자동차공학과, 자동차정비기능사 등 내연기관 필수과목 자동차기관 요점 27. 배기다기관(exhaust manifold)

27. 배기다기관(exhaust manifold)

배기다기관은 고온·고압가스가 끊임없이 통과하므로 내열성이 큰 주철 등을 사용하
며 실린더에서 배출되는 배기가스를 모아서 소음기로 보내는 곳으로 지나치게 고온이
되는 것을 방지하기 위해 냉각핀을 둔 형식도 있다.

가. 배기 다기관의 효과
배기계통에서는 배기가스의 분출에 의해 흡기다기관의 경우보다 더 큰 압력 진동
이 발생한다. 이 압력파에 의하여 배기행정 후반에 부압이 발생하면 잔류가스가 흡출
된다. 밸브 오버랩이 크면 부압파를 오버랩 기간에 동조시킴으로서 소기 효과를 얻
을 수 있다

(1) 배기가스의 맥동
배기가스의 흐름에는 맥동이 있다. 이 맥동은 다음과 같이 발생한다. 피스톤은 실린
더 내에서 왕복운동을 하고 있지만 배기가스가 배출될 때 즉 배기행정의 마지막은 바로
밸브 오버랩 상태이고, 이 밸브 오버랩상태일 때 배기가스가 실린더 속으로 되돌아간다.
이 배기 가스의 흐름이 맥동이 되며, 더 나아가 배기 소음으로 된다.
이 맥동은 기관의 형식에 따라 밸브 오버랩 기간이 다르기 때문에 각각의 고유 사이
클(주기)를 발생한다. 또한 맥동효과를 이용하여 배기가스를 배출시키지만 이것은 배기
다기관의 길이나 지름 등에 따라 기관의 출력에 큰
영향을 미치므로 그 설계는 매우 중요하다.
따라서 배기효율이 좋은 배기 다기관은 배기가스
가 원활하게 배출되는 것이다. 다(多)실린더의 배기
가스를 한 곳으로 모으는 방법에 있어서 각 실린더
마다 흐르고 있는 배기 맥동을 서로 간섭시켜 보다
강하고 원활한 배기가스의 흐름을 촉진시키는 연구
가 진행되고 있다. 그러나 이 부분은 매우 어렵다.
예를 들어 각 실린더의 배기 다기관 길이를 균일하게 하여 맥동주기를 맞추지 아니
하면 각 실린더의 배기가스가 다른 실린더의 배기 다기관으로 역류하거나 간섭하여 역

효과를 내게 되는데 이것을 배기 간섭이라 한다. 이 배기 간섭을 피하지 않으면 배기가
스가 원활하게 배출되지 않으므로 배기계통 내의 압력, 즉 배압이 높아져 기관의 과열
및 출력 손실을 초래한다.

(2) 배기 맥동의 간섭
배기다기관을 집합하면 맥동의 간섭이 복잡해지며 이것을 체적효율 향상에 이
용하는 것은 매우 어렵게 된다. 자동차용 기관에서 공기 청정기와 소음기는 이들 맥동
에 대한 감쇄 요소로 작동한다.