• 대한기계학회논문집A
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• 제34권7호
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• pp.911-917
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• 2010

본 연구에서는 열적-기계적 주기하중을 받고 있는 엔진 배기매니폴드에 대해서 열응력 해석방법과 열피로수명 예측과정을 제시하였다. 즉, 파손현상이 복잡한 배기시스템의 효율적인 유한요소 모델링 방법과 온도 의존성 재료의 시험결과를 이용한 해석 데이터 구성, 그리고 열사이클 하중에 대한 열응력 및 파손 예측방법을 디젤엔진의 배기매니폴드에 대해서 나타내었다. 일반적으로 배기매니폴드의 파손 취약부에서는 고온영역에서 큰 압축소성변형이 발생하고 냉각시에는 인장의 잔류응력이 나타난다. 따라서 이같은 응력과 변형률의 이력곡선으로부터 소성변형의 진폭 또는 소성에너지의 크기를 얻을 수 있으며 이를 통해서 피로수명을 예측할 수 있다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제18권6호
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• pp.7-13
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• 2010

In this study, we investigated the efficient FE modelling techniques for thermal stress analysis of the exhaust manifold subject to thermo-mechanical cyclic loadings. At first, full engine model was considered to identify the critical locations and their results were compared to failure site shown by the engine bench test. And the equivalent system model was proposed based on the mechanical behavior of the full engine model. The weak areas of both FE models show a good agreement with the experimental crack location. As a result, a simplified modelling methodology was verified to estimate the thermo-mechanical behaviors of the exhaust manifold under thermal shock test condition.

• 한국융합학회논문지
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• 제12권1호
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• pp.199-204
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• 2021

본 연구에서는 엔진 배기 매니폴드 두 가지 모델의 형상을 설계하고 이 모델들에 대한 구조 해석 및 고유진동수 해석을 통하여 강도 및 내구성을 해석하였다. 구조 해석의 결과로서 Model B의 응력과 변형량이 Model A의 최대의 응력과 변형량보다 각각 9배 및 39배 이상으로 상당히 더 크기 때문에 Model A의 강도가 Model B보다 훨씬 더 양호하다고 볼 수 있다. 또한 Model A의 최대 진동수가 Model B의 고유 진동수보다 더 크고 그 최대 변형량은 Model A가 Model B보다 작기 때문에 Model A의 내구성이 Model B보다 더 양호하다는 것을 확인할 수 있다. 본 연구 결과를 이용하면 실제 실험을 하지 않아도 중형 자동차의 배기매니폴드 형상에 따른 내구성을 조사할 수 있다. 또한 소형 자동차의 머플러의 미적인 융합 설계에 도움이 될 수 있다고 보인다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권12호
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• pp.54-61
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• 2018

자동차의 엔진에서 불완전 연소는 유해 배기가스 생성의 주요 원인이다. 따라서 본 연구에서는 자동차 엔진에서 불완전 연소를 방지하고 배출되는 배기가스의 양을 줄이기 위하여 흡기 매니폴드에 가스켓 블레이드를 적용하여 유입되는 공기의 유속 증가에 따른 배기가스의 변화를 해석과 실험을 통하여 고찰하였다. 먼저 3D 유동 해석 프로그램을 사용하여 가스켓 블레이드의 개수와 각도에 따른 유동 해석을 수행하였으며, 해석 결과 가스켓 블레이드를 적용한 흡기 매니폴드 출구에서 공기의 평균 유속은 블레이드 개수가 6개와 $30^{\circ}$각도에서 가장 좋게 나타났다. 해석 결과를 기반으로 무부하 엔진 시뮬레이션 시스템에서 가스켓 블레이드가 배기가스에 미치는 영향을 확인하기 위하여 실험을 진행하였으며 엔진 회전수가 2000 rpm에서 4000 rpm으로 증가함에 따라 배기가스인 HC, CO, NOx는 평균적으로 각각 23.4%, 16.5%, 3.8% 감소하였으며 배기가스의 배출량 감소 효과는 점점 줄어드는 것으로 나타났다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제15권3호
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• pp.160-165
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• 2007

Exhaust manifold is generally subjected to thermal cycle loadings ; at hot condition, large compressive plastic deformations are generated, and at cold condition, tensile stresses are remained in highly deformed critical zones. These phenomena originate from that thermal expansions of the runners are restricted by inlet flange connected to the cylinder head, because the former is less stiff than the latter and, the temperature of the inlet flange is lower than that of the runners. Therefore, due to the repetitions of thermal deformation, leakage problems could be occur between inlet flange and cylinder head. In this study, we obtained pressure distributions along gasket bead lines from the finite element analysis and compared to the test results. It shows a good agreement between numerical and experimental results.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권10호
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• pp.5912-5918
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• 2014

산업이 고도로 발달함으로 인하여 화석연료의 사용이 많아짐으로 인하여 환경문제가 대두되고 있으며, 이에 자동차의 매연에 대한 연구가 필요하다. 일반적으로 공기는 흡기 매니폴드를 통하여 엔진에 흡입된다. 따라서 본 연구에서는 매연증가와 출력저하의 하나의 원인이 되는 카본 퇴적물을 세척하여 노후 된 자동차의 배출가스의 저감과 출력향상, 배기가스 저감량, 출력변화 그리고 공전속도의 안정성을 분석 검토하는데 그 목적이 있다. 흡기 매니폴드 내의 카본을 클리닝하였을 때의 자동차 매연의 발생정도를 검사장비(KD147)를 통하여 분석하였다. 흡기 매니폴드 클리닝으로 매연의 감소효과가 있음을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제31권3호
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• pp.338-343
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• 2007

Thermal deformation of cast iron exhaust manifold for turbo diesel engine is investigated by finite element analysis (FEA). The FE model included the temperature dependent material properties as well as the interactions between exhaust manifold, cylinder head and fasteners. It also considers the sliding behavior of the flanges of exhaust manifold on cylinder head when either expansion or contraction of the exhaust manifold exceeds the fastener pretension. The result of analysis revealed that remarkable thermal deformation along the longitudinal direction. Compressive plastic deformation at high temperature remained tensile stress in manifold and resulted in longitudinal contraction at ambient temperature. The amount of contraction at each fastener position was predicted and compared with experimental results. Analysis results revealed that the model predicted deformation qualitatively, but more elaborated cyclic hardening behavior would be necessary to predict the deformation quantitatively.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제15권1호
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• pp.139-145
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• 2007

This paper presents the low cycle thermal fatigue of the engine exhaust manifold subject to thermomechanical cyclic loadings. The analysis includes the FE model of the exhaust system, temperature dependent material properties, and thermal loadings. The result shows that at an elevated temperature, large compressive plastic deformations are generated, and at a cold condition, tensile stresses are remained in several critical zones of the exhaust manifold. From the repetitions of thermal shock cycles, plastic strain ranges could be estimated by the stabilized stress-strain hysteresis loops. The method was applied to assess the low cycle thermal fatigue for the engine exhaust manifold. It shows a good agreement between numerical and experimental results.

• 한국소성가공학회:학술대회논문집
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• 한국소성가공학회 2008년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.209-212
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• 2008

Hydroforming Technology has been applied to manufacture in various parts of automobile. Especially, Exhaust manifold has been applied to hydroforming method in the foreign advanced automotive company. Exhaust manifold runner is important exhaust parts that heat-resistant and exhaust flow characteristics are requested in the automobile. The purpose of this study is to optimize the manufacturing method of exhaust maniflold runner using FEA and to propose to get a optimization design direction. In addition, Comparative analysis between conventional exhaust maniflold and hydroformed exhaust maniflold has been done in view of weight-saving, manufacturing advantage.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제35권6호
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• pp.779-785
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• 2011

상용 성능 해석 소프트웨어인 GT-POWER를 이용하여 SI 기관의 흡 배기 계통에 관한 모델링을 시도하였다. 흡 배기 계통을 구성하는 주요 요소 중 플레넘 체임버, 배기 매니폴드 및 촉매변환기 각각에 대하여 적용 가능한 여러 모델을 적용하고 흡·배기 계통 주요 지점에서의 압력 변화 등을 측정하고 이를 계산 결과와 비교하여 각 모델의 적용 가능성을 검토하였다.