다기통의 가스 및 디젤 엔진용 배기관 시스템(EXHAUST PIPE SYSTEM FOR MULTICYLINDER GAS AND DIESEL ENGINE)

(19) 대한민국특허청(KR)
(12) 등록특허공보(B1)
(45) 공고일자 2013년09월09일
(11) 등록번호 10-1305560
(24) 등록일자 2013년09월02일
(51) 국제특허분류(Int. Cl.)
F01N 13/08 (2010.01)
(21) 출원번호 10-2007-0021982
(22) 출원일자 2007년03월06일
심사청구일자 2011년04월22일
(65) 공개번호 10-2007-0094469
(43) 공개일자 2007년09월20일
(30) 우선권주장
10 2006 012365.4-13 2006년03월17일 독일(DE)
(56) 선행기술조사문헌
JP2002371838 A
KR1019910700396 A
KR1020010074478 A
(73) 특허권자
만 디젤 앤 터보 에스이
독일 아우크스부르크 86153 슈타트바흐슈트라쎄 1
(72) 발명자
크리슈틀 헬무트
독일 티에르하우프텐 86672 암 뢰른베르크 1
에거 토마스
독일 아우그스부르크 86157 아르눌프슈트라쎄 45
(뒷면에 계속)
(74) 대리인
신정건, 김태홍
전체 청구항 수 : 총 3 항 심사관 : 황정범
(54) 발명의 명칭 다기통의 가스 및 디젤 엔진용 배기관 시스템
(57) 요 약
본 발명은 다수의 동일하게 형성된 관 부분(1, 2)으로 이루어진 다기통의 가스 및 디젤 엔진용 배기관 시스템에
관한 것이다. 고온 배기 가스가 에너지 손실로부터 가급적 보호되고, 배기관 시스템의 부재들의 상이한 열 팽창
으로 인한 부정적 효과들이 나타나지 않으며, 선행 기술 보다 저렴한 제조가 가능하고, 배기관 시스템이 용이하
고 신속하게 조립될 수 있으며, 서비스 작업시 손상된 관 부분이 간단히 검출되고, 밀봉 문제를 피하면서 용이하
게 교체될 수 있도록, 상기 배기관 시스템을 형성하기 위해, 중앙으로 연장되는 관 부재(6)가 종방향 챔버(7)를
형성하면서 외부 관 부재(12)에 의해 대략 동축으로 둘러싸이도록, 개별 관 부분들(1, 2)이 2중 벽으로
형성되고, 상기 종방향 챔버(7)는 세라믹 폼(cermaic foam)에 의해 주조되며, 상기 관 부분(1, 2)은 각각 내열성
관 커플링 또는 축방향 보상기(11)에 의해 연결되고, 상기 관 커플링 또는 축방향 보상기는 열 팽창에 의한 종방
향 챔버(7)의 폐쇄를 허용한다.
대 표 도 - 도1
등록특허 10-1305560
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(72) 발명자
푀르슈터 미카엘
독일 가블링엔 86456 아슈테른베그 3
호 안드레아스
독일 디도르프 86420 구텐베르크슈트라쎄
등록특허 10-1305560
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특허청구의 범위
청구항 1
동일하게 형성된 다수의 관 부분(1, 2)으로 이루어진 다기통의 가스 및 디젤 엔진용 배기관 시스템으로서,
각각의 관 부분(1, 2)은 실린더(30)용 관 접속부(3, 4)를 포함하고, 상기 각각의 관 부분(1, 2)에 대해 외부 열
절연재가 제공되고,
각각의 관 부분(1, 2)은, 중앙으로 연장되는 관 부재(6)가 종방향 챔버(7)를 형성하면서 외부 관 부재(12)에 의
해 동축으로 둘러싸이도록, 2중 벽으로 형성되고,
상기 종방향 챔버(7)는 세라믹 폼(ceramic foam)으로 이루어진 충전재를 포함하고, 상기 개별 관 부분들(1, 2)
은 열 팽창에 의해 종방향 챔버(7)의 폐쇄할 수 있는 내열성 관 커플링 또는 축방향 보상기(11)에 의해 연결되
고, 상기 종방향 챔버(7)의 폐쇄는 관 커플링 또는 축방향 보상기(11)에 통합된 엔드 플레이트(13)에 의해 이루
어지는 것을 특징으로 하는 다기통의 가스 및 디젤 엔진용 배기관 시스템.
청구항 2
제1항에 있어서, 상기 2중 벽 관 부분(1, 2)은 일체형 주조품으로서 제조되는 것을 특징으로 하는 다기통의 가
스 및 디젤 엔진용 배기관 시스템.
청구항 3
제1항에 있어서, 상기 세라믹 폼의 화학적 조성물은 필요한 경우 무기 충전재를 포함하는 알루미늄 산화물 및
실리콘 산화물 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 다기통의 가스 및 디젤 엔진용 배기관 시스템.
청구항 4
삭제
명 세 서
발명의 상세한 설명
발명의 목적
발명이 속하는 기술 및 그 분야의 종래기술
본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른 다수의 동일하게 형성된 관 부분으로 이루어진 다기통의 가스 및 디젤 엔[0012]
진용 배기관 시스템에 관한 것이다.
DE 38 15 406 A1에는, 관 부재로 형성된 배기관이 추가로 일반적으로 유리 섬유 재료 상의 절연 매트 형태인 외[0013]
부 열 절연재로 덮인, 상기 방식의 배기관 시스템이 공지되어 있다. 배기관은 공지된 바와 같이 실린더 헤드
내부에서 변형 또는 파괴를 일으킬 수 있는 비교적 큰 열 팽창을 하기 때문에, 개별 관 부재들이 플러그 연결에
의해 결합되어, 관 부재의 상대적인 축방향 운동이 가능하다. 이러한 배기관 시스템은 조립 및 분해가 복잡한
데, 그 이유는 배기관이 실린더 헤드 내에 형성되기 때문이다.
출원인의 배기관 시스템에서는 개별 관 부재들이 전술한 플러그 연결보다 더 확실한 팽창 부재, 즉 축방향 및/[0014]
또는 방사방향 보상기에 의해 서로 결합되기 때문에, 가열시 관 부재들이 자유로이 팽창될 수 있다. 상기 개별
관 부재들 및 팽창 부재들은 절연되고, 절연재는 예컨대, 지지 직물로 덮인 석면 천, 알루미늄 박막 및 광물 면
으로 이루어질 수 있다. 배기관은 외부에 대한 케이싱 형태의 하우징으로 덮인다.
이러한 배기관 시스템은 내연기관의 컴팩트한 구조에 대한 요구에 반한다. 배기관의 절연은 효과적이지만, 복[0015]
잡하며 짧은 수명을 갖는다. 또한, 팽창 부재, 소위 팽창 보상기가 배기관 시스템의 중요한 비용 인자가 된다.
방사방향 및 축방향 보상기, 즉 배기 가스 보상기는 예컨대 DE 10 2004 021 799 B3에 개시되어 있다.[0016]
전술한 배기관 시스템의 단점은 명백하다. 부품 다양성이 크고, 적어도 관 접속부의 비교적 복잡한 구조 때문[0017]
에 다수의 열 브릿지가 필요하다.
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또한, 박판으로 이루어진 외부 케이싱의 인터페이스에서 뜨거운 공기의 블로잉 아웃이 항상 가능하다. 또한,[0018]
유리 섬유 재료로 이루어진 절연 매트의 수명도 길지 않고, 유리 섬유 재료는 쉽게 분해된다.
그러나, 열 절연의 요구가 주어진다. 배기관 시스템의 외부 온도는 220℃를 초과하지 않아야 한다. 또한, 절[0019]
연재는 배기관을 통한 누설 시에 오일 및 연료를 밀봉해야 한다. 절연에도 불구하고 배기관은 분해될 수 있어
야 한다. 수년의 수명이 얻어져야 하고 접속부를 포함하는 모든 부품들이 진동에 대한 내성을 가져야 한다.
엔진이 큰 경우, 배기관이 내마모성을 가지며 실린더 헤드의 분해 시에 배기관의 고정이 가능한 것이 바람직하
다.
발명이 이루고자 하는 기술적 과제
본 발명의 과제는 고온 배기 가스가 에너지 손실로부터 가급적 보호되고, 배기관 시스템의 부재들의 상이한 열[0020]
팽창으로 인한 부정적 효과들이 나타나지 않으며, 선행 기술 보다 저렴한 제조가 가능하고, 배기관 시스템이 용
이하고 신속하게 조립될 수 있으며, 서비스 작업시 손상된 관 부분이 간단히 검출되고, 밀봉 문제를 피하면서
용이하게 교체될 수 있도록, 전술한 방식의 배기관 시스템을 형성하는 것이다.
발명의 구성 및 작용
상기 과제는 본 발명에 따라 청구항 1의 특징에 의해 해결된다. 본 발명의 다른 실시예는 종속 청구항의 특징[0021]
에 제시된다.
본 발명에 의해 얻어지는 장점은, 축방향 및 방사방향 운동을 흡수하는 내열성 관 커플링에 의해 확실한 접속[0022]
및 밀봉이 얻어질 수 있음에 따라, 예컨대 DE 10 2004 021 799 B3에 개시된 바와 같은 개별 관 부분들 사이의
열 팽창과 관련하여 비교적 고가의 축방향 보상기가 본 발명에 따른 배기관 시스템에서는 필요하지 않다는 것이
다.
매우 특별한 장점은, 배기관의 절연재의 수명이 구조로 인해 배기관 시스템의 수명과 동일해지고, 지금까지의[0023]
절연재와는 달리 유지 관리가 필요 없다는 것이다. 다른 장점으로는, 선행 기술 보다 짧은 조립 시간, 컴팩트
한 구조 및 깨끗한 엔진 이미지가 있다.
관 부분 내에 통합된 세라믹 폼으로 이루어진 절연층은 배기관 시스템의 외부 벽의 표면 온도를 200℃ 미만으로[0024]
낮춘다.
바람직하게는 배기관 시스템이 박판으로 이루어진 접촉 보호부로 둘러싸임으로써, 상기 영역에서 약 60℃로 강[0025]
하가 이루어진다.
절연 종방향 챔버를 폐쇄하기 위해, 바람직하게는 관 커플링 또는 축방향 보상기 내에 통합된 엔드 플레이트이[0026]
사용됨으로써, 관 부분의, 일체형 주조품의 주조 벽으로서 형성된 관 부재들 사이의 변형 및 그로 인해 발생하
는 응력이 흡수된다.
본 발명의 실시예가 도면에 개략적으로 도시되며 이하에서 상세히 설명된다.[0027]
도 1은 종방향 챔버가 간단한 축방향 보상기에 의해 밀폐된, 본 발명에 따른 다기통 내연기관용 배기관 시스템[0028]
의 부분도를 도시한다.
도 1은 다수의 동일하게 형성된 관 부분들(1, 2)로 이루어진 다기통의 가스 및 디젤 엔진용 배기관 시스템의 일[0029]
부를 도시한다. 각각의 관 부분(1, 2)은 실린더용 관 접속부(3, 4)를 포함한다.
2중 벽의 관 부분들(1, 2)은 각각 여기에 도시되지 않은 통상의 관 커플링에 의해 결합될 수 있는 일체형 주조[0030]
품으로 제조된다.
각각의 관 부분(1, 2)은 중앙으로 연장되는 관 부재(6)를 포함하고, 상기 관 부재(6)는 종방향 챔버(7)의 형성[0031]
하에 외부 관 부재(12)에 의해 대략 동축으로 둘러싸여 있다.
모든 종방향 챔버들(7)은 세라믹 폼 형태의 절연 재료로 이루어진 충전재(8)를 갖는다.[0032]
세라믹 폼은 바람직하게는 무기질의, 발포성 및 경화성 성형재 형태로 금속 산화물 화합물들 특히, 알루미늄 산[0033]
화물 및/또는 실리콘 산화물로 이루어진 혼합물로 이루어진다. 바람직하게는 이러한 세라믹 폼이 99% 알루미늄
- 및 실리콘 산화물 및 1% 상이한 금속 산화물로 이루어질 수 있다.
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그러나, 상이한 금속 산화물로 이루어진 혼합물을 처리하여 만든 과립(顆粒)도 가능하다. 이러한 재료는 예컨[0034]
대 DE 101 50 057 A1에 내화 재료로서 공지되어 있다.
바람직하게는 관 부분들(1, 2)은 박판으로 이루어진 접촉 보호부로 둘러싸인다. 또한, 외부 관 부재(12) 상에[0035]
는 배기관 시스템용 지지 부재가 배치되고, 상기 지지 부재 상에 접촉 보호부가 지지되며 그 자체가 배기관 시
스템의 지지부를 형성한다.
종방향 챔버(7)의 밀폐는 축방향 보상기(11) 내에 통합된 엔드 플레이트(13)에 의해 이루어진다. 관 부분(1,[0036]
2)의 접속 및 밀봉이 관 커플링에 의해 이루어지고 상기 종방향 챔버(7)의 밀폐가 엔드 플레이트에 의해 이루어
지는, 본 발명에 따른 배기관 시스템도 가능하다.
또한, 전술한 것을 기초로, 관 부분(1, 2)의 2개의 종방향 챔버(7) 사이에 단 하나의 관 커플링 또는 축방향 보[0037]
상기가 배치되고, 종방향 챔버(7)의 폐쇄가 종방향 챔버(7)의 각각의 단부면에 있는 슬롯을 가진 횡방향 벽(2
0)에 의해 이루어지며, 상기 벽은 열 팽창에 의해 상기 챔버를 폐쇄하는, 차이점을 가진 본 발명에 따른 배기관
시스템도 가능하다.
도시된 실시예에서, 관 부분(2)은 단부 부품으로서 형성되고, 상기 단부 부품의 단부면은 2중 벽에 의해 폐쇄된[0038]
다. 관 부분(1, 2) 각각은 일체형 주조품 형태의 유닛으로서 제조되고, 중앙으로 연장되는 배기 가스 안내용
관 부재(6), 링형 종방향 챔버(7)를 형성하면서 상기 내부 관 부재(6)를 간격을 두고 동축으로 둘러싸는 외부
관 부재(12), 및 실린더(30)에 접속되는 만곡된 부분의 형태인 실린더 관 접속부(3, 4)로 형성된다.
이로 인해, 축방향으로 배기 가스 및 절연재에 대해 연속하는 채널이 제공된다. 관 부분(1, 2)의 축방향으로[0039]
인접한 단부면들 사이에는 링형 관 커플링 또는 축방향 보상기(11) 및/또는 슬롯을 가진 횡방향 벽(20)이 제공
되므로, 이 지점에는 관 부분의 축방향 및 방사방향으로 주조 벽의 열 팽창을 위한 공간이 제공된다.
발명의 효과
본 발명에 따르면, 고가의 축방향 보상기를 필요로 하지 않고도, 축방향 및 방사방향 운동을 흡수하는 내열성[0040]
관 커플링으로 확실히 접속 및 밀봉할 수 있으며, 더 저렴한 제조가 가능하고, 배기관 시스템이 용이하고 신속
하게 조립될 수 있으며, 서비스 작업시 손상된 관 부분이 간단히 검출되고, 밀봉 문제를 피하면서 용이하게 교
체될 수 있다.
도면의 간단한 설명
도 1은 본 발명에 따른 다기통 내연기관용 배기관 시스템의 부분도.[0001]
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>[0002]
1, 2 : 관 부분[0003]
3, 4 : 접속부[0004]
6, 12 : 관 부재[0005]
7 : 챔버[0006]
8 : 충전재[0007]
11 : 축방향 보상기[0008]
13 : 엔드 플레이트(end plate)[0009]
20 : 횡방향 벽[0010]
30 : 실린더[0011]
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도면
도면1
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