WO2012086925A2 - 엔진의 응축수 유발 및 가스 누출 방지용 배기매니폴드 - Google Patents

엔진의 응축수 유발 및 가스 누출 방지용 배기매니폴드 Download PDF

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WO2012086925A2
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exhaust
exhaust manifold
connecting portion
condensate
exhaust gas
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차순창
김광수
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두산인프라코어 주식회사
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    • F01N13/1827—Sealings specially adapted for exhaust systems
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    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/005—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for draining or otherwise eliminating condensates or moisture accumulating in the apparatus

Definitions

  • the present invention relates to an exhaust manifold for causing condensate and preventing gas leakage of an engine. More particularly, the condensed water and / or exhaust gas is leaked to the outside through a connection portion of the exhaust manifolds inside a plurality of exhaust manifolds.
  • the present invention relates to an exhaust manifold for preventing condensate and inducing gas leakage in an engine, which can prevent contamination around the engine.
  • engines are powered by burning fuel, which is mixed with air and combusted in the combustion chamber of the engine, and the gas generated by combustion in the combustion chamber is sent to an exhaust pipe through an exhaust manifold and released to the outside.
  • the exhaust manifold has a structure divided into three parts to prevent cracks or cracks as the exhaust gas temperature of the engine increases due to strict exhaust gas regulation. For example, in the case of a six-cylinder engine, the two cylinders are divided into three and assembled to use them as one completed exhaust manifold.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view showing an exhaust manifold of an engine according to an example of the prior art.
  • Exhaust manifold 1 of the engine according to one example of the prior art as shown in Figure 1, the main tube (main tube) 2 of the hollow form, and each provided at a predetermined interval on one side of the main and exhaust gas It consists of a branch pipe (3) having a suction port (3a) and an exhaust gas discharge port (2a) provided on the other side of the main pipe (2) and communicating with each branch pipe (3) through the main pipe.
  • the outer periphery of the exhaust manifold (1) is provided with a plurality of bosses (4) having a screw hole in the center, each of the boss is capable of detachable structures such as various pipes, etc. via a bolt or the like. To be fixed.
  • the exhaust gas combusted in each combustion chamber during the operation of the engine flows into the exhaust gas intake port 3a of the branch pipe 3, and then through the exhaust pipe 2a through the exhaust pipe 2a through the main pipe 2 (not shown). Can be discharged.
  • Figure 2 is a schematic perspective view showing a separation state between one connection portion and the other corresponding connection portion coupled to the center of the exhaust manifold of the engine according to the prior art
  • Figure 3 is an exhaust manifold of the engine according to the prior art Is a schematic cross-sectional view showing a coupling state between a connection portion and a corresponding connection portion of the.
  • Each connecting portion 5, 5A of the exhaust manifold 1 of the engine according to the prior art has two sealing grooves 5a each formed at regular intervals along its length as shown in FIG.
  • One exhaust gas leak preventing groove 5b is formed therebetween.
  • two seals 6 are formed in one set and fitted in a detachable manner.
  • the exhaust manifold 1 of the engine according to the prior art simply has a predetermined clearance in the longitudinal direction in order to prevent the front end of the one side connecting portion 5 and the corresponding portion of the other corresponding connecting portion 5A from preventing physical interference between each other.
  • the exhaust manifold 1 of the engine according to the prior art has a structure in which the high pressure exhaust pressure is forced to be applied to the connecting parts through the clearance when the engine is operated.
  • the exhaust manifold 1 of the engine according to the prior art is not yet sufficiently thermally expanded when the engine starts to operate in a cooled state, so that a gap between the sealing 6 of the one side connecting portion 5 and the other corresponding connecting portion 5A is prevented. Since it is large, there is a problem that the condensed water generated in the exhaust manifold 1 in contact with the external air through the gap is discharged to the outside by the high pressure exhaust pressure through the gap.
  • the exhaust manifold 1 of the engine according to the prior art has a problem that when the high pressure exhaust pressure is generated by the start of the operation of the engine in the cooling state as described above, not only the condensate but also the exhaust gas leaks into the atmosphere through the gap. .
  • an object of the present invention is to suppress the occurrence of a gap between the sealing of one connection of the exhaust manifold and the corresponding connection of the other side even when the engine starts to operate in the cooling state
  • the condensate of the engine capable of fundamentally eliminating the phenomenon that the condensate generated in the exhaust manifold and / or the exhaust gas in the exhaust manifold is discharged to the outside through the gap of the connecting portion by the high pressure exhaust pressure. It is to provide an exhaust manifold for preventing induced and gas leakage.
  • Another object of the present invention is to provide an exhaust manifold for preventing condensate and gas leakage of the engine, which can suppress the occurrence of gaps between the connection portions of the exhaust manifold with a relatively simple and compact structure, and can easily perform installation and maintenance. To provide.
  • the present invention provides an exhaust including at least one main body having a connecting portion formed with a sealing groove along the circumference at at least one outer peripheral portion, and the other main main body having a corresponding connecting portion for accommodating the connecting portion of the one main building.
  • the manifold In the manifold,
  • At least one sealing is fitted in each sealing groove of the connection part of the main pipe to prevent leakage of condensate and / or exhaust gas.
  • the inner circumference of the corresponding connecting portion of the other main tube adjacent to the front end of the connecting portion of the one main main body provides a swirl groove (swirl groove) formed radially outward to provide an exhaust manifold for preventing engine leakage.
  • the present invention further provides the following specific embodiments of the above-described embodiment of the present invention.
  • the front end portion of the connection portion of the one side main pipe is characterized in that the inclined surface to guide the condensed water and / or exhaust gas toward the central side of the connection portion further along the circumference of the front end portion.
  • the swirl groove is formed in a concave curved shape of a circular or oval shape and the front end portion of the connection portion of the main pipe to the central side of the connection portion along the circumference of the tip portion More inclined planes are formed,
  • the longitudinal outer end of the inclined surface is characterized in that it is located inside the imaginary line connecting the two points of the deepest portion on the circumference of the swirl groove.
  • two sealing grooves are fitted in the form of a set in each sealing groove of the connection portion of the one side main pipe, the two sealing of each set is arranged so that the gaps formed for each of the sealing to cross each other It is characterized by.
  • a sealing groove is formed along at least two locations along the circumference of the outer circumferential portion of the connection part of the one main pipe, and the groove for preventing the exhaust gas leakage is further formed between the two grooves.
  • a swirl groove is provided radially outwardly around the inner circumference of the corresponding connecting portion of the other main tube adjacent to the distal end of the connecting portion of the main pipe of one side of the exhaust manifold, thereby guiding the flow of high-pressure exhaust gas from the outside of the connecting portion to the center side.
  • the present invention is further provided with an inclined surface along the periphery of the front end portion of the connecting portion of the main pipe on one side of the exhaust manifold, the flow direction of the high-pressure exhaust gas is changed by the inclined surface to generate condensate in the exhaust manifold And / or the exhaust gas in the exhaust manifold can be naturally eliminated from being discharged to the outside through the gap of the connection portion by the high pressure exhaust pressure.
  • the present invention also has a swirl groove formed radially outwardly in the inner circumference of the corresponding connecting portion of the other main tube adjacent to the distal end of the connecting portion of the main main body of the exhaust manifold, and the circumference of the distal end of the connecting unit of the main main body of the exhaust manifold
  • the inclined surface is further provided along, so as to change the flow of the exhaust gas applied to the sealing portion of the connection portion of the one main body and the contact portion of the corresponding connection portion of the other main body to suppress the occurrence of a gap therebetween.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view showing an exhaust manifold of an engine according to an example of the prior art
  • Figure 2 is a schematic perspective view showing a separation state between one connection portion and the other corresponding connection portion thereof coupled to the center of the exhaust manifold of the engine according to the prior art.
  • FIG. 3 is a schematic partial sectional view showing the engagement and operation between the connection and the corresponding connection of the exhaust manifold of the engine according to the prior art
  • Figure 4 is a schematic partially enlarged cross-sectional view showing the exhaust manifold for preventing condensate and gas leakage of the engine according to the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic diagram to assist in understanding the leak test of the existing mass production product and the exhaust manifold according to the present invention.
  • Figure 6 is a graph showing the results of the fluid leakage test performed on the exhaust manifold and the existing mass production for preventing condensate and gas leakage of the engine according to the present invention.
  • Figure 7 is a schematic cross-sectional view showing the operating state of the exhaust manifold for preventing condensate and gas leakage of the engine according to the present invention.
  • connection part 5A corresponding connection part
  • 5a groove for sealing 5b: groove for preventing exhaust gas leakage
  • Exhaust manifold (1a) for preventing condensate and gas leakage of the engine according to the present invention has a connecting portion (5) formed with a sealing groove (5a) along a circumference at at least one outer peripheral portion as shown in FIG. And a main body 2 having one main body 2 and a corresponding connecting portion 5A for accommodating the connecting portion 5 of the one main body 2.
  • the exhaust manifold (1a) for preventing the condensate and gas leakage of the engine according to the present invention is to prevent the leakage of condensate and / or exhaust gas in each sealing groove (5a) of the connection portion 5 of the one main pipe (2).
  • At least one sealing 6 is fitted so that the inner periphery of the corresponding connecting portion 5A of the other main tube 2 adjacent to the distal end of the connecting portion 5 of the one main tube 2 is swirled outward in the radial direction.
  • a groove groove 11 is formed.
  • the exhaust manifold 1a for preventing condensate and gas leakage of the engine according to the present invention configured as described above is in the exhaust manifold 1a when the engine starts to operate in a cooled state and a normal high pressure exhaust pressure occurs.
  • the generated condensate and / or the flow of the exhaust gas in the exhaust manifold 1a is formed between the sealing 6 of the connecting portion 5 of the one main body 2 and the corresponding connecting portion 5A of the other main body 2. It does not pass through the gaps through the swirl groove 11 of the connecting portion 5 is changed to the center side of the connecting portion 5 can be discharged to the exhaust gas outlet (not shown) side of the exhaust manifold (1a).
  • the condensed water and / or the exhaust gas discharged to the exhaust gas outlet (not shown) side of the exhaust manifold (1a) is discharged to the atmosphere through the exhaust pipe (not shown) or the intake manifold through the exhaust gas circulation line (EGR) It can be supplied to the side.
  • EGR exhaust gas circulation line
  • the exhaust manifold for preventing condensate and gas leakage of the engine according to the present invention may be formed in a form that is further limited to the following specific embodiments in the basic configuration as described above.
  • the inclined surface 10 is further formed at the front end of the connection part 5 of the main body 2 to guide the condensed water and / or exhaust gas toward the center side of the connection part 5 along the circumference of the front end part. Can be.
  • This inclined surface structure allows the flow of condensate and / or exhaust gas to the gap between the sealing 6 of the connecting portion 5 of the one main body 2 and the corresponding connecting portion 5A of the other main body 2.
  • the condensate generated in the exhaust manifold 1a and / or the exhaust gas in the exhaust manifold 1a can be effectively prevented from flowing out through the gap.
  • the swirl groove 11 is formed in a concave curved shape of a circular or elliptical shape and the condensate and / or exhaust gas along the circumference of the distal end of the connection portion 5 of the one main pipe (2)
  • An inclined surface 10 leading to the center side of the connecting portion 5 may be further formed.
  • the longitudinal outer end of the inclined surface 10 may be provided in a form located inside the imaginary line L connecting the two points of the deepest portion of the circumference of the swirl groove 11 (see FIG. 4). ).
  • the structure of the curved groove of the swirl groove and the longitudinal outer end of the inclined surface 10 are located inside the imaginary line L connecting two points of the deepest part of the circumference of the swirl groove 11.
  • two seals 6 are fitted in the form of a set in each sealing groove 5a of the connection part 5 of the main body 2, and the two seals 6 in each set are
  • the gaps formed for each sealing may be arranged to be staggered with each other.
  • the two sealing structures for each of the sealing grooves and the staggered arrangement of the gaps between the two sealings are provided between the sealing 6 of the connection part 5 of the one main body 2 and the corresponding connection part 5A of the other main body 2. Through the gaps generated, it is possible to effectively prevent leakage of the exhaust gas to the outside.
  • the sealing groove (5a) is formed in the outer peripheral portion of the connecting portion (5) of the one side main pipe (2) along at least two places along the circumference, between the groove (5a) to prevent the exhaust gas leakage 5b may be provided in a further formed form.
  • the following describes the leak test method and the test results of the exhaust manifold (1a) for preventing the condensate and gas leakage of the engine according to the present invention and the existing mass production products.
  • Table 1 shows numerical data of the fluid flow rate and the improvement rate (%) according to the volume injections (5ml, 10ml, 15ml) for each of the existing mass production products and the exhaust manifolds (1,1a) of the present invention. It is represented as.
  • the exhaust gas combusted in each combustion chamber flows into the exhaust gas inlet 3a of the branch pipe 3 of the exhaust manifold 1a, and then passes through the exhaust pipe 2a through the main pipe 2.
  • the exhaust pipe (not shown) can be discharged.
  • a high pressure exhaust pressure is applied to the sealing 6 of the connecting portion 5 of the main body 2 of the exhaust manifold 1a and the connecting portion 5A of the main body 2 of the other side.
  • the swirl groove 11 provided with the condensate generated in the exhaust manifold 1a and / or the exhaust gas in the exhaust manifold 1a is provided around the corresponding connecting portion 5A of the one main pipe 2. And / or guided to the center side of the connecting portion 5 by the inclined surface 10 of the tip side of the connecting portion 5 of the other main tube 2 adjacent to the swirl groove 11 of the connecting portion 5 of the one main tube 2.
  • the exhaust manifold (1a) can be discharged to the exhaust gas outlet (not shown) side.
  • the condensed water and / or exhaust gas discharged to the exhaust gas outlet (not shown) side of the exhaust manifold 1a is discharged to the atmosphere through an exhaust pipe (not shown) or a part of the exhaust gas circulation line (EGR) Through it can be supplied to the intake manifold side.
  • EGR exhaust gas circulation line
  • a swirl groove is provided radially outwardly around the inner circumference of the corresponding connecting portion of the other main tube adjacent to the distal end of the connecting portion of the main pipe of one side of the exhaust manifold, thereby guiding the flow of high-pressure exhaust gas from the outside of the connecting portion to the center side.
  • the present invention is further provided with an inclined surface along the periphery of the front end portion of the connection portion of the main pipe on one side of the exhaust manifold, the flow direction of the high-pressure exhaust gas is changed by the inclined surface condensate generated in the exhaust manifold And / or the exhaust gas in the exhaust manifold can be naturally eliminated from being discharged to the outside through the gap of the connection portion by the high pressure exhaust pressure.
  • the present invention also has a swirl groove formed radially outwardly in the inner circumference of the corresponding connecting portion of the other main tube adjacent to the distal end of the connecting portion of the main main body of the exhaust manifold, and the circumference of the distal end of the connecting unit of the main main body of the exhaust manifold
  • the inclined surface is further provided along, so as to change the flow of the exhaust gas applied to the sealing portion of the connection portion of the one main body and the contact portion of the corresponding connection portion of the other main body to suppress the occurrence of a gap therebetween.

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Abstract

본 발명은 엔진의 응축수 유발 및 가스 누출 방지용 배기매니폴드를 개시한다. 상기 엔진의 응축수 유발 및 가스 누출 방지용 배기매니폴드는 외주부의 적어도 한 개소에 원주를 따라 씰링용 그루브(5a)가 형성된 연결부(5)를 갖는 일측 본관(2)과, 상기 일측 본관(2)의 연결부(5)를 수용하는 대응 연결부(5A)를 갖는 타측 본관(2)을 포함하는 배기매니폴드에 있어서, 상기 일측 본관(2)의 연결부(5)의 각 씰링용 그루브(5a)에는 응축수 및/또는 배기가스의 누출을 방지할 수 있도록 적어도 하나의 씰링(6)이 끼워지며, 상기 일측 본관(2)의 연결부(5)의 선단부와 인접한 상기 타측 본관(2)의 대응 연결부(5A)의 내측 둘레에는 반경방향 외측으로 스월 그루브(swirl groove)(11)가 형성된 것을 특징으로 한다. 본 발명은 고압의 배기가스의 흐름을 일측 본관의 연결부의 외측에서 중앙측으로 유도하여 상기 연결부들의 틈새를 통해 상기 배기매니폴드 내에 생성되어 있던 응축수 및/또는 상기 배기매니폴드 내의 배기가스가 외부로 유출되는 것을 효과적으로 방지할 수 있게 한다.

Description

엔진의 응축수 유발 및 가스 누출 방지용 배기매니폴드
본 발명은 엔진의 응축수 유발 및 가스 누출 방지용 배기매니폴드에 관한 것으로, 보다 상세하게는 복수의 배기매니폴드의 내부에서 상기 배기매니폴드들의 연결부를 통해 외부로 응축수 및/또는 배기가스가 유출되어 엔진의 주위를 더럽히는 것을 방지할 수 있는 엔진의 응축수 유발 및 가스 누출 방지용 배기매니폴드에 관한 것이다.
일반적으로, 엔진은 연료를 연소시켜 동력을 얻게 되는데 연료는 공기와 섞여 엔진의 연소실에서 연소되고, 상기 연소실에서 연소되어 발생된 가스는 배기매니폴드를 통해 배기관으로 보내져 외부로 방출된다. 상기 배기매니폴드는 엄격한 배기가스규제로 인해 엔진의 배기가스 온도가 높아짐에 따라 크랙 또는 균열의 방지를 위해 3개의 부분으로 나누어진 구조로 이루어진다. 예컨대, 6기통 엔진의 경우 2기통씩 3개로 나뉘어 제작되어 이들을 조립하여 하나의 완성된 배기매니폴드로 사용된다.
도 1은 종래 기술의 일례에 따른 엔진의 배기매니폴드를 보여주는 개략 사시도이다.
종래 기술의 일례에 따른 엔진의 배기매니폴드(1)는 도 1에 도시된 바와 같이, 중공형태의 본관(main tube)(2)과, 상기 본관의 일측에 일정간격을 두고 각각 구비되고 배기가스 흡입구(3a)를 갖는 지관(3)과, 상기 본관(2)의 타측에 구비되고 본관을 통해 상기 각 지관(3)과 연통되는 배기가스 배출구(2a)로 이루어져 있다.
또한, 상기 배기매니폴드(1)의 외측 주위에는 중앙에 나사홀이 형성된 다수 개의 보스(4)가 구비되어 있으며, 상기 각 보스는 볼트 등을 매개로 하여 각종 파이프 등과 같은 주위의 구조물을 탈착 가능하게 고정시킬 수 있게 한다.
따라서, 엔진의 가동시 각 연소실에서 연소된 배기가스는 해당 지관(3)의 배기가스 흡입구(3a)로 유입된 후, 본관(2)을 거쳐 배기가스 배출구(2a)를 통해 배기관(미도시)으로 배출될 수 있게 된다.
한편, 도 2는 종래 기술에 따른 엔진의 배기매니폴드의 중앙측에 위치한 것의 일측 연결부와 이와 결합되는 타측 대응 연결부 간의 분리상태를 보여주는 개략 사시도이고, 도 3은 종래 기술에 따른 엔진의 배기매니폴드의 연결부와 대응 연결부 간의 결합상태를 보여주는 개략 단면도이다.
종래 기술에 따른 엔진의 배기매니폴드(1)의 각 연결부(5,5A)는 도 2에 도시된 바와 같이, 길이를 따라 일정간격을 두고 각각 2개의 씰링용 그루브(5a)가 형성되어 있고 이들 사이에 하나의 배기가스 누출저지용 그루브(5b)가 형성되어 있다. 상기 각 씰링용 그루브(5a)에는 두 개의 씰링(6)이 한 세트로 구성되어 탈착 가능하게 끼워져 있다.
그러나, 종래 기술에 따른 엔진의 배기매니폴드(1)는 일측 연결부(5)의 선단부와 타측 대응 연결부(5A)의 대응부분이 서로 간의 물리적 간섭의 발생을 막기 위해 단순히 길이방향으로 일정 여유공간이 제공된 형태로 이루어져 있다(도 3 참조). 그 때문에, 종래 기술에 따른 엔진의 배기매니폴드(1)는 엔진의 작동 시 고압의 배기 압력이 상기 여유공간을 통해 상기 연결부들측으로 가해질 수밖에 없는 구조이다.
즉, 종래 기술에 따른 엔진의 배기매니폴드(1)는 냉각 상태에서 엔진의 작동이 시작되면 아직 충분히 열팽창되어 있지 않아 일측 연결부(5)의 씰링(6)과 타측 대응 연결부(5A) 간의 틈새가 커져 있기 때문에, 상기 틈새를 통해 외부공기와의 접촉으로 상기 배기매니폴드(1) 내에 생성되어 있던 응축수가 상기 틈새를 통해 고압의 배기압력에 의해 외부로 배출되는 문제가 있다.
또한 종래 기술에 따른 엔진의 배기매니폴드(1)는 위와 같이 냉각 상태에서 엔진의 작동의 시작으로 고압의 배기압력이 발생하면 상기 응축수 뿐만 아니라 배기가스까지 상기 틈새를 통해 대기중으로 누출되는 문제가 있다.
이와 같이 상기 배기매니폴드(1)의 연결부(5,5A)의 틈새를 통해 엔진의 외부 주위로 응축수 및/또는 배기가스가 누출되어 엔진의 주위를 더럽히게 됨에 따라, 이에 대해 소비자들로부터 많은 불평을 듣게 되고 관리 또한 번거로우며, 심한 경우 관련 부품을 교체해주어야 하는 부담이 있다.
이에, 본 발명은 전술한 바와 같은 문제점들을 해소하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 냉각 상태에서 엔진의 작동이 시작되더라도 배기매니폴드의 일측 연결부의 씰링과 타측 대응 연결부 간에 틈새의 발생을 억제하여, 종래에 상기 배기매니폴드 내에 생성되어 있던 응축수 및/또는 상기 배기매니폴드 내의 배기가스가 고압의 배기압력에 의해 연결부의 틈새를 통해 외부로 배출되는 현상을 원천적으로 해소시킬 수 있는 엔진의 응축수 유발 및 가스 누출 방지용 배기매니폴드를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 비교적 간단하면서도 콤팩트한 구조로 배기매니폴드의 연결부 간의 틈새 발생을 억제할 수 있게 하고, 설치 및 정비도 편리하게 수행할 수 있는 엔진의 응축수 유발 및 가스 누출 방지용 배기매니폴드를 제공하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 외주부의 적어도 한 개소에 원주를 따라 씰링용 그루브가 형성된 연결부를 갖는 일측 본관과, 상기 일측 본관의 연결부를 수용하는 대응 연결부를 갖는 타측 본관을 포함하는 배기매니폴드에 있어서,
상기 일측 본관의 연결부의 각 씰링용 그루브에는 응축수 및/또는 배기가스의 누출을 방지할 수 있도록 적어도 하나의 씰링이 끼워지며,
상기 일측 본관의 연결부의 선단부와 인접한 상기 타측 본관의 대응 연결부의 내측 둘레에는 반경방향 외측으로 스월 그루브(swirl groove)가 형성된 것을 특징으로 하는 엔진의 응축수 유발 및 가스 누출 방지용 배기매니폴드를 제공한다.
또한, 본 발명은 위의 본 발명의 일실시예에 대하여 다음의 구체적인 실시예들을 더 제공한다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 일측 본관의 연결부의 선단부에는 상기 선단부의 둘레를 따라 상기 응축수 및/또는 배기가스를 상기 연결부의 중앙측으로 유도하는 경사면이 더 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 스월 그루브는 원형이나 타원형의 오목한 곡면 형태로 이루어지고 상기 일측 본관의 연결부의 선단부에는 상기 선단부의 둘레를 따라 상기 응축수 및/또는 배기가스를 상기 연결부의 중앙측으로 유도하는 경사면이 더 형성되며,
상기 경사면의 길이방향 외측단은 상기 스월 그루브의 원주상의 가장 깊은 부분의 두 지점을 잇는 가상선 보다 내측에 위치하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 일측 본관의 연결부의 각 씰링용 그루브에는 두 개의 씰링이 한 세트의 형태로 끼워지고, 상기 각 세트의 두 씰링은 해당 씰링 마다 형성되는 틈새가 서로 엇갈리도록 배치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 일측 본관의 연결부의 외주부에는 적어도 두 개소에 원주를 따라 씰링용 그루브가 형성되고, 상기 두 그루브 사이에는 배기가스 누출 저지용 그루브가 더 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명은 배기매니폴드의 일측 본관의 연결부의 선단부와 인접한 타측 본관의 대응 연결부의 내측 둘레에 반경방향 외측으로 스월 그루브가 제공되어 있어, 고압의 배기가스의 흐름을 상기 연결부의 외측에서 중앙측으로 유도하여 상기 연결부들의 틈새를 통해 상기 배기매니폴드 내에 생성되어 있던 응축수 및/또는 상기 배기매니폴드 내의 배기가스가 외부로 유출되는 것을 효과적으로 방지할 수 있게 한다.
또한 본 발명은 배기매니폴드의 일측 본관의 연결부의 선단부에 상기 선단부의 둘레를 따라 경사면이 더 제공되어 있어, 고압의 배기가스의 흐름 방향이 상기 경사면에 의해 바뀌어 상기 배기매니폴드 내에 생성되어 있던 응축수 및/또는 상기 배기매니폴드 내의 배기가스가 고압의 배기압력에 의해 연결부의 틈새를 통해 외부로 배출되는 현상을 원천적으로 해소시킬 수 있게 한다.
또한 본 발명은 배기매니폴드의 일측 본관의 연결부의 선단부와 인접한 타측 본관의 대응 연결부의 내측 둘레에 반경방향 외측으로 스월 그루브가 형성되고 상기 배기매니폴드의 일측 본관의 연결부의 선단부에 상기 선단부의 둘레를 따라 경사면이 더 제공되어 있어, 상기 일측 본관의 연결부의 씰링과 상기 타측 본관의 대응 연결부의 접촉부쪽으로 가해지는 배기가스의 흐름을 바꾸어 그들 간의 틈새 발생을 억제할 수 있게 한다.
도 1은 종래 기술의 일례에 따른 엔진의 배기매니폴드를 보여주는 개략 사시도.
도 2는 종래 기술에 따른 엔진의 배기매니폴드의 중앙측에 위치한 것의 일측 연결부와 이와 결합되는 타측 대응 연결부 간의 분리상태를 보여주는 개략 사시도.
도 3은 종래 기술에 따른 엔진의 배기매니폴드의 연결부와 대응 연결부 간의 결합상태 및 작동을 보여주는 개략 부분 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 엔진의 응축수 유발 및 가스 누출 방지용 배기매니폴드를 보여주는 개략 부분확대 단면도.
도 5는 기존의 양산 제품과 본 발명에 따른 배기매니폴드의 누수 테스트에 대한 이해를 돕기 위한 개략 도면.
도 6은 본 발명에 따른 엔진의 응축수 유발 및 가스 누출 방지용 배기매니폴드와 기존의 양산품에 대해 각각 수행한 유체 유출 테스트의 결과를 보여주는 그래프.
도 7은 본 발명에 따른 엔진의 응축수 유발 및 가스 누출 방지용 배기매니폴드의 작동상태를 보여주는 개략 단면도.
<도면의 주요 참조 부호에 대한 설명>
1,1a: 배기매니폴드 2: 본관
2a: 배기가스 배출구 3a: 배기가스 흡입구
5: 연결부 5A: 대응 연결부
5a: 씰링용 그루브 5b: 배기가스 누출 저지용 그루브
6: 씰링 7: 제1 포트
8: 제2 포트 10: 경사면
11: 스월 그루브 L: 가상선
이하, 본 발명에 따른 엔진의 응축수 유발 및 가스 누출 방지용 배기매니폴드의 실시예를 도 4 내지 도 7을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 엔진의 응축수 유발 및 가스 누출 방지용 배기매니폴드(1a)는 도 4에 도시된 바와 같이, 외주부의 적어도 한 개소에 원주를 따라 씰링용 그루브(5a)가 형성된 연결부(5)를 갖는 일측 본관(2)과, 상기 일측 본관(2)의 연결부(5)를 수용하는 대응 연결부(5A)를 갖는 타측 본관(2)을 포함한다.
또한 본 발명에 따른 엔진의 응축수 유발 및 가스 누출 방지용 배기매니폴드(1a)는 상기 일측 본관(2)의 연결부(5)의 각 씰링용 그루브(5a)에는 응축수 및/또는 배기가스의 누출을 방지할 수 있도록 적어도 하나의 씰링(6)이 끼워지며, 상기 일측 본관(2)의 연결부(5)의 선단부와 인접한 상기 타측 본관(2)의 대응 연결부(5A)의 내측 둘레에는 반경방향 외측으로 스월 그루브(swirl groove)(11)가 형성된다.
따라서, 위와 같이 구성된 본 발명에 따른 엔진의 응축수 유발 및 가스 누출 방지용 배기매니폴드(1a)는 냉각 상태에서 엔진의 작동이 시작되고 통상의 고압의 배기압력이 발생할 때 상기 배기매니폴드(1a) 내에 생성되어 있던 응축수 및/또는 상기 배기매니폴드(1a) 내의 배기가스의 흐름이 상기 일측 본관(2)의 연결부(5)의 씰링(6)과 상기 타측 본관(2)의 대응 연결부(5A) 간의 틈새를 통과하지 못하고 상기 연결부(5)의 스월 그루브(11)를 통해 상기 연결부(5)의 중앙측으로 바뀌어 상기 배기매니폴드(1a)의 배기가스 배출구(미도시)측으로 배출될 수 있게 된다. 이때, 상기 배기매니폴드(1a)의 배기가스 배출구(미도시)측으로 배출되는 응축수 및/또는 배기가스는 배기관(미도시)을 통해 대기중으로 배출되거나 배기가스 순환라인(EGR)을 통해 흡기매니폴드측으로 공급될 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 따른 엔진의 응축수 유발 및 가스 누출 방지용 배기매니폴드는 전술한 바와 같은 기본구성에 다음의 구체적인 실시예들로 더 한정되는 형태로 이루어질 수 있다.
일실시예로, 상기 일측 본관(2)의 연결부(5)의 선단부에는 상기 선단부의 둘레를 따라 상기 응축수 및/또는 배기가스를 상기 연결부(5)의 중앙측으로 유도하는 경사면(10)이 더 형성될 수 있다.
이러한 경사면 구조는 상기 일측 본관(2)의 연결부(5)의 씰링(6)과 상기 타측 본관(2)의 대응 연결부(5A) 간의 틈새로 가는 응축수 및/또는 배기가스의 흐름을 상기 연결부(5)의 중앙측으로 유도하여 상기 배기매니폴드(1a) 내에 생성되어 있던 응축수 및/또는 상기 배기매니폴드(1a) 내의 배기가스가 상기 틈새를 통해 외부로 유출되는 것을 효과적으로 방지할 수 있게 한다.
일실시예로, 상기 스월 그루브(11)는 원형이나 타원형의 오목한 곡면 형태로 이루어지고 상기 일측 본관(2)의 연결부(5)의 선단부에는 상기 선단부의 둘레를 따라 상기 응축수 및/또는 배기가스를 상기 연결부(5)의 중앙측으로 유도하는 경사면(10)이 더 형성될 수 있다. 또한 상기 경사면(10)의 길이방향 외측단은 상기 스월 그루브(11)의 원주상의 가장 깊은 부분의 두 지점을 잇는 가상선(L) 보다 내측에 위치하는 형태로 제공될 수 있다(도 4 참조).
이러한 스월 그루브의 곡면구조와 상기 경사면(10)의 길이방향 외측단이 상기 스월 그루브(11)의 원주상의 가장 깊은 부분의 두 지점을 잇는 가상선(L) 보다 내측에 위치한 구조는 상기 일측 본관(2)의 연결부(5)의 씰링(6)과 상기 타측 본관(2)의 연결부(5A) 간의 틈새로 가는 응축수 및/또는 배기가스의 흐름을 상기 연결부(5)의 중앙측으로 원활하게 바꾸어 주는 역할을 한다.
일실시예로, 상기 일측 본관(2)의 연결부(5)의 각 씰링용 그루브(5a)에는 두 개의 씰링(6)이 한 세트의 형태로 끼워지고, 상기 각 세트의 두 씰링(6)은 해당 씰링 마다 형성되는 틈새가 서로 엇갈리도록 배치될 수 있다.
이러한 각 씰링용 그루브 당 두 개의 씰링 구조 및 상기 두 씰링의 틈새의 엇갈린 배치구조는 상기 일측 본관(2)의 연결부(5)의 씰링(6)과 타측 본관(2)의 대응 연결부(5A) 간에 발생되는 틈새를 통해 외부로 배기가스가 누출되는 것을 효과적으로 저지할 수 있게 한다.
일실시예로, 상기 일측 본관(2)의 연결부(5)의 외주부에는 적어도 두 개소에 원주를 따라 씰링용 그루브(5a)가 형성되고, 상기 두 그루브(5a) 사이에는 배기가스 누출 저지용 그루브(5b)가 더 형성된 형태로 제공될 수 있다.
다음은 본 발명에 따른 엔진의 응축수 유발 및 가스 누출 방지용 배기매니폴드(1a)와 기존의 양산 제품에 대해 수행한 누수 테스트 방법 및 그 테스트 결과를 설명한다.
기존의 양산 제품(또는 양산 사양)과 본 발명(또는 개선 사양)의 각각의 배기매니폴드(1,1a)의 배기가스 흡입구 및 배기가스 배출구를 모두 실리콘 고무 등과 같은 씰링재로 모두 씰링한 상태에서, 주사기(미도시)를 이용하여 상기 배기가스 씰링부분(상기 배기가스 배출구의 부분)을 통해 용량별 유체주입(5ml, 10ml, 15ml)을 행한 다음, 상기 용량별로 3회에 걸쳐 상기 각 배기매니폴드(1,1a)의 제1 포트(7)와 제2 포트(8)를 통해 30초간 0.2bar 이상의 공기압력을 추가적으로 가한 후, 각 유체 용량별 상기 배기매니폴드(1,1a)의 연결부(Front, Rear)측 누수량을 측정하였다.
다음의 표 1은 기존의 양산 제품과 본 발명의 각각의 배기매니폴드(1,1a)에 대해 용량별 유체주입(5ml, 10ml, 15ml)을 실시한 데 따른 유체 유출량 및 개선율(%)을 수치 데이터로 나타낸 것이다.
표 1
유체 용량(ml) 테스트 횟수 양산 사양 개선 사양 개선율(%)
Front Rear Front Rear
5 1 4 0 2 0 74
2 3.2 0.4 1.2 0
3 4 0.9 0 0
10 1 4 2 1.2 0.2 65
2 2.5 4.5 1.6 1.2
3 1.2 3.5 1.5 0.5
15 1 11 10.7 1.2 1.2 90
2 10 10 1.2 1.3
3 11 12 1.5 0
또한 도 6의 그래프는 상기 표 1의 수치 데이터의 결과를 이해하기 쉽도록 시각적으로 나타낸 것이다. 위의 표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 용량별 유체주입(5ml, 10ml, 15ml)의 결과, 누수 억제 효과에 있어서 기존의 양산 사양에 비해 본 발명의 개선 사양이 65 ~ 90%의 개선율을 보이고 있다.
전술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 엔진의 응축수 유발 및 가스 누출 방지용 배기매니폴드의 작동을 도 4와 도 7을 참조하여 설명한다.
엔진의 가동시, 각 연소실에서 연소된 배기가스는 배기매니폴드(1a)의 해당 지관(3)의 배기가스 흡입구(3a)로 유입된 후, 본관(2)을 거쳐 배기가스 배출구(2a)를 통해 배기관(미도시)으로 배출될 수 있게 된다. 이때, 상기 배기매니폴드(1a)의 일측 본관(2)의 연결부(5)의 씰링(6)과 타측 본관(2)의 연결부(5A)측에 고압의 배기압력이 걸린다.
하지만, 상기 배기매니폴드(1a) 내에 생성되어 있던 응축수 및/또는 상기 배기매니폴드(1a) 내의 배기가스가 상기 일측 본관(2)의 대응 연결부(5A)의 둘레에 제공된 스월 그루브(11) 및/또는 상기 일측 본관(2)의 연결부(5)의 스월 그루브(11)와 인접한 타측 본관(2)의 연결부(5)의 선단부측 경사면(10)에 의해 상기 연결부(5)의 중앙측으로 유도되어 상기 배기매니폴드(1a)의 배기가스 배출구(미도시)측으로 배출될 수 있게 된다. 그런 다음, 상기 배기매니폴드(1a)의 배기가스 배출구(미도시)측으로 배출되는 응축수 및/또는 배기가스는 배기관(미도시)을 통해 대기중으로 배출되거나 그 중의 일부가 배기가스 순환라인(EGR)을 통해 흡기매니폴드측으로 공급될 수 있게 된다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서의 단순 치환, 변형 및 변경은 당 분야에서의 통상의 지식을 가진 자에게 명백한 것이다.
본 발명은 배기매니폴드의 일측 본관의 연결부의 선단부와 인접한 타측 본관의 대응 연결부의 내측 둘레에 반경방향 외측으로 스월 그루브가 제공되어 있어, 고압의 배기가스의 흐름을 상기 연결부의 외측에서 중앙측으로 유도하여 상기 연결부들의 틈새를 통해 상기 배기매니폴드 내에 생성되어 있던 응축수 및/또는 상기 배기매니폴드 내의 배기가스가 외부로 유출되는 것을 효과적으로 방지할 수 있게 한다.
또한 본 발명은 배기매니폴드의 일측 본관의 연결부의 선단부에 상기 선단부의 둘레를 따라 경사면이 더 제공되어 있어, 고압의 배기가스의 흐름 방향이 상기 경사면에 의해 바뀌어 상기 배기매니폴드 내에 생성되어 있던 응축수 및/또는 상기 배기매니폴드 내의 배기가스가 고압의 배기압력에 의해 연결부의 틈새를 통해 외부로 배출되는 현상을 원천적으로 해소시킬 수 있게 한다.
또한 본 발명은 배기매니폴드의 일측 본관의 연결부의 선단부와 인접한 타측 본관의 대응 연결부의 내측 둘레에 반경방향 외측으로 스월 그루브가 형성되고 상기 배기매니폴드의 일측 본관의 연결부의 선단부에 상기 선단부의 둘레를 따라 경사면이 더 제공되어 있어, 상기 일측 본관의 연결부의 씰링과 상기 타측 본관의 대응 연결부의 접촉부쪽으로 가해지는 배기가스의 흐름을 바꾸어 그들 간의 틈새 발생을 억제할 수 있게 한다.

Claims (5)

  1. 외주부의 적어도 한 개소에 원주를 따라 씰링용 그루브(5a)가 형성된 연결부(5)를 갖는 일측 본관(2)과, 상기 일측 본관(2)의 연결부(5)를 수용하는 대응 연결부(5A)를 갖는 타측 본관(2)을 포함하는 배기매니폴드에 있어서,
    상기 일측 본관(2)의 연결부(5)의 각 씰링용 그루브(5a)에는 응축수 및/또는 배기가스의 누출을 방지할 수 있도록 적어도 하나의 씰링(6)이 끼워지며,
    상기 일측 본관(2)의 연결부(5)의 선단부와 인접한 상기 타측 본관(2)의 대응 연결부(5A)의 내측 둘레에는 반경방향 외측으로 스월 그루브(swirl groove)(11)가 형성된 것을 특징으로 하는 엔진의 응축수 유발 및 가스 누출 방지용 배기매니폴드.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 일측 본관(2)의 연결부(5)의 선단부에는 상기 선단부의 둘레를 따라 상기 응축수 및/또는 배기가스를 상기 연결부(5)의 중앙측으로 유도하는 경사면(10)이 더 형성된 것을 특징으로 하는 엔진의 응축수 유발 및 가스 누출 방지용 배기매니폴드.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 스월 그루브(11)는 원형이나 타원형의 오목한 곡면 형태로 이루어지고 상기 일측 본관(2)의 연결부(5)의 선단부에는 상기 선단부의 둘레를 따라 상기 응축수 및/또는 배기가스를 상기 연결부(5)의 중앙측으로 유도하는 경사면(10)이 더 형성되며,
    상기 경사면(10)의 길이방향 외측단은 상기 스월 그루브(11)의 원주상의 가장 깊은 부분의 두 지점을 잇는 가상선(L) 보다 내측에 위치하는 것인 엔진의 응축수 유발 및 가스 누출 방지용 배기매니폴드.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 일측 본관(2)의 연결부(5)의 각 씰링용 그루브(5a)에는 두 개의 씰링(6)이 한 세트의 형태로 끼워지고, 상기 각 세트의 두 씰링(6)은 해당 씰링 마다 형성되는 틈새가 서로 엇갈리도록 배치되는 것인 엔진의 응축수 유발 및 가스 누출 방지용 배기매니폴드.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 일측 본관(2)의 연결부(5)의 외주부에는 적어도 두 개소에 원주를 따라 씰링용 그루브(5a)가 형성되고, 상기 두 그루브(5a) 사이에는 배기가스 누출 저지용 그루브(5b)가 더 형성된 것인 엔진의 응축수 유발 및 가스 누출 방지용 배기매니폴드.
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