 매니폴드의 길이는 상기 제2 배기 매니폴드의 길이보다 길고, 상기 연결 유닛은:
    상기 제2 배기 매니폴드와 연결되는 파이프;
    일측 면이 실린더 헤드에 결합되고, 타측 면에 상기 파이프의 일단이 삽입되는 삽입부가 형성된 플랜지부;
    일측 면이 상기 촉매 컨버터에 장착된 커버부;
    상기 제1 배기 매니폴드와 연통되며, 상기 플랜지부의 타측 면에서 연장되어 상기 커버부로 합류하는 연결부; 및
    상기 연결부에 형성되고, 상기 파이프의 타단이 삽입되는 합류부;
    를 포함하되,
    상기 플랜지부와 상기 커버부는 상기 연결부로 연결되어 일체로 구비되는 것을 특징으로 하는 배기 매니폴드와 촉매 컨버터의 연결 유닛.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 실린더 헤드는 적어도 4개 이상의 연소실을 포함하며,
    상기 제1 배기 매니폴드는 상기 실린더 헤드의 외곽에 위치한 연소실에 연결되고, 상기 제2 배기 매니폴드는 상기 실린더 헤드의 중앙부에 위치한 연소실에 연결되는 배기 매니폴드와 촉매 컨버터의 연결 유닛.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 연결부는 상기 플랜지부에서 상기 커버부로 절곡되는 라운드부와, 상기 라운드부와 연결되어 상기 커버부로 합류하며 단면적이 증가하는 형상을 가지는 원형부로 구성된 것을 특징으로 하는 배기 매니폴드와 촉매 컨버터의 연결 유닛.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 연결부의 측면에는 산소 센서가 삽입되는 산소 센서 삽입부가 형성된 것을 특징으로 하는 배기 매니폴드와 촉매 컨버터의 연결 유닛.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 연결부의 측면에는 EGR 포트가 삽입되는 EGR포트 삽입부가 형성된 것을 특징으로 하는 배기 매니폴드와 촉매 컨버터의 연결 유닛.
  12. 다수의 연소실을 구비한 실린더 헤드;
    상기 다수의 연소실 중 상기 실린더 헤드의 외곽에 위치한 연소실에 연결되는 제1 배기 매니폴드;
    상기 다수의 연소실 중 상기 실린더 헤드의 중앙부에 위치한 연소실에 연결되는 제2 배기 매니폴드;
    상기 제1 배기 매니폴드 및 상기 제2 배기 매니폴드에서 배출된 배기가스가 유입되는 촉매 컨버터; 및
    상기 제1 배기 매니폴드 및 상기 제2 배기 매니폴드를 상기 촉매 컨버터에 연결하는 연결 유닛;
    을 포함하는 배기 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 연결 유닛은
    상기 제1 배기 매니폴드와 연결되는 제1 파이프;
    상기 제2 배기 매니폴드와 연결되는 제2 파이프;
    일측 면이 상기 실린더 헤드에 결합되고, 타측 면에 상기 제1 파이프의 일단이 삽입되는 제1 삽입부와 상기 제2 파이프의 일단이 삽입되는 제2 삽입부가 형성된 플랜지부; 및
    일측 면이 상기 촉매 컨버터의 입구 측에 장착되고, 타측 면에 상기 제1 파이프의 타단이 삽입되는 제1 합류부와 상기 제2 파이프의 타단이 삽입되는 제2 합류부가 형성된 커버부; 를 포함하되,
    상기 플랜지부와 상기 커버부는 연결부로 연결되어 일체로 구비되는 것을 특징으로 하는 배기 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 파이프는 U자 형상을 가지며, 상기 제1 파이프의 길이는 상기 제2 파이프의 길이보다 짧은 것을 특징으로 하는 배기 시스템.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 연결 유닛은
    상기 제2 배기 매니폴드와 연결되는 파이프;
    일측 면이 상기 실린더 헤드에 결합되고, 타측 면에 상기 파이프의 일단이 삽입되는 삽입부가 형성된 플랜지부;
    일측 면이 상기 촉매 컨버터에 장착된 커버부;
    상기 제1 배기 매니폴드와 연통되며, 상기 플랜지부의 타측 면에서 연장되어 상기 커버부로 합류하는 연결부; 및
    상기 연결부에 형성되고, 상기 파이프의 타단이 삽입되는 합류부;
    를 포함하되,
    상기 플랜지부와 상기 커버부는 상기 연결부로 연결되어 일체로 구비되는 것을 특징으로 하는 배기 시스템.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 연결부는 상기 플랜지부에서 상기 커버부로 절곡되는 라운드부와, 상기 라운드부와 연결되어 상기 커버부로 합류하며 단면적이 증가하는 형상을 가지는 원형부로 구성된 것을 특징으로 하는 배기 시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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