KR20060102860A - 자동차용 엔진 배기계의 열전달 방지구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차용 엔진 배기계의 열전달 방지구조에 관한 것으로서, 배기가스의 온도에 의해서 엔진 주변부품의 열해를 방지 가능하도록 배기 매니폴드의 외측에 형성되는 보스에 볼트 결합되어 배기 매니폴드의 외측을 감싸는 히트 프로텍터(heat protector)에 있어서, 상기 히트 프로텍터를 배기 매니폴드에 체결하는 과정에서 배기 매니폴드의 보스 및 히트 프로텍터가 점접촉되도록 히트 프로텍터의 볼트 체결부에 반경 방향의 굴곡을 형성하는 동시에, 볼트 좌면에 원주 방향의 굴곡을 형성하며, 특히 상기 히트 프로텍터로 열전달이 이루어지는 볼트 몸체부의 직경을 줄여 상기 배기 매니폴드에서 히트 프로텍터로의 열전달량이 저감될 수 있도록 함으로써, 히트 프로텍터의 내구 성능을 향상시킬 수 있는 자동차용 엔진 배기계의 열전달 방지구조에 관한 것이다.

자동차, 배기계, 열전달, 배기 매니폴드, 보스, 히트 프로텍터, 볼트

Description

자동차용 엔진 배기계의 열전달 방지구조{Heat transfer protect structure of exhaust system for automotive engine}

도 1은 본 발명에 따른 자동차용 엔진 배기계의 열전달 방지구조를 나타내는 측단면도,

도 2는 본 발명에 따른 히트 프로텍터에 체결되는 볼트를 나타내는 사시도,

도 3은 본 발명에 따른 볼트 및 히트 프로텍터의 체결상태를 나타내는 사시도,

도 4는 종래의 자동차용 엔진 배기계를 나타내는 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 엔진 15 : 배기 매니폴드

20 : 히트 프로텍터 21 : 관통홀

21a : 굴곡부 25 : 보스

30 : 볼트 31 : 좌면

31a : 굴곡부 32 : 몸체부

32a : 상단부 32b : 하단부

본 발명은 자동차용 엔진 배기계의 열전달 방지구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 엔진에서 발생되는 열이 히트 프로텍터로 전달되는 것을 방지하기 위하여 상기 히트 프로텍터 및 볼트의 체결 구조를 개선하는 자동차용 엔진 배기계의 열전달 방지구조에 관한 것이다.

일반적으로, 엔진은 연료를 연소시켜 동력을 발생시키게 되는 것으로서, 연소실에서 배출되는 연소가스는 고온으로 약 800 ~ 900℃ 까지 상승하게 된다.

각각의 연소실에서 배출되는 배기가스는 배기 매니폴드를 통해 한 곳으로 모인 다음, 배기 파이프를 따라 대기중으로 배출된다.

한편, 엔진 배기계의 경우, 상기와 같은 고온의 배기가스에 노출되는 관계로 그 표면 온도가 600 ~ 750℃ 정도에 이르게 되어 주변의 엔진/차량 부품에 열해를 발생시킬 수 있고, 정비자에게 화상의 위험을 주게 된다.

이와 같이, 상기 배기계의 배기 매니폴드를 통과하는 배기가스의 열이 엔진룸으로 전달되어 엔진 주변의 부품에 열해를 입히는 것을 방지하기 위해서 상기 배기 매니폴드의 주변을 히트 프로텍터(Heat protector)로 감싸게 된다.

첨부한 도 4는 상기 히트 프로텍터(20)가 엔진(10)의 일측에 장착된 모습을 도시한 것으로서, 상기 히트 프로텍터(20)는 배기 매니폴드(15) 상면과 측면을 씌우며 엔진(10)의 일측면에 볼트(30)로 고정된다.

그리고, 상기 배기 매니폴드(15)의 일측으로는 볼트(30)가 체결되기 위한 볼트홀이 형성되며, 히트 프로텍터(20)와 배기 매니폴드(15) 간에 소정의 간격이 유지되도록 하기 위한 보스(25)가 돌출 형성된다.

상기 히트 프로텍터(20)의 형상 및 재질은 엔진(10)의 일측에 장착되는 배기 매니폴드(15)의 형상에 따라 각각 다르게 형성되는 것이 일반적이다.

상기 배기 매니폴드(15)를 통과하는 배기가스에 의해 주변 부품이 열해를 입지 않으며, 상기 히트 프로텍터(20) 자체의 내구성을 고려하여 적당한 두께를 가지도록 설계되어야 한다.

상기 엔진(10)이 시동되어 연료가 연소되는 과정에서 발생되는 고온의 열은 실린더블럭과 실린더헤드 및 피스톤 등에 전달되며, 배기 매니폴드(15) 측으로 배출되는 배기가스에도 상당한 온도의 열이 포함된다.

즉, 상기 히트 프로텍터(20)는 배기 매니폴드(15)를 통과하는 고온의 열이 엔진 주변부품에 전달되어 열해를 입히는 것을 방지하게 된다.

그러나, 상기 히트 프로텍터(20)를 고정하는 볼트(30)와 좌면(31)을 통한 열전달에 의해 볼트(30) 체결면 주위의 히트 프로텍터(20)의 온도가 500 ~ 600℃ 이상 상승하게 되는 바, 이 부위는 히트 프로텍터(20)를 배기계에 체결하는 부위로서, 온도가 상승하여 열변형이 발생하여도 볼트(30)의 구속력에 의해 열변형이 자유롭지 않게 되어 그 결과로 열응력이 과도하게 발생함으로써, 크랙이 발생하는 문제점이 있다.

이를 해결하기 위해서, 볼트(30)에 의한 구속력을 줄이고, 열전달량을 줄이 기 위해서 얇은 철사줄을 뭉쳐서 보스 형태로 만든 와이어 메쉬(wire mesh)를 적용하고 있으나, 그 비용이 고가이며, 볼트(30) 체결부마다 사용해야 하므로 조립공수가 증가하게 되고, 그 필요 개수 또한 증가하게 되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 히트 프로텍터를 배기 매니폴드에 체결하는 과정에서 배기 매니폴드의 보스 및 히트 프로텍터가 점접촉되도록 히트 프로텍터의 볼트 체결부에 반경 방향의 굴곡을 형성하는 동시에, 볼트 좌면에 원주 방향의 굴곡을 형성하며, 특히 상기 히트 프로텍터로 열전달이 이루어지는 볼트 몸체부의 직경을 줄여 상기 배기 매니폴드에서 히트 프로텍터로의 열전달량이 저감될 수 있도록 함으로써, 히트 프로텍터의 내구 성능을 향상시킬 수 있는 자동차용 엔진 배기계의 열전달 방지구조를 제공하는데 그 목적이 있다.

이하, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 대해 설명하면 다음과 같다.

본 발명은, 배기 매니폴드의 외측에 형성되는 보스에 볼트 결합되어 배기 매니폴드의 외측을 감싸는 히트 프로텍터가 적용된 자동차용 엔진 배기계의 열전달 방지구조에 있어서,

상기 볼트가 체결되기 위해 형성되는 상기 히트 프로텍터의 관통홀에는 그 내주연의 둘레를 따라 반경 방향으로 굴곡부가 형성된 것을 특징으로 한다.

특히, 상기 관통홀에 체결되는 볼트의 좌면에는 원주 방향으로 굴곡부가 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 볼트는 그 상단부 소정 구간의 직경이 하단부의 직경에 비해 절반으로 축소 형성된 이중 구조인 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 구성에 대해 상세하게 설명하면 다음과 같다.

첨부한 도 1은 본 발명에 따른 자동차용 엔진 배기계의 열전달 방지구조를 나타내는 측단면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 히트 프로텍터에 체결되는 볼트를 나타내는 사시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 볼트 및 히트 프로텍터의 체결상태를 나타내는 사시도이다.

첨부한 도면 중에 표시되는 도면부호 20은 본 발명에 의해 형성되는 히트 프로텍터를 지시하는 것이며, 일부의 도면 부호는 종래의 설명에서 사용된 부호가 인용된다.

상기 히트 프로텍터(20)의 형상은 종래와 동일하게 형성되지만, 그 도중에 볼트(30)가 체결되기 위해 형성되는 관통홀(21)은 그 단면 형상이 라운드 형상의 곡면을 이룰 수 있도록 그 내주연의 둘레를 따라 반경 방향으로 굴곡부(21a)가 형성되어 있다.

이는 배기 매니폴드(15)에서 히트 프로텍터(20)로의 열전달량을 줄이기 위한 것으로서, 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 배기 매니폴드(15)의 열전달로 인해 히트 프로텍터(20)의 온도가 상승해서 열변형이 일어난다고 하더라도 볼트(30) 구속력에 대한 응력이 급격히 증가하지 않게 되도록 하기 위함이다.

그리고, 상기 관통홀(21)에 체결되는 볼트(30)의 좌면(31)에는 원주 방향으로 굴곡부(31a)가 형성되어 있다.

즉, 상기 히트 프로텍터(20)의 관통홀(21)에 형성된 굴곡 방향은 볼트(30)의 중심 방향을 향해 상기 관통홀(21)의 둘레를 따라 형성되어 있는 반면에, 상기 볼트(30)의 좌면(31)에 형성된 굴곡부(31a)의 굴곡 방향은 상기 관통홀(21)에 형성된 굴곡부(21a)의 굴곡 방향과 수직을 이룰 수 있도록 되어 있다.

이는 상기 관통홀(21)의 굴곡부(21a)와 상기 볼트(30) 좌면(31)의 굴곡부(31a)가 서로 면접촉이나 선접촉이 아닌 점접촉을 유도하여 그 접촉면이 최소화될 수 있도록 하기 위함이다.

이와 같이, 상기 히트 프로텍터(20)가 배기 매니폴드(15)에 커버링된 상태에서, 상기 배기 매니폴드(15)의 보스(25)에 볼트(30)를 체결하게 되면, 상기 히트 프로텍터(20)와 배기 매니폴드(15)의 보스(25) 사이의 접촉 관계와, 상기 히트 프로텍터(20)와 볼트(30) 사이의 접촉 관계가 기존의 직접적인 면접촉으로부터 본 발명에 따른 점접촉으로 전환되어 배기 매니폴드(15)로부터의 열전달량이 획기적으로 저감될 수 있게 된다.

한편, 볼트(30)를 통한 열전달량을 줄이기 위해서 볼트(30)의 몸체부(32)를 이중 구조로 하는 바, 배기 매니폴드(15)의 보스(25)와 체결되는 하단부(32b)는 종 전과 마찬가지로 동일한 직경을 갖도록 하고, 상기 보스(25)와 체결되지 않는 상단부(32a)는 그 직경을 절반으로 줄이게 된다.

이는 상기 히트 프로텍터(20)를 고정하는 볼트(30)의 경우, 특별한 응력을 받지 않으므로 그 직경이 줄어들더라도 아무런 문제가 발생하지 않게 되는 반면에, 볼트(30)의 몸체부(32)를 통한 열전달량은 이전 대비 1/4로 저감할 수 있게 된다.

이와 같이, 본 발명에 따른 자동차용 엔진 배기계의 열전달 방지구조에 의하면, 볼트(30)와 히트 프로텍터(20)의 형상 변경을 통해 열전달량을 줄이게 될 경우, 히트 프로텍터(20)의 온도 상승도 막을 수 있는 동시에, 상기 히트 프로텍터(20)에 열변형이 발생하더라도 변형 가능한 공간이 확보되어 열응력의 급격한 상승을 방지할 수 있게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 자동차용 엔진 배기계의 열전달 방지구조에 의하면, 볼트가 적용되는 히트 프로텍터의 볼트 체결부를, 상기 볼트와 점접촉이 이루어지도록 굴곡 형상으로 하여 히트 프로텍터의 온도가 하강되도록 함으로써, 주변 부품의 열해가 저감될 수 있도록 하며, 이로 인해 상기 히트 프로텍터의 내구 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

특히, 값 비싼 와이어 메쉬를 사용하지 않게 되어 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 배기 매니폴드의 외측에 형성되는 보스에 볼트 결합되어 배기 매니폴드의 외측을 감싸는 히트 프로텍터가 적용된 자동차용 엔진 배기계의 열전달 방지구조에 있어서,

   상기 볼트가 체결되기 위해 형성되는 상기 히트 프로텍터의 관통홀에는 그 내주연의 둘레를 따라 반경 방향으로 굴곡부가 형성된 것을 특징으로 하는 자동차용 엔진 배기계의 열전달 방지구조.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 관통홀에 체결되는 볼트의 좌면에는 원주 방향으로 굴곡부가 형성된 것을 특징으로 자동차용 엔진 배기계의 열전달 방지구조.
3. 청구항 1 또는 2에 있어서,

   상기 볼트는 그 상단부 소정 구간의 직경이 하단부의 직경에 비해 절반으로 축소 형성된 이중 구조인 것을 특징으로 하는 자동차용 엔진 배기계의 열전달 방지구조.

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