KR100306437B1 - 자동차 소음 및 매연 감소장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차 소음 및 매연 감소장치에 관한 것으로 매연의 집진에 소요되는 물을 저장하기위한 집수조를 소음기의 본체하방에 일체로 구성함은 물론,

분사되는 물의 분사구일측에 배기가스에 의해 회전하는 팬을 다수 개 장착하여 송풍력에 의한 물 입자의 미립화를 유도하여 매연과 물의 혼합비를 증가시켜 매연절감과 소음감소를 목적으로 창출된 것으로,

상기 자동차 소음 및 매연감소장치(3)는 본체(30)내방으로 인렛파이프(31)와 동일한 직경(d)을 가지며 그 형상이 개략 '⊃'형으로 상,하 직선구간으로는 원반형 저압실(34)을 다수 개 구비하되, 상호 교차되도록 구성한 소음저감부(35)를 수용하고, 상기 소음저감부(35)의 하단 직선부 중심에는 본체(30)하방에 일체로 형성된 집수조(38)에 장착된 수압펌프(39)와 체결되고, 다수의 관통홀(36)이 구비된 분사관(37)을 관통 장착하며, 상기 분사관(37)의 외주연으로는 배기가스에 의해 회전하는 팬(40)이 저압실(34)의 경계부위(a)에 장착되고, 상기 본체(30)와 소음저감부(35)상간에 매연 여과필터(41)가 적층되는 것을 특징으로 한다.

Description

자동차 소음 및 매연 감소장치{Reducing apparatus of noise and noxiousness gas for vehicle}

본 발명은 자동차 소음 및 매연 감소장치에 관한 것으로 더욱 상세하게는 자동차의 엔진 실린더내방에 연소된 혼합기를 배출함과 동시에 폭발음의 저하 및 유해물질의 여과를 위한 자동차의 소음기중,

소음기본체 일측방에 수조와 다수 개의 여과필터를 더 구비하여 배출가스내의 유해물질을 효과적으로 여과함은 물론 배기소음을 최소화하여 환경오염방지와 소음공해를 감소시키기 위함이다.

일반적으로 자동차는 원동기에 의해 육상에서 이동할 목적으로 제작한 용구를 말하며, 크게 섀시(chassis)와 바디(body)로 구성된다.

그 중 섀시는 엔진을 비롯하여 자동차의 구동에 필요한 동력전달장치, 차축 및 현가장치, 조향장치 및 브레이크장치로 이루어지고,

바디는 섀시를 차체와 체결하기위한 프레임과 승객의 탑승이 이루어지는 외장으로 형성된다.

상기와 같이 구성된 자동차는 엔진의 실린내에 유입된 혼합기의 연소에 의한 열에너지를 크랭크샤프트와 각종 동력전달장치를 이용한 기계적에너지로 전환하여 구동력을 얻는 것으로,

상기와 같이 엔진은 내부에서 연소된 혼합기의 연소후 부산물인 연소가스를배출하기위해 일측의 배기매니폴더를 이용하여 자동차의 후방으로 이어지는 배기관을 통해 외부로 배출한다.

상기 배출가스는 고온, 고압의 가스로 연소상태로 그대로 외부에 배출될 경우 급격한 가스의 체적팽창에 의해 엄청난 크기의 폭발음이 유발될 뿐만 아니라, 고온의 배기가스로 인한 화재의 위험성을 항상 내포하고 있었다.

그리하여 상기 배기가스의 폭발음 감소와 온도의 절감을 위해 도 1에서와 같은 자동차용 소음기(muffler;10)를 장착하여 소기의 목적을 달성코자 하였다.

상기 자동차용 소음기(10)는 그 형상이 개략 원통형으로 박형(약 1.2㎜가량)의 평판형부재를 밴딩하여된 것으로, 그 내방으로 다수의 구멍을 천공한 칸막이(11)를 적층구비한다.

상기 소음기(10)내로 유입된 배기가스는 적층된 칸막이(11)에 형성된 구멍을 관통하여 배출관(12)을 통하여 배출되므로 배기가스의 체적이 서서히 팽창하여 압력과 온도가 동시에 저하되어 격렬한 폭음과 고온이 방지된다.

상기와 같은 자동차용 소음기(10)는 본체내방에 장착된 칸막이(11)의 적층형식에 따라 원통형 소음기, 차단판식 소음기, 이젝터식 소음기등으로 분류된다.

하지만, 상기와 같이 칸막이(11)에 형성된 다량의 구멍을 통하여 배기가스의 압력과 온도를 저하시키는 소음기(10)는,

자동차의 고속주행시 발생되는 소음이 다대하여 현격한 승차감저하와 소음공해를 유발함은 물론 장시간이 경과할수록 칸막이(11)에 배기가스에 포함된 매연등이 퇴적되어 환경오염을 초래하는 주요요인으로 작용하였다.

그리하여 상기와 같은 통상적인 자동차용 소음기(10)가 가지는 각종 문제점을 해결하기위해 본원 출원인의 선등록원 특허 제 85663 호의 자동차 소음 및 매연감소장치를 안출하여 사용하여왔으며 이를 간단히 설명하면 다음과 같다.

상기 자동차 소음 및 매연감소장치(20)는 도 2에서와 같이 그 형상을 개략 원통형 본체(20)로 그 내방 일단에 가이드(21)를 설치하고, 상기 소음기(2) 내부에 다수의 구멍이 형성된 나선형 격벽(22)을 구비한다.

상기 나선형 격벽(22)중앙부에는 다수 개의 분사공(23)이 형성된 분사관(24)을 삽입고정하며, 상기 분사관(24)내측으로는 수압펌프와 연결된 물투입구(25)의 개,폐를 제어하는 스프링(26)과 밸브(27)가 수용되고,

상기 소음기(2)의 하측방에는 마개부(28)와 순환통로(29)를 구비한다.

상기와 같이 구성된 자동차 소음 및 매연감소장치(2)는,

자동차 엔진에서 배출되는 고온, 고압의 배기가스가 소음기(2)의 일측으로 유입되면 소음기(2)입구에 형성된 가이드(21)에 의하여 내부로 이송되고,

상기 이송된 배기가스는 나선형 격벽(23)에 형성된 다수의 구멍을 관통하면서 소음이 감소된다.

상기와 같이 소음기(2)내로 배기가스가 유입됨과 동시에 집수조(미도시)에 저장된 수압펌프의 펌핑압력에 의하여 물을 물투입구(25)로 이동시킨다.

상기 수압펌프에서 이동된 물은 수압에 의해 분사관(24)일측에 형성된 밸브(27)를 후방(도면상 좌측)으로 이동시키고, 밸브(27)가 개방됨에 따라 분사관(24)에 형성된 다수 개의 분사공(23)을 통하여 고압의 물이 분사되고,

이 때 소음기(2)내측을 이동중인 고온의 배기가스가 분사된 물과 접촉하여 식혀지면서 배기가스내에 포함된 매연이 물과 함께 침전하여 소음기(2)하측방으로 집적된다.

상기 집수조에 형성된 수압펌프는 자동차의 주행속도와 비례하여 펌핑작용을 수행하므로 배기가스의 배출량과 분사되는 물은 항상 일정한 비율로 혼합하여 매연의 집진을 원활히 한다.

상기와 같은 자동차 소음 및 매연감소장치(2)는 소음과 매연의 동시절감이라는 결정적인 장점에도 불구하고, 그 사용범위가 극히 한정적인 단점을 안고 있었다.

그 이유는 소음기(2)와 분리구성된 집수조와 수압펌프로 인하여 동절기시 자동차의 미사용시 집수조에 저장된 물과 수압펌프가 동결하여 물의 분사가 불가능하여 자동차의 재시동에도 그 작동이 지연되는 것이 주요원인으로 작용하였다.

또한 분사관을 통하여 분사되는 물의 입자가 매연의 입자에 비하여 너무 크게 분사되어 집진효율이 상대적으로 저하되는 문제점을 안고 있었다.

이에 본 발명에서는 상기한 여러 가지 문제점을 해결하기위해 창출된 것으로 매연의 집진에 소요되는 물을 저장하기위한 집수조를 소음기의 본체하방에 일체로 구성함은 물론,

분사되는 물의 분사구일측에 배기가스에 의해 회전하는 팬을 다수 개 장착하여 송풍력에 의한 물 입자의 미립화를 유도하여 매연과 물의 혼합비를 증가시켜 매연절감과 소음감소를 그 목적으로 한다.

도 1은 통상적인 자동차용 소음기를 도시한 단면도,

도 2는 종래 기술이 적용된 자동차 소음 및 매연 감소장치를 도시한 단면도,

도 3은 본 발명이 적용된 자동차 소음 및 매연 감소장치를 도시한 전체 평단면도,

도 4는 본 발명인 자동차 소음 및 매연 감소장치의 정면일부를 단면한 일부파절단면도,

도 5는 본 발명인 자동차 소음 및 매연 감소장치중 일요부인 팬장착부위를 도시한 일부 확대단면도,

도 6은 본 발명의 다른 실시예를 도시한 단면도,

도 7은 본 발명의 사용상태를 도시한 사용상태도.

*도면의 주요 부분에 사용된 부호의 설명*

3;자동차 소음 및 매연감소장치 30;본체

31,32;인/아웃렛 파이프 34;저압실

35;소음저감부 37;분사관

38;집수조 41;여과필터

42;격벽 46;수온센서

이하 첨부되는 도면과 관련하여 본 발명의 구성 및 작용에 대하여 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명이 적용된 자동차 소음 및 매연 감소장치를 도시한 전체 단면도, 도 4는 본 발명인 자동차 소음 및 매연 감소장치의 정면일부를 단면한 일부파절단면도, 도 5는 본 발명인 자동차 소음 및 매연 감소장치중 일요부인 팬장착부위를 도시한 일부 확대단면도, 도 6은 본 발명의 다른 실시예를 도시한 단면도, 도 7은 본 발명의 사용상태를 도시한 사용상태도로서 함께 설명한다.

자동차 엔진에서 연소후 배출되는 고온, 고압의 배기가스의 급격한 체적팽창에 의한 폭발음의 발생억제 및 고온가스의 온도를 저하시키기 위한 자동차 소음 및 매연 감소장치를 구비한다.

상기 자동차 소음 및 매연감소장치(3)는 도 3에서와 같이 그 형상이 개략 원통형 본체(30)로 일측선단으로 배기가스의 흡,배출을 위한 인렛 파이프(31)와 아웃렛 파이프(32)를 구비하며, 그 내벽으로는 스테인레스사를 편조한 흡음재(33)를 전체적으로 도포한다.

상기 소음 및 매연감소장치(3)의 본체(30)내방에는 인렛 파이프(31)를 통해 유입된 고압의 배기가스를 팽창시켜 압력을 저하시키기위해 원반형의 저압실(低壓室;34)이 적층된 소음저감부(35)를 수용한다.

상기 소음저감부(35)는 배기가스 인렛파이프(31)와 동일한 직경(d)을 가지도록 하여 그 형상이 개략 '⊃'형으로 하단 직선부선단을 배기가스 인렛파이프(31)와 연결하고,

상,하 직선구간으로는 원반형 저압실(34)을 다수 개 구비하되 이들이 치차(齒車)의 결합구조와 같이 상호 교차되도록 구성한다.

상기 소음저감부(35)의 하단 직선부 중심에는 다수의 관통홀(36)이 구비된 분사관(37)을 관통수용하며, 상기 분사관(37)은 소음 및 매연감소장치(3)의 본체 (30)하방에 일체로 형성된 집수조(38)에 장착된 수압펌프(39)와 체결된다.

상기 분사관(37)은 저압실(34)의 중심을 관통하도록 장착되며, 그 외주연일측으로는 배기가스에 의해 회전하는 팬(40)이 저압실(34)의 경계부위(a)에 장착되도록한다.

또한 상기 분사관(37)에 형성된 관통홀(36)은 저압실(34)경계부(a)에 장착된 팬(40)의 전,후측(도면상)에 구비되도록 한다.

상기와 같이 원반형의 저압실(34)이 적층된 소음 및 매연감소장치(3)는 본체(30)와 소음저감부(35)상간에 스테인레스 스틸(stainless steel)을 이용한 매연 여과필터(41)를 적층구비한다.

상기와 같은 소음 및 매연감소장치(3)는 본체하방에 형성된 집수조(38)와 소음저감부(35) 및 매연 여과필터(41)상간에 평판형의 격벽(42)을 구비하여 자동차의 진행에 따른 유동현상을 방지한다.

뿐만 아니라, 상기 격벽(42)과 저압실(34)저면에는 분사관(37)을 통해 공급된 물이 다시 집수조(38)로 집적될 수 있도록 다수 개의 배출 회수구(43)를 구비한다.

또한 상기 소음 및 매연감소장치(3)의 본체(30)상측방과 집수조(38)의 일측면등에는 소음 및 매연감소장치(3)내부의 주기적인 세척과 보충수의 공급시 요구되는 물투입구(44) 및 드레인 밸브(45)와,

동절기 집수조(38)내의 수온을 측정하여 수압펌프(39)의 작동여부를 제어하는 수온센서(46)를 집수조(38)하단에 장착한다.

이상과 같이 구성된 본 발명의 작용상태를 종래 구성의 문제점과 비교하여 설명하면 다음과 같다.

자동차 엔진에서 연소된 배기가스는 배기매니폴더를 통하여 소음 및 매연감소장치의 일측선단에 구비된 인렛 파이프(31)에 의해 본체(30)내방으로 유입되고,

유입된 배기가스는 분사관(37)의 외주연에 형성된 팬(40)을 회전시키면 저압실(34)내로 이송하며, 이 때 인렛파이프(31)에 비해 상대적으로 큰 직경의 저압실(34)내부로 인해 배기가스는 압력이 저하하고,

이를 연속적으로 반복하여 최종적으로 아웃렛 파이프(32)를 통해 배출되는 배기가스는 폭발음이 억제된 저소음의 배기소음을 형성한다.

상기 배기가스가 본체(30)내방으로 유입됨과 동시에 집수조(38)에 장착된 수압펌프(39)는 펌핑압을 이용하여 집수조(38)내의 물을 분사관(37)에 형성된 관통홀(36)을 통하여 저압실(34)내로 분사시키며,

상기 관통홀(36)을 통해 분사되는 물은 회전하는 팬(40)의 송풍력에 의해 입자를 미립화하여 배기가스내에 포함된 매연과 혼합하여 저압실(34)저면에 침전한다.

상기 분사된 물과 혼합하여 침전된 매연이외에 배출압에 의해 소음저감부(35)외방으로 토출된 배기가스내의 매연은,

본체(30)와 소음저감부(35)상간에 형성된 스테인레스 스틸재로 형성된 매연 여과필터(41)에 의해 2차적으로 여과할 수 있도록하여 유해물질발생을 억제할 수 있다.

상기 여과필터(41)는 재질을 내식성과 내수성이 강한 스테인레스를 이용하여 내구성증대를 꾀할 수 있도록 하며, 물과 배출가스의 분리를 촉진하여 아웃렛 파이프(32)를 통해 물이 외부로 배출되는 것을 방지하여 물의 회수를 최대화하는 역할을 수행한다.

상기와 같은 재반의 소음 및 매연감소장치의 작용은 자동차의 주행속도에 비례하는데,

자동차의 주행속도가 고속일 경우,

엔진의 회전수가 증가함에 따라 다량의 고온, 고압 배기가스가 소음 및 매연감소장치(3)의 인렛 파이프(31)통하여 본체(30)로 유입되고,

저압실(34) 경계부위(a)에 형성된 팬(40)은 배기가스의 배출압에 의한 회전수가 증가되어 분사되는 물이 강력한 와류에 의해 매연과 혼합성이 향상되어 침전량이 증대될 수 있도록한다.

자동차의 주행속도가 저속일 경우,

엔진을 통한 배기가스의 양이 고속에 비하여 상대적으로 감소함과 동시에 분사관(37)을 통한 물의 분사량도 동시에 감소하고,

또한 배출압이 낮아져 팬(40)의 회전수도 저감되어 와류의 세기도 고속에 비하여 상대적으로 약해진다.

이 처럼 자동차의 진행속도에 따른 팬(40)과 분사되는 물의 양 및 와류의 세기가 제어되어 매연과 물의 혼합비가 고속과 저속에서 항상 일정하게 유지되어 아웃렛 파이프를 통한 최종적인 배기가스내의 매연량은 균일하게 나타난다.

또한 본 발명인 소음 및 매연감소장치(3)는 분사되는 물의 저장과 수압펌프(39)의 장착을 위한 집수조(38)를 본체(30)와 일체로 형성하여,

동절기 자동차의 미사용으로 인한 집수조(38)내의 물이 결빙되더라도 엔진의 기동과 함께 배출되는 고온의 배기가스에 의해 해빙시간이 급격히 단축되어,

종래 집수조가 소음 및 매연감소장치와 분리구성되어 결빙에 의한 재사용시간이 지연되는 문제점을 일소에 해결할 수 있다.

이를 위해서는 집수조(38)일측에 구비된 수온센서(46)가 엔진의 기동과 동시에 물의 온도를 측정하여 일정온도이상이면 수압펌프(39)를 구동시켜 상술한 내용의 작용을 수행하며,

결빙에 의한 일정온도이하일 경우 수온센서(46)가 수압펌프(39)의 구동을 억제하여 펌프(39)의 손상등을 방지한다.

상기와 같이 소음 및 매연감소장치(3)와 집수조(38)가 일체로 형성됨에 따라 배기가스에 의한 본체의 냉각효율을 상승시킬 수 있는 이점도 함께 갖는다.

또한 본 발명은 주기적인 세척을 통한 매연여과성능의 보정을 이룰 수 있는데,

본체(30)의 일측에 형성된 물투입구(44) 및 드레인 밸브(45)를 통하여 고압의 물을 외부로부터 본체(30)내방으로 분사시켜 필터(41)에 착상된 매연과 저압실(34)저면에 응고된 매연등을 세척하여 항상 균일한 매연여과성능을 발휘할 수 있도록 한다.

물론 상기 집수조(38)에는 수위센서를 구비하여 물이 고갈될 경우 수압펌프(39)의 작동을 멈추도록 함은 당연한 것이다.

이상에서 설명한 자동차 소음 및 매연감소장치는 수평형 장치에 대한 설명으로 도 6에서와 같이 그 형성방향을 종방향으로 장착한 상태의 수직형 소음 및 매연감소장치의 사용도 가능한데,

이는 상술한 수평형 소음 및 매연감소장치와 동일한 구성과 작용상태를 나타낸다.

이상과 같이 구성된 본 발명인 자동차 소음 및 매연감소장치는 팬과 적층된 저압실을 이용하여 매연과 소음의 급격한 절감을 이루어 환경오염방지를 도모함은 물론 본체와 일체화된 집수조로 인해 결빙된 물의 해빙시간을 극히 단축시켜 재사용시간을 짧게 할 수 있는 유용한 발명이다.

Claims (3)

1. 자동차 엔진에서 연소후 배출되는 고온, 고압의 배기가스의 급격한 체적팽창에 의한 폭발음의 발생억제 및 고온가스의 온도를 저하시키기 위한 자동차 소음 및 매연 감소장치에 있어서;

   상기 자동차 소음 및 매연감소장치(3)는 그 형상이 개략 원통형 본체(30)로 일측선단으로 배기가스의 흡,배출을 위한 인렛 파이프(31) 및 아웃렛 파이프(32)와 그 내벽으로는 스테인레스사로 편조된 흡음재(33)를 도포하며,

   상기 본체(30)내방으로 인렛파이프(31)와 동일한 직경(d)을 가지며 그 형상이 개략 '⊃'형으로 상,하 직선구간으로는 원반형 저압실(34)을 다수 개 구비하되,

   상기 저압실(34)은 치차(齒車)의 결합구조와 같이 상호 교차되도록 구성한 소음저감부(35)를 수용하고,

   상기 소음저감부(35)의 하단 직선부 중심에는 본체(30)하방에 일체로 형성된 집수조(38)에 장착된 수압펌프(39)와 체결되고, 다수의 관통홀(36)이 구비된 분사관(37)을 관통 장착하며,

   상기 분사관(37)의 외주연으로는 배기가스에 의해 회전하는 팬(40)이 저압실(34)의 경계부위(a)에 장착되고,

   상기 본체(30)와 소음저감부(35)상간에 매연 여과필터(41)가 적층되는 것을 특징으로 하는 자동차 소음 및 매연 감소장치.
2. 제 1 항에 있어서;

   상기 본체(30)와 소음저감부(35)상간에 개재되는 매연여과필터(41)를 스테인레스 스틸재로 구성한 것을 특징으로 하는 자동차 소음 및 매연 감소장치.
3. 제 1 항에 있어서;

   상기 집수조(38)의 일측에는 소음 및 매연감소장치(3)내부의 주기적인 세척과 보충수의 공급시 요구되는 물투입구(44) 및 드레인 밸브(45)와,

   동절기 집수조(38)내의 수온을 측정하여 수압펌프(39)의 작동여부를 제어하는 수온센서(46)를 더 구비한 것을 특징으로 하는 자동차 소음 및 매연 감소장치.