KR100327606B1 - Muffler device of large sized diesel engine to decrease noise - Google Patents
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Abstract
본 발명의 목적은 각 실린더가 폭발할 때 발생하는 폭발 소음 주파수 감쇠 및 목표로 하는 엔진 회전수에서의 맥동 소음을 효과적으로 감쇠할 수 있는 구조의 대형디젤 엔진용 머플러 장치를 제공하는 데 있으며, 이를 위해 본 발명은 프런트 파이프에 대략 L자를 이루도록 접속되는 머플러 원통과;An object of the present invention is to provide a muffler device for a large diesel engine having a structure capable of effectively attenuating the explosion noise frequency attenuation generated when each cylinder explodes and the pulsation noise at a target engine speed. The present invention includes a muffler cylinder connected to the front pipe to form a substantially L-shaped;
상기 머플러 원통을 구획하며, 프런트 파이프로부터 배기가스가 처음으로 유입되는 제1공간과;A first space defining the muffler cylinder, into which exhaust gas first flows from the front pipe;
상기 제1공간에 유입공을 통하여 연통하며, 레조네이터로서 기능하는 제2공간과;A second space communicating with the first space through an inflow hole and functioning as a resonator;
상기 제2공간 후방에 형성되며 상기 제2공간과는 단절되도록 구획되는 제3공간과;A third space formed behind the second space and partitioned to be disconnected from the second space;
상기 제3공간 후방에 형성되는 제4공간과;A fourth space formed behind the third space;
상기 제1공간과 제4공간을 연통하도록 상기 머플러 원통 상부를 가로질러 설치되는 배기가스 안내 파이프와;An exhaust gas guide pipe disposed across the upper portion of the muffler cylinder to communicate the first space and the fourth space;
상기 제3공간에 연통하도록 상기 배기가스 안내 파이프에 천공되는 복수개의 소공들과;A plurality of holes formed in the exhaust gas guide pipe so as to communicate with the third space;
일단은 상기 제3공간에 연통하도록 접속되고 타단은 상기 제4공간을 관통하여 대기에 개방되는 리어 파이프와;A rear pipe connected at one end to the third space and open at the other end through the fourth space;
상기 제4공간에 연통하도록 상기 리어 파이프에 형성되는 복수개의 소공들과를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.And a plurality of small holes formed in the rear pipe so as to communicate with the fourth space.
Description
본 발명은 배기소음 감쇠를 위한 대형디젤 엔진용 머플러 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a muffler device for a large diesel engine for exhaust noise attenuation.
다실린더 엔진의 경우 실린더 헤드에 접속된 배기매니폴드를 통하여 각 실린더에서 배출되는 배기가스를 한 데 모아 배기파이프로 내보낸다.In the case of a multicylinder engine, the exhaust gas discharged from each cylinder is collected through the exhaust manifold connected to the cylinder head and sent to the exhaust pipe.
이와 같이 배기파이프는 배기매니폴드로부터의 배기가스를 외부로 방출하는 강관으로서 배출되는 배기가스는 고온,고압이므로 이를 그대로 외부로 방출하게 되는 경우 소음이 크게 발생하게 된다.As described above, the exhaust pipe is a steel pipe which discharges the exhaust gas from the exhaust manifold to the outside, and thus the exhaust gas is high temperature and high pressure, and thus, when the exhaust pipe is discharged to the outside as it is, noise is greatly generated.
이때문에 배기파이프의 도중에는 엔진에서 배출되는 배기가스의 온도와 압력을 낮추어 배기 소음을 감쇠시키기 위한 목적으로 머플러 장치를 장착하고 있다.For this reason, the muffler is installed in the middle of an exhaust pipe for the purpose of reducing the temperature and pressure of exhaust gas discharged from an engine, and attenuating exhaust noise.
도 3은 종래 대형디젤 엔진을 장착한 대형디젤용 머플러 장치를 도시한 것으로, 프런트 파이프(21)와 머플러 원통(22)이 대략 L자를 이루고 있어, 프런트 파이프(21)를 통해 머플러 원통(22)의 전방으로 유입되는 배기가스는 제1파이프(23)와 제2파이프(24)를 통해 화살표 흐름과 같이 외부로 배출되도록 구성되어 있다.3 shows a large diesel muffler device equipped with a conventional diesel engine, wherein the front pipe 21 and the muffler cylinder 22 are approximately L-shaped, and the muffler cylinder 22 is formed through the front pipe 21. Exhaust gas flowing into the front of the exhaust pipe is configured to be discharged to the outside through the first pipe 23 and the second pipe 24 as arrow flows.
그러나 상기한 구조의 머플러 장치는 배기 가스의 흐름은 원활하여 엔진 출력에 영향을 주는 배기 배압은 낮으나 각 실린더에서 폭발하면서 발생하는 엔진의 맥동 소음의 감쇠에는 효과적이지 못하다는 문제점이 있었다.However, the muffler device having the above-described structure has a problem that the exhaust gas flows smoothly so that the exhaust back pressure that affects the engine output is low, but it is not effective for damping the pulsation noise of the engine generated by explosion in each cylinder.
이에 본 발명은 상기한 점을 감안하여 제안한 것으로서 그의 목적으로 하는 것은 각 실린더가 폭발할 때 발생하는 폭발 소음 주파수 감쇠 및 목표로 하는 엔진 회전수에서의 맥동 소음을 효과적으로 감쇠할 수 있는 구조의 대형디젤 엔진용 머플러 장치를 제공하는 데 있다.Accordingly, the present invention has been proposed in view of the above, and its object is to provide a large diesel engine having a structure capable of effectively attenuating the blast noise frequency attenuation generated when each cylinder explodes and pulsating noise at a target engine speed. The present invention provides a muffler device for an engine.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 프런트 파이프에 대략 L자를 이루도록 접속되는 머플러 원통과;In order to achieve the above object, the present invention includes a muffler cylinder connected to the front pipe to form a substantially L-shaped;
상기 머플러 원통을 구획하며, 프런트 파이프로부터 배기가스가 처음으로 유입되는 제1공간과;A first space defining the muffler cylinder, into which exhaust gas first flows from the front pipe;
상기 제1공간에 유입공을 통하여 연통하며, 레조네이터로서 기능하는 제2공간과;A second space communicating with the first space through an inflow hole and functioning as a resonator;
상기 제2공간 후방에 형성되며 상기 제2공간과는 단절되도록 구획되는 제3공간과;A third space formed behind the second space and partitioned to be disconnected from the second space;
상기 제3공간 후방에 형성되는 제4공간과;A fourth space formed behind the third space;
상기 제1공간과 제4공간을 연통하도록 상기 머플러 원통 상부를 가로질러 설치되는 배기가스 안내 파이프와;An exhaust gas guide pipe disposed across the upper portion of the muffler cylinder to communicate the first space and the fourth space;
상기 제3공간에 연통하도록 상기 배기가스 안내 파이프에 천공되는 복수개의 소공들과;A plurality of holes formed in the exhaust gas guide pipe so as to communicate with the third space;
일단은 상기 제3공간에 연통하도록 접속되고 타단은 상기 제4공간을 관통하여 대기에 개방되는 리어 파이프와;A rear pipe connected at one end to the third space and open at the other end through the fourth space;
상기 제4공간에 연통하도록 상기 리어 파이프에 형성되는 복수개의 소공들과를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.And a plurality of small holes formed in the rear pipe so as to communicate with the fourth space.
도 1은 본 발명에 의한 배기 소음 감쇠를 위한 대형디젤 엔진용 머플러 장치를 나타내는 도면1 is a view showing a muffler device for a large diesel engine for attenuating exhaust noise according to the present invention.
도 2는 종래 버스용 대형디젤 엔진의 소음 해석 결과를 나타내는 도면2 is a view showing the noise analysis results of a conventional diesel engine for a large bus
도 3은 종래기술3 is a prior art
※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명※ Explanation of codes for main parts of drawing
1 : 프런트 파이프 3 : 머플러 원통1: front pipe 3: muffler cylinder
4 : 소공 6,7,8 : 격벽부재4: small hole 6, 7, 8: partition member
8 : 제1공간 9 : 제2공간(레조네이터)8: 1st space 9: 2nd space (resonator)
10 : 제3공간 11 : 제4공간10: third space 11: fourth space
12 : 유입공 13 : 배기가스 안내 파이프12 inlet hole 13 exhaust gas guide pipe
14 : 소공 15 : 리어 파이프14: small hole 15: rear pipe
16 : 소공16: small hole
이하 본 발명의 구성과 작용을 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, the configuration and operation of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 의한 배기 소음 감쇠를 위한 대형디젤 엔진용 머플러 장치를 나타내는 단면도로서 도면중 부호 1은 프런트 파이프이며 플랜지(2)를 통하여 배기매니폴드측에 접속된다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a cross-sectional view showing a muffler apparatus for a large diesel engine for attenuating exhaust noise according to the present invention, in which 1 is a front pipe and is connected to an exhaust manifold side through a flange 2.
프런트 파이프(1)의 후단에는 대략 L자를 형성하도록 머플러 원통(3)이 접속되고, 프런트 파이프(1)의 후단(1a)은 머플러 원통(3)에 수직방향으로 삽입되어 있으며, 프런트 파이프 후단(1a)에는 복수개의 소공(4)들이 천공되어 있다.The muffler cylinder 3 is connected to the rear end of the front pipe 1 so as to form an approximately L-shape. The rear end 1a of the front pipe 1 is inserted into the muffler cylinder 3 in the vertical direction. A plurality of small holes 4 are drilled in 1a).
상기 머플러 원통(3)은 3개의 격벽부재(5)(6)(7)에 의해 4개의 공간으로 구획되며, 제1공간(8)은 프런트 파이프(1)의 후단(1a)을 수용하고, 격벽부재(5)에 형성된 유입공(12)을 통하여 레조네이터의 기능을 수행하는 제2공간(9)과 연통하고 있다.The muffler cylinder (3) is divided into four spaces by three partition members (5), (6), and the first space (8) accommodates the rear end (1a) of the front pipe (1), It communicates with the 2nd space 9 which performs the function of a resonator through the inflow hole 12 formed in the partition member 5.
제3공간(10)은 제2공간(9) 후방에 형성되며, 격벽부재(6)에 의해 상호 단절되어 있다. 그리고 제4공간(11)은 격벽부재(7)에 의해 제3공간(10) 후방에 위치하며, 제1공간(8)과 제4공간(11)은 배기가스 안내 파이프(13)를 통하여 상호 연통한다.The third space 10 is formed behind the second space 9 and is disconnected from each other by the partition member 6. The fourth space 11 is located behind the third space 10 by the partition member 7, and the first space 8 and the fourth space 11 are mutually connected through the exhaust gas guide pipe 13. Communicate.
배기가스 안내 파이프(13)는 제2 및 제3공간(9)(10)을 가로지르도록 머플러원통(3) 상부측에 형성되며, 제3공간(10)에 노출되어 있는 배기가스 안내파이프(13)의 몸체에는 복수개의 소공(14)들이 천공되어 있다.The exhaust gas guide pipe 13 is formed in the upper side of the muffler cylinder 3 so as to cross the second and third spaces 9 and 10, and the exhaust gas guide pipes exposed to the third space 10 ( A plurality of small holes 14 are bored in the body of 13).
그리고 그 소공(14)들은 제3공간(10)에의 노출부위 전체에 걸쳐 형성하여도 무방하나 노출된 몸체중 대략 전방측 1/2에만 형성하는 것이 바람직하다. 그리고 마지막에 형성되어 있는 제4공간(11)을 리어 파이프(15)가 수평으로 관통하여 지나고 있는바, 리어 파이프(15)의 개방된 선단은 제3공간에 연통하며, 후단은 머플러원통(3)밖으로 돌출 연장되어 대기에 개방되어 있다.The small holes 14 may be formed over the entire exposed portion of the third space 10, but are preferably formed only in the front half of the exposed body. And the rear pipe 15 passes horizontally through the fourth space 11 formed at the end, the open end of the rear pipe 15 communicates with the third space, the rear end is a muffler cylinder (3) It protrudes outward and is open to the atmosphere.
또 제4공간(11)속에 노출되어 있는 리어 파이프(15)의 일부에는 복수개의In addition, a part of the rear pipe 15 exposed in the fourth space 11 has a plurality of
소공(16)들이 천공되어 있다.The pores 16 are perforated.
이하 본 발명의 작용에 대하여 설명한다.Hereinafter, the operation of the present invention will be described.
엔진의 소음은 각 실린더가 폭발할 때 발생하는 폭발소음(Firing noise)이 지배적으로 소음 감쇠의 촛점은 폭발 소음의 주파수 대역인바, 대형디젤 엔진의 경우 소음테스트가 주로 이루어지는 엔진 회전수는 통상 1800rpm 전후이고 대형디젤 엔진의 경우 8 실린더이므로 폭발 소음 주파수는 실험결과 대략 100Hz이다(도 2 참조).The noise of the engine is dominated by the ring noise generated when each cylinder explodes. The focus of noise attenuation is the frequency band of the explosion noise.In the case of large diesel engines, the engine speed at which the noise test is mainly performed is about 1800 rpm. And 8 cylinders for large diesel engines, the explosion noise frequency is approximately 100 Hz (see Fig. 2).
따라서 제2공간(9)인 레조네이터의 소음 감쇠 주파수는 다음 식에 의해 구하여 진다.Therefore, the noise attenuation frequency of the resonator of the second space 9 is obtained by the following equation.
여기서, Sn=πd2/4Here, S n = πd 2/4
Vc=πD2ㆍL/4Vc = πD 2 ㆍ L / 4
d=유입공의 지름d = diameter of inlet hole
D=머플러 원통 지름D = muffler cylinder diameter
L=제2공간의 길이L = length of second space
한편 소음 해석 결과에 따르면 R=0.025 값을 가질 때 엔진 소음을 결정짓는 폭발 소음 감쇠가 효과적인 것으로 알려지고 있으므로 상기 식(1)에 R=0.025를 적용하여 설계하면 머플러 원통(3)의 지름(D), 레조네이터(제2공간)의 유입공(12)의 직경(d)및 레조네이터(9)의 용적을 산출하기 위한 길이(L)를 산정할 수 있다.On the other hand, according to the noise analysis results, it is known that the explosion noise attenuation that determines the engine noise is effective when the value of R = 0.025, so that the diameter of the muffler cylinder (D) is designed by applying R = 0.025 to Equation (1). ), The diameter d of the inflow hole 12 of the resonator (second space) and the length L for calculating the volume of the resonator 9 can be calculated.
이에따라 d:D:L의 바람직한 비는 대략 1:10.4:10.8의 비율로 나타나는바 한가지 실례로 d=25㎜, D=260㎜, L=270㎜로 설계하면 대형디젤 엔진용 머플러 장치로서 실차 적용이 가능하게 된다.Accordingly, the preferred ratio of d: D: L is approximately 1: 10.4: 10.8. For example, d = 25mm, D = 260mm, and L = 270mm can be used as a muffler device for large diesel engines. This becomes possible.
이상에서 설명한 바와같은 본 발명에 의하면 각 실린더가 폭발할 때 발생하는 폭발 소음 주파수 감쇠 및 목표로 하는 엔진 회전수에서의 맥동 소음을 효과적으로 감쇠할 수 있는 것이다.According to the present invention as described above, it is possible to effectively attenuate the explosion noise frequency attenuation generated when each cylinder explodes and the pulsation noise at the target engine speed.
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