KR100260215B1 - 배기장치의 머플러 - Google Patents

배기장치의 머플러 Download PDF

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Abstract

본 발명은 배기가스의 충격음을 약화시키고 완화시켜 대기중으로 방출되게하는 배기장치에 관한 것으로서, 제한된 용량내에서 배기소음의 감쇠 효과를 높이고, 유해가스성분(NOx, CO, HC)이 퍼펙트하게 감소되도록 한다. 이를 위하여 바디(11)의 내부 공간이 배플(13)에 의해 적어도 3 이상의 챔버(15,17,19)로 구획되고, 제 1챔버(15)와 연속된 다른챔버(17,19)와의 사이에 연소챔버(21)가 형성되어서, 그 연소챔버의 내부로 확산되고 또한 직접된 배기가스가 소정 압력 이상으로 직접될 때, 압력센서(29)의 시그널을 받아 점화되는 스파크플러그(25)에 의해 2차 연소되도록 한다. 재연소된 배기가스의 산화물과 분진 및 일부 유해가스 성분은 정화수(41)를 거치면서 침전되고, 공명챔버(43)로 확산되며, 제 3 챔버(19)로 보내지는데 이것은 다시 필터에 의해 흡착 및 제거된 후 대기중으로 방출된다. 따라서, 엔트란스 튜브(ET)를 통해 바디의 내부로 유입된 배기가스는 상이한 단면적을 갖는 다수개의 챔버와 연소챔버 및 공명챔버를 거치면서 확산되고 충돌되어 퍼펙트하게 감소된다. 또한, 배기가스 중의 유해 가스성분은 2차적으로 재연소되고, 정화수 및 필터에 의해 재차 제거되므로서 퍼펙트하게 감소된다.
[색인어]
머플러, 챔버, 배기가스, 필터

Description

배기장치의 머플러
본 발명은 차량의 배기장치의 머플러(Muffler)에 관한 것으로, 특히 배기가스의 일부가 머플러의 내부에서 2차 연소되고 정화되어, 배기가스에 함유된 유해 가스성분(NOx, CO, HC)이 퍼펙트하게 저감되도록 하는데 적합하게 이용할 수 있는 배기가스 정화 기능을 갖는 배기장치의 머플러에 관한 것이다.
주지된 바와 같이, 자동차의 배기장치는 연소실에서 배출된 배기가스가 외기로 방출되도록 하는 것으로, 차체의 하부에 설치되며 배기가스의 유해(또는 유독) 가스성분을 산화 및 환원시키고, 배기 맥동음과 배기 손실을 저감시킨다.
이와 같은 배기장치는 엔진의 배기 매니폴드에 연결된 배기파이프와, 그 배기파이프에 연결된 촉매컨버터와, 그 촉매컨버터 뒤쪽에 배기파이프를 통해 연결된 머플러와, 그 머플러의 배기구에 연결된 엔드파이프로 구성된다.
상기한 배기장치들 중에서 머플러의 상세한 구조가 제1도에 잘 표시되어 있다. 머플러는 배기가스의 소음을 감쇠시키고, 배기손실을 저감시키기 위해 하나 또는 둘 이상이 설치될 수 있다.
제1도에서 머플러는 엔진의 연소실에서 배출된 배기가스가 공급되는 흡기관(1)과 그 흡기관(1)이 설치되고 내부에 칸막이(3)가 설치되어 다수의 공간으로 구획된 바디(5)와, 칸막이(3)를 관통하여 설치되고 내부공간을 연결하는 필터파이프(7)와. 상기 바디(5)에 설치되는 배기관으로서의 엔드파이프(9)로 구성된다.
따라서, 상기 머플러는 파이프(1,7,9)들과 칸막이(3) 공간의 단면적 변화에 의해 배기가스의 충격적인 소음을 약한 음파로 변환시키고 감쇠시킨다.
종래 기술에서 설명된 배기장치에 있어서, 머플러의 소음 감쇠작용은 칸막이 공간의 단면적 변화에 의한 충격 반사로 이루어지는데, 종래에는 그 용량이 매우 제한적이기 때문에 배기가스의 강한 충격음을 효과적으로 약화 및 완화시키지 못하는 문제점이 있었다.
또 한편으로는, 종래 기술의 배기장치에 있어서는 배기 매니폴드를 통해 배출된 배기가스가 촉매컨버터를 거치면서 산화 및 환원 촉매에 의해 어느정도 정화되도록 하고 있지만, 엔진의 냉동시에는 농후한 혼합기로 인해 과도한 유해가스 성분이 방출되어, 촉매의 정화효율이 낮고 유해성분이 다량으로 배출되는 문제점이 있었다.
이와 같은 종래기술의 문제점을 해소하기 위한 목적에서 제안된 것으로, 본 발명은 머플러의 제한된 용량내에서 배기소음의 감쇠효과를 높이고, 동시에 배기가스의 재연소 및 정화작용에 의해 유해가스 성분을 퍼펙트하게 감소시킬 수 있도록 한 목적을 갖는다.
제1도는 종래 공지된 배기장치의 머플러를 도시한 단면도.
제2도는 본 발명에 의한 배기장치의 머플러를 도시한 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
11 : 바디 13 : 배플
15 : 제 1챔버 17 : 제2 챔버
19 : 제 3챔버 21 : 연소챔버
23,37,37a : 가이드베인 25 : 스파크플러그
27 : 반구형집적기 29 : 센서
31 : 제어부 39 : 통로
41 : 정화수 43 : 공명챔버
45 : 엔드파이프
상술한 목적을 실현하기 위한 수단으로서, 본 발명이 머플러는 바디의 내부공간이 배플에 의해 구획되어 적어도 3 이상의 챔버로 형성되고, 제 1챔버와 연속된 다른 챔버와의 사이에 연소챔버가 형성되어서, 그 연소챔버의 내부로 확산되고 또한 직접된 배기가스가 소정 압력 이상으로 직접될때 재연소수단에 의해 2차 연소되도록 한 구성으로 이루어진다.
여기서, 재연소수단은 배기가스의 압력을 측정하는 센서와, 그 센서의 시그널을 검출하고 설정된 값과 비교하여 점화신호를 보내는 제어부와, 그 제어부의 시그널을 받아 점화되는 스파크플러그로 구성된다.
재연소수단에 의해 연소된 배기가스의 무해 가스성분과 일부 유해 가스성분은 제 2챔버로 보내지고, 필터에 의해 흡착 및 제거되며 대기중으로 방출된다. 또한, 재연소수단에 의해 연소된 배기가스의 산화물과 분진 및 일부 유해 가스성분은 정화수를 거치면서 침전되고, 공명챔버로 확산되며, 제 3챔버로 보내지고 필터에 의해 흡착 및 제거된 후 대기중으로 방출된다.
따라서, 엔트란스 튜브(entrace tube)를 통해 본 발명의 머플러로 유입된 배기가스는 상이한 단면적을 갖는 다수개의 챔버와 연소챔버 및 공명챔버를 거치면서 확산되고, 충돌되므로서 퍼펙트하게 감소한다. 또한, 배기가스의 유해 가스성분은 재연소수단에 의해 2차적으로 연소되고, 정화수 및 필터에 의해 재차 제거되므로서 퍼펙트하게 감소된다.
이하, 본 발명을 실현하기 위한 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 보다 상세하게 설명한다.
[실시예 1]
제2도는 본 실시예에 관련된 배기장치의 머플러 전체를 도시한 단면도이다.
도면에서 본 실시예의 머플러는 배기가스가 유입되는 엔트란스 튜브(ET)와 연결되고 배기 파이프(EP)를 개재하여 엔진의 배기 매니폴드와 연결된다.
엔진에서 배출된 배기가스는 엔트란스 튜브(ET)를 통해 본 실시예의 머플러로 유입되는데, 그 머플러의 내부공간은 배기가스의 강한 충격음을 효과적으로 확산, 충돌 및 흡수하기 위해 여러칸의 챔버들로 구획된다.
보다 구체적으로, 바디(11)의 내부공간은 배플(13)들에 의해 구획되어, 적어도 3개 이상의 챔버(15,17,19)들로 형성된다. 여기서 제 1챔버(15)와 연속된 다른 챔버(17,19)들과의 사이에는 대략 원추형의 연소챔버(21)가 형성되는데, 엔트란스 튜브(ET)를 통해 제 1챔버(15)로 유입된 배기가스는 그 연소챔버(21)의 내부로 확산되고 집적된다. 이때, 제 1챔버(15)에는 연소챔버(21)로 배기가스의 흐름을 유도하는 가이드베인(23)이 설치된다. 가이드베인(23)에 의해 유도된 배기가스는 구멍(21a)들을 통해 연소챔버(21)의 내부로 화산된다.
연소챔버(21)의 내부로 집적된 배기가스는 소정 압력 이상으로 집적될 때 본 실시예의 재연소수단에 의해 2차적으로 연소된다. 이것은 배기가스의 유해 가스성분을 감쇠하고 그 비중을 낮추어주기 위한 것이다.
이를 위하여, 상기한 재연소수단은 배기가스를 점화 및 폭발시키는 스파크플러그(25)를 포함한다. 스파크플러그(25)는 연소챔버(27)의 상부 중간에 위치되며, 그 연소챔버(21)의 바닥면에는 스파크플러그(25)에 의해 연소된 배기가스의 산화물과 분진이 모여지는 반구형 집적기(27)가 설치된다. 반구형집적기(27)의 하부 중심에는 배기가스의 압력을 측정하여 그 압력이 설정값 이상으로 될 경우, 스파크플러그(25)를 점화시키기 위한 센서(29)가 설치된다. 센서(29)는 연소챔버(21)의 내부로 집적되는 배기가스의 압력을 측정한다. 센서(29)에 의해 측정된 압력신호는 제어부(31)로 보내져 설정값과 비교 및 연산된다. 상기한 배기가스의 압력이 설정값 이상으로 될 경우, 제어부(31)는 점화코일(33)을 통해 배터리(35)의 전원을 스파크플러그(25)로 공급되게 하고, 스파크플러그(25)가 점화되도록 한다. 따라서, 연소챔버(21)에 집적된 배기가스는 재연소된다. 이 경우, 연소챔버(21)를 구성하는 상부 플레이트(21b)는 단연재로 형성된다.
재연소된 배기가스 중에서 비중이 가벼워진 무해 가스성분과 일부 유해 가스성분은 연소챔버(21)의 상,하 위치의 중간에 형성된 구멍(21c)들을 통해 제2챔버(17)로 확산된다. 제 2챔버(17)에는 바디(11)의 둘레에 설치된 활성탄 재질의 필터(35)로 배기가스의 흐름을 유도하기 위한 가이드베인(37)이 설치된다. 가이드 베인(37)에 의해 안내된 배기가스는 구멍(35a)을 통하여 필터(35)로 유입되고, 그 필터(35)를 통하면서 유해 가스성분이 흡착 및 제거된 상태에서 대기중으로 방출된다.
또 한편으로, 재연소수단에 의해 연소된 배기가스 중에서 산화물과 분진 및 일부 유해 가스성분은 반구형집적기(27)에 형성된 통로(39)를 통해 아래쪽으로 배출된다. 반구형집적기(27)의 하부에는 정화수(41)가 설치되고, 통로(39)는 그 정화수(41)의 내부까지 연장된다. 따라서, 배기가스의 산화물과 분진은 침전되고, 유해가스성분을 정화수(41)에 의해 녹아 제거된다.
정화수(41)에 의해 청정화된 배기가스는 다시 상수에 형성된 공명챔버(43)로 확산된다. 또한, 구멍(43a)을 통해 제 3챔버(19)로 확산된다. 제 3챔버(19)에는 바디(11)의 둘레에 설치된 활성탄 재질의 필터(35)로 배기가스의 흐름을 유도하기 위한 가이드베인(37a)이 설치된다. 가이드베인(37a)에 의해 안내된 배기가스는 구멍(35a)을 통하여 필터(35)로 유입되고, 그 필터(35)를 통하면서 유해 가스성분이 흡착 및 제거된 상태에서 대기중으로 방출된다. 또한, 엔드파이프(45)를 통해 방출된다. 물론, 엔드파이프(45)의 내부에는 가이드베인(37b)이 설치될 수 있다.
한편, 정화수(41)가 저장된 탱크(41)와 필터(35)는 실제 차량에 적용될 경우, 오염 물질의 제거를 위해 교환가능하게 설치된다. 또한, 상기한 제 2챔버(17)와 제 3챔버(19) 및 엔드파이프(45)는 구멍(13a)을 통하여 연통된다.
이상에서 설명된 구성들에 의거하여 본 실시예의 작용은 다음과 같다.
엔트란스 튜브(ET)를 통해 유입된 배기가스의 강한 충격음은 제 1챔버(15)에서 확산 되고, 가이드베인(23)에 의해 안내되는 연소챔버(21)로 화산되면서 감쇠된다. 또한, 연소챔버(21)에서 재연소된 배기가스는 제 2챔버(17)로 확산되고, 또한 공명챔버(43) 및 제 3챔버(19)로 확산되면서 감쇠된다. 이에 따라, 배기가스의 소음파는 상이한 단면적을 갖는 다수개의 챔버들(15,17,19), 연소챔버(21) 및 공명챔버(43)를 거치면서 확산되고 충돌되므로서 퍼펙트하게 감소된 상태에서 대기중으로 방출된다. 또 한편으로, 연소챔버(21)로 집적된 배기가스는 스파크플러그(25)의 점화로 인하여 2차 연소되므로서, 유해 가스성분이 감소되고 비중이 최소화된다. 다시, 상기한 배기가스 중에서 무해 가스성분과 일부 유해 가스성분은 제 2챔버(17)를 통과하고, 필터(35)에 의해 퍼펙트하게 흡착 및 제거된 상태에서 대기중으로 방출된다.
또한, 배기가스 중에서 산화물과 분진 및 일부 유해 가스성분은 정화수(41)에 의해 침전되고, 공명챔버(43)와 제 3챔버(19)를 통하여 필터(35)에 의해 퍼펙트하게 흡착 및 제거된 상태에서 대기중으로 방출된다.
이상에서 설명된 실시예를 통하여 알 수 있듯이, 본 발명에 의한 배기장치의 머플러는 종래 기술의 문제점을 실질적으로 해소하고 있다.
부연하여, 본 발명에 의하면 배기가스의 강한 충격음이 상이한 단면적을 갖는 다수의 챔버를 거치면서 확산되고 충돌되어 퍼펙트하게 감쇠되는 효과를 얻을수 있다.
또한, 본 발명에 의하면 가이드베인에 의해 배기가스의 흐름이 원활히 이루어지므로서, 차량의 진동이 감소되고, 배압이 저감되며, 엔진의 출력이 향상되는 효과를 얻을 수 있다.
또 한편으로, 본 발명에 의하면 재연소수단에 의해 배기가스의 유해 가스성분이 2차적으로 연소되고, 정화수 및 필터에 의해 재차 정화되므로서 매연 및 유해 가스성분이 퍼펙트하게 감소되는 효과를 얻을 수 있다.

Claims (3)

  1. 배기가스의 통로인 엔트란스 튜브와 연결되고 배플에 의해 분리되어 내부공간이 적어도 3 이상의 챔버로 구획된 바디와, 상기 배플에 의해 구획된 제 1챔버와 연속된 다른 챔버와의 사이에 형성된 연소챔버와, 그 연소챔버의 내부로 확산되고 또한 집적된 배기가스가 소정 압력 이상으로 집적된 때 그 배기가스를 연소되게 하는 재연소수단과, 재연소된 배기가스가 확산되는 제 2챔버와, 상기 재연소된 배기가스의 산화물과 분진 및 일부 유해 가스성분이 통과하면서 침전되는 정화수와, 상기 정화수를 통과한 배기가스가 확산되는 공명챔버와, 상기 공명챔버를 경유한 배기가스가 도입되는 제 3챔버와, 상기 제 3챔버를 통과한 배기가스의 유해 가스성분이 흡착 및 제거되는 필터를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 배기장치의 머플러.
  2. 제1항에 있어서, 상기 재연소수단은 연소챔버 내부의 배기가스 압력을 측정하는 센서와 그 센서의 시그널을 검출하고 설정된 값과 비교하여 점화신호를 보내는 제어부와, 그 제어부의 시그널에 의해 점화되는 스파크플러그로 구성된 것을 특징으로 하는 배기장치의 머플러.
  3. 제1항에 있어서, 상기 재연소된 산화물과 분진은 반구형집적기로 모여지게 구성된 것을 특징으로 하는 배기장치의 머플러.
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