KR950004355B1 - 가로놓기 v형 엔진의 배기 매니폴드 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

가로놓기 V형 엔진의 배기 매니폴드
상기 목적을 달성하기 위해서 본 발명에 의하면 가로놓기 V형 엔진의 프론트 뱅크의 배기 매니폴드를 스테인레스 파이프로 형성하고 리어 뱅크의 매니폴드를 주철로 형성한 구조로 한 것이다.
제1도는 본 발명에 관계하는 가로놓기 V형 엔진의 배기 매니폴드를 적용한 가로놓기 V형 엔진의 측면도.
제2도는 제1도에 있어서의 스테인레스제의 프론트 뱅크의 배기 매니폴드의 사시도.
제3도는 배기계 각부의 온도 비교도.
제4도는 메인 촉매 입구에서의 배기가스 온도 특성도.
제5도는 배기가스 시험 주행 모드에서의 배기가스 검출결과를 나타내는 그래프.
제6도는 스테인레스 강철 특성 비교도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
2 : 프론트 뱅크 3 : 리어 뱅크
4,5 : 배기 매니폴드 8,9 : 배기관
10 : 주 배기관 13 : 메인 촉매
산업상의 이용분야 본 발명은 가로놓기 V형 엔진의 배기 매니폴드에 관한다.
(종래의 기술 및 해결해야할 과제)
근래, 승용차는 거주성, 운동성능 등의 향상을 도모하여 전륜구동(FF) 방식인 것이 많이 사용되고 있다.이같은 천륜 구동하에서는 구조상 엔진은 가로놓기로 되며, 게다가 다기통 엔진의 경우엔 엔진룸의 스페이스 특히 차폭과의 관계에서 엔진의 길이를 짧게 하기 위해서 V형 엔진이 채용되어 있다.
이같은 가로놓기 V형 엔진은 프론트 및 리어의 각 뱅크에 각각 독립해서 배기 매니폴드가 설치되며 프론트 뱅크의 배기 매니폴드는 해당 프론트 뱅크의 전방부에, 리어 뱅크의 배기 매니폴드는 해당 리어 뱅크의 후방부에 배치되는 구조로 된다.
일반으로 엔진의 배기 매니폴드는 주물, 스테인레스 파이프등으로 형성되고 있으며 상기 가로놓기 V형 엔진에 있어서도 마찬가지다. 그리고, 종래, 가로놓기 V형 엔진의 각 배기 매니폴드는 동일 부재인 것이 사용되어 있다.
그런데, 엔진이 차량에 대해서 세로 놓인 경우엔 V형 엔진에서도 좌우 각 뱅크의 배기 매니폴드로의 스페이스상의 제약, 온도의 제약 조건 및 메인 촉매까지의 거리는 개략 같은데, 가로놓기의 경우에는 각 뱅크는 엔진의 전방부와 후방부에 배치되므로 스페이스상의 제약, 온도조건 등이 크게 다르다. 즉, 엔진을 되도록 차체의 중앙으로 당겨서 배치하기 위해서, 프론트 뱅크의 배기 매니폴드에 비해서 리어 뱅크의 배기 매니폴드와 엔진룸 사이의 스페이스가 좁아진다. 또한, 배기가스 정화를 위한 촉매 활성제에 대해서 프론트뱅크의 배기 매니폴드는 리어 뱅크의 배기 폴드보다 베인 촉매까지의 거리가 길어, 열용량을 감소해둘 필요가 있다.
그런데, 프론트 뱅크의 배기 매니폴드를 리어 뱅크의 배기 매니폴드의 내열 강도에 맞춰 형성했을 경우, 필요이상의 내열 강도를 갖게 되며 중량 열용량의 증가, 코스트 증가 등의 요인이 된다는 과제가 있다.
본 발명은 상술의 정을 감안하여 창작된 것이며, 프론트 뱅크의 배기 매니폴드의 내열 강도를 충분히 유지하고, 또한 경량화에 의한 배기가스 정화율 향상을 도모하는 것이 가능한 가로놓기 V형 엔진의 배기 매니폴드를 제공하는 것을 목적으로 한다.
앞측의 배기 매니폴드는 스페이스상의 제약이 적고 또한 주행풍에 의해서 냉각되므로 내열 강도를 낮게 설정할 수 있다. 이것으로 경량의 스테인레스 파이프를 사용해서 열용량 감소가 도모해진다. 온도 조건은 엄격하지만 메인 촉매에 가까운 리어 뱅크의 배기 매니폴드는 주철에 의해 형성해서 좁은 스페이스중에서 내열 강도를 높이고 있다.
(실시예)
이하 본 발명의 일실시예를 첨부 도면에 기준해서 상술한다.
제1도에 있어서 가로놓기 V형 엔진(1)은 프론트 뱅크(2), 리어 뱅크(3)에 각각 배기 매니폴드(4,5)가 제각기 장착되고 있으며 프론트 뱅크의 배기 매니폴드(4)는 프론트 뱅크(2)의 앞면에 장착되며 리어 뱅크의 배기 매니폴드(5)는 리어 뱅크(3)의 뒷면에 장착되어 있다. 그리고 이를 배기 매니폴드(4,5)는 터보차아지(6,7)을 거쳐서 배기관(8,9) 및 프론트 촉매(11,12)에 접속되며 다시 배기관(8,9)은 주배기관(10)에 접속되고 그뒤에 메인 촉매(13)가 위치한다.
제2도에 상세히 도시하는 프론트 뱅크(2)의 배기 매니폴드(4)는 제6도의 강철 특성 비교도에 도시하듯이 페라이트계 스테인레스(예컨대 SUS430LX개량재)제의 파이프로 형성되고 있으며 예컨대 2.5mm 정도의 두께로 되어 있다. 또, 출구 플랜지(42)는 크리프 강도, 내산화성, 코스트면에서 SUS410L을 채용했다. 다시 실린더 헤드측 플랜지(43)는 헤드가 수냉각되어 있으므로서 작동온도가 낮으므로 일반 구조용 강을 썼다. 한편, 리어 뱅크(3)의 배기 매니폴드(5)는 주철로 형성되고 있으며 포트부의 두께는 예컨대 4mm 정도로 되어 있다.
즉, 엔진(1)은 차량의 운동 성능의 점에서 차량중심에 접근해서 탑재하기 위해서 프론트 뱅크(2)의 배기매니폴드(4)는 엔진룸내에 있어서의 스페이스상의 제약이 비교적 적고 게다가 주행풍에 의한 냉각이 기대되므로 내열강도를 비교적 작게하는 것이 가능하다. 그래서 스테인레스의 얇은 두께의 파이프를 사용하므로서 열용량 감소(경량화)를 도모하고 있다.
제3도는 본 배기 매니폴드(4)를 썼을때의 제1도에 도시하는 배기계 각부의 온도 변화를 주철제와 비교해서 도시한다. 시동 20초후의 촉매 입구에서의 배기가스 온도는 스테인레스 파이프제(SUS)의 것은 주철제(FCD)보다 매우 높으며, 저열용량화의 효과를 알 수 있다.
제4도는 배기가스 시험주행 모드에서의 메인 촉매 입구에서의 배기가스 온도의 경시 변화를 도시한다. 이 배기 매니폴드(4)의 촉매 활성화 타임은 소정 시간에서 주철제(FCD)의 것보다 M(sec) 단축되어 있다.
이 촉매 활성화 타임의 단축에 의한 에미션의 감소 효과를 제5도에 도시한다. CO, HC, NOx중 어느것이나 모두 감소되어 있으며 배기가스 정화율의 향상이 도모된다는 것을 알 수 있다.
한편, 리어 뱅크(3)의 배기 매니폴드(5)는 프론트 뱅크(2)의 배기 매니폴드(4)에 비해서 엔진룸내에 있어서의 스페이스상의 제약이 많으며, 게다가, 엔진(1)의 후방부에 위치하므로 주행풍에 의한 냉각이 거의 기대되지 않는다. 이 결과, 온도 조건이 프론트 뱅크(2＞의 배기폴드(4)에 비해서 엄격해지는 반면 메인 촉매에 가깝기 때문에 열용량은 그다지 문제가 되지 않는다. 그래서, 주철을 사용해서 내열 강도를 높히고 있다. 주철로 배기 매니폴드(5)를 형성하므로서 그 형성, 두께 등을 필요 조건에 따라서 자유로 설정할 수 있으며, 또한 콤팩트 형상으로 하는 것이 가능하다. 따라서, 상술과 같이 특히 내열성이 요구되는 포트부 혹은 강도가 요구되는 부위의 두께를 다른 부위에 비해서 두껍게 하는 것이 용이하며 이것으로 충분한 내열강도가 얻어진다.
이하에 작용을 설명한다.
프론트 뱅크(2)의 배기 매니폴드(4)는 엔진룸내에 있어서의 제약이 작으므로 비교적 넓게 비어있고, 방열되기 쉽고, 또한, 차량의 주행시에는 주행풍(화살표로 도시)으로 냉각된다. 이 결과, 배기 매니폴드(4)는 그 온도 상승이 억제되며 스테인레스 파이프로도 충분하다.
한편, 리어 뱅크(3)의 배기 매니폴드(5)는 주위의 스페이스가 적고, 게다가 엔진(1)의 후방부에 위치하고있으므로 주행풍에 의한 냉각도 거의 기대되지 않는다. 이 결과, 배기 매니폴드(5)는 배기 매니폴드(4)에비해서 온도가 상승한다. 그러나, 배기 매니폴드(5)는 주철로 형성되며 또한 특히 고온으로 되는 포트부의두 께가 두껍게 형성되고 있으므로 내열 강도가 높고 충분히 견딜 수 있다.
이같은 구성으로 본 발명의 장치에 의하면 리어 뱅크의 배기 매니폴드를 주철제로 콤펙트로 할 수 있으며, 엔진을 차량 중앙쪽으로 설치하는 것이 가능하며 엔진룸 길이를 작게할 수 있는 효과를 나타낸다. 또, 프론트 뱅크의 배기 매니폴드는 스테인레스제로 하므로서 경량화뿐만 아니라 열용량을 감소할 수 있고, 엔진의 경량화와, 제3도 내지 제5도에 도시하는 것 같은 촉매 활성 시간을 단축으로 배기가스를 감소할 수 있는 효과를 나타낸다.

Claims (3)

  1. 가로놓기 V형 엔진의 프론트 뱅크의 매니폴드를 스테인레스 파이프에 의해 성형하고, 리어 뱅크의 배기 매니폴드를 주철로 성형한 것을 특징으로 하는 가로놓기 V형 엔진의 배기 매니폴드.
  2. 제1항에 있어서, 상기 프론트 뱅크의 배기 매니폴드는 실린더 헤드측 플랜지를 탄소강으로 형성한 것을 특징으로 하는 가로놓기 V형 엔진의 배기 매니폴드.
  3. 제2항에 있어서, 상기 프론트 뱅크의 배기 매니폴드는 파이프부를 SUS430LX, 출구 플랜지를 SUS410L로 성형한 것을 특징으로 하는 가로놓기 V형 엔진의 배기 매니폴드.
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