KR100372706B1 - 자동차용 배기 시스템의 소음기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차의 엔진으로부터 발생되어 배기 시스템을 통해 외부로 배출되는 연소 가스의 소음을 저감시키는 소음기에 관한 것이다. 본 발명에 따른 장치는 연소 가스가 유입되는 입구 및 연소 가스가 유출되는 출구를 가지고 연소 가스를 외부로 안내하는 배기관의 중간 일측에 설치되며, 서로 소통되는 다수의 공간들로 그 내부가 구획된 소음기 몸체; 상기 입구를 닫는 닫힘 위치와 상기 입구를 여는 열림 위치 사이에서 회전 가능하도록 상기 몸체의 입구에 설치되며, 닫힘 위치에서 상기 입구의 전후측을 소통시키는 다수의 소통공이 형성된 밸브 부재; 및 엔진의 흡기관과 연결되어 흡기관의 부압에 따라 작동되는 액츄에이터, 및 상기 액츄에이터의 로드의 직선 운동을 상기 밸브 부재의 회전 운동으로 변화시키도록 상기 액츄에이터의 로드와 상기 밸브 부재의 회전축을 연결하는 링크 부재로 구성되되, 엔진의 회전수에 응답하여 상기 밸브 부재를 상기 닫힘 위치와 열림 위치 사이에서 회전되도록 조작하기 위한 조작수단을 포함한다.

Description

자동차용 배기 시스템의 소음기{Silencer for an exhaust system in a motor vehicle}

본 발명은 자동차의 엔진으로부터 발생된 연소 가스를 자동차의 외부로 배출하는 배기 시스템에 관한 것이며, 보다 구체적으로 배출되는 연소 가스의 소음을 저감시키는 소음기에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차의 엔진은 공기와 연료가 혼합된 혼합기가 실린더 내부로 흡입되어 연소되는 것에 의해 작동되며, 이때 발생되는 연소 가스는 배기 시스템에 의해 외부로 배출된다.

배기 시스템은, 도 1에 도시된 바와 같이, 엔진에 설치된 다수의 실린더로부터 배출되는 연소 가스를 한데 모으는 배기 매니폴드(4), 배기 매니폴드에 모아진 연소 가스를 외부로 안내하는 배기 파이프(1), 배출되는 연소 가스 중에 포함된 유해 성분을 정화시키는 촉매 컨버터(2), 및 배기 파이프(1)를 통해 외부로 안내되는 연소 가스의 소음을 저감시키는 소음기(3)를 포함하고 있다. 촉매 컨버터(2)와 소음기(3)는 배기 파이프(1)의 중간에 각각 설치되어 있다.

이중에서, 소음기(3)는 배기 파이프(1)의 직경보다 큰 통 형상을 가지며, 그 내부는 다수의 부재들에 의해 다수의 공간으로 구획되어 있다. 이에 따라, 소음기(3)로 유입된 배기 가스는 다수의 부재들로 구획된 공간을 통과하면서 음파들의 간섭, 압력 변동의 감소, 배기 가스의 온도 저하 등에 의해 점차 그 소음이 제거된다.

그런데, 자동차의 주행 상태, 즉 엔진의 회전수나 부하가 달라짐에 따라 배기 시스템을 통해 배출되는 연소 가스의 압력, 유속 및 온도 등이 상이하게 변화된다. 그렇지만, 상기와 같은 종래의 소음기는 일정한 소음 저감 특성을 가지기 때문에, 엔진의 전 회전수 영역에서 우수한 소음 저감 효과를 나타내지 못한다는 단점이 있다.

즉, 통상의 소음기는 일반적인 주행 상태인 엔진의 중저속 영역에 그 소음 저감 특성을 맞추고 있다. 그 결과, 연소 가스의 압력, 유속 및 온도 등이 상이한 엔진의 고속 영역에서는 소음기의 소음 저감 성능이 현저하게 떨어지는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 점은 감안하여 안출된 것으로, 엔진의 전체 회전수 영역에서 우수한 소음 저감 성능을 얻을 수 있는 자동차용 배기 시스템의 소음기를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 자동차용 배기 시스템을 도시한 사시도.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 소음기의 주요 부분인 밸브부를 도시한 사시도.

도 3a는 도 2에 도시된 밸브가 닫힌 상태를 도시한 소음기의 평단면도.

도 3b는 도 2에 도시된 밸브가 열린 상태를 도시한 소음기의 평단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

32 ; 소음기 몸체 33 ; 입구

34 ; 출구 42 ; 밸브 부재

43 ; 소통공 44 ; 회전축

45 ; 링크 부재 46 ; 액츄에이터

47 ; 로드

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 소음기는 소음기 몸체와, 밸브 부재와, 밸브 조작부를 포함한다.

소음기 몸체는, 연소 가스가 유입되는 입구 및 연소 가스가 유출되는 출구를 가지고 연소 가스를 외부로 안내하는 배기관의 중간 일측에 설치되며, 서로 소통되는 다수의 공간들로 그 내부가 구획된다.

밸브 부재는 입구를 닫는 닫힘 위치와 입구를 여는 열림 위치 사이에서 회전 가능하도록 몸체의 입구에 설치되며, 닫힘 위치에서 상기 입구의 전후측을 소통시키는 다수의 소통공이 형성된다.

밸브 조작부는 엔진의 흡기관과 연결되어 흡기관의 부압에 따라 작동되는 액츄에이터, 및 상기 액츄에이터의 로드의 직선 운동을 상기 밸브 부재의 회전 운동으로 변화시키도록 상기 액츄에이터의 로드와 상기 밸브 부재의 회전축을 연결하는 링크 부재로 구성되되, 엔진의 회전수에 응답하여 상기 밸브 부재를 상기 닫힘 위치와 열림 위치 사이에서 회전되도록 조작한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 자동차용 배기 시스템의 소음기는 상술된 종래의 소음기의 구성에 도 2에 도시된 바와 같은 밸브 부재(41)와 이 밸브 부재(41)를 조작하기 위한 조작부가 추가된 구성을 가지고 있다.

즉, 소음기 몸체(32)는 입구(33)와 출구(34)를 가지고 배기관의 중간 일측에 설치되어 있으며, 몸체(32)의 내부는 서로 소통되는 다수의 공간으로 구획되어 있다.

밸브 부재(42)는 다수의 소통공(43)이 형성된 원판형의 부재이며, 도 3a에 도시된 바와 같이, 소음기 몸체(32)의 입구(33)에 설치되어 있다. 이 밸브 부재(42)는 그 회전축(44)을 중심으로 입구(33)를 닫는 닫힘 위치(도 3a 참조) 및입구(33)를 여는 열림 위치(도 3b 참조) 사이에서 회전될 수 있다. 또한, 밸브 부재(42)의 회전축(44)은 그 일측이 소음기의 외부로 길게 연장되어 있다.

밸브 조작부는 링크 부재(45)와 액츄에이터(46)를 가진다.

링크 부재(45)는 그 일측이 회전축(44)의 외부로 연장된 끝 부분에 고정되어 있다.

액츄에이터(46)는 그 로드(47)의 끝단이 링크 부재(45)의 타측과 연결되어 있다. 따라서, 액츄에이터 로드(47)의 직선 운동은 링크 부재(45)를 통해 회전축(44)으로 전달되어 밸브 부재(42)의 회전 운동으로 변환된다.

바람직하게는, 액츄에이터(46)는 부압 유도관(48)을 통해 엔진 흡기 시스템의 흡기관(미도시)과 연결되며, 흡기관의 부압에 의해 작동된다. 대안적으로, 액츄에이터는 제어부, 바람직하게는 전자제어유닛(Electronic Control Unit, ECU)으로부터 인가되는 신호에 의해 작동될 수도 있다.

한편, 소음기 몸체(32)의 소음 저감 특성은 엔진의 고속 회전 영역에 맞추어 결정된다. 그리고, 밸브 부재(42)의 소통공(43)들의 크기와 수는 엔진의 중저속 회전 영역에서 밸브 부재(42)의 소통공(43)들을 통해 몸체로 유입되는 연소 가스의 압력 상태가 엔진의 고속 회전 영역에 맞추어 결정된 몸체(32)의 소음 저감 특성에 일치하게 변화될 수 있도록 결정된다. 밸브 부재(42)의 직경은 반드시 몸체(32)의 입구(33)의 내경과 일치하는 크기를 가질 필요는 없으며, 그 직경은 소통공(43)들의 크기와 수가 결정될 때 함께 결정될 수 있다.

이에 따라, 통상적인 주행 상태, 즉 엔진의 회전수가 중저속 영역에 있을 때, 밸브 부재(42)는 도 3a에 도시된 바와 같이, 닫힘 위치에 위치된다. 연소 가스는 밸브 부재(42)의 소통공(43) 및 밸브 부재(42)의 외주와 입구(33) 내주 사이의 틈을 통해 몸체(32) 내부로 유입된다. 밸브 부재(42)의 후측에서 연소 가스에는 와류에 의한 역압이 발생된다. 이에 따라 연소 가스의 압력 상태는 엔진 고회전수 영역에 맞추어진 몸체(32)의 소음 저감 특성에 일치하도록 변화된다. 이에 따라 엔진의 중저속 회전수 영역에서 본 발명의 일 실시예에 따른 소음기는 양호한 소음 저감 성능을 나타낼 수 있다.

또한, 엔진의 회전수가 고속 영역, 예를 들어 대략 3000rpm 이상으로 변화되면 흡기관의 부압이 상승되고, 이 부압이 소정치 이상으로 상승되면 액츄에이터(46)가 작동된다. 대안적으로 전자제어 유닛이 채택될 경우, 엔진의 예를 들어 크랭크 각 센서와 같은 회전수 센서로부터 입력되는 값에서 전자 제어 유닛은 엔진의 회전수를 산출하며, 산출된 엔진의 회전수가 소정치 이상, 예를 들어 대략 3000rpm 이상인 경우 액츄에이터(46)에 작동 신호를 인가한다.

액츄에이터(46)의 작동에 의해 액츄에이터(46)의 로드(47)가 직선 운동하면, 이 직선 운동은 링크 부재(45)에 의해 회전축의 회전 운동으로 변환된다. 이에 따라 밸브 부재(42)는 닫힘 위치로부터 열림 위치로 회전된다(도 3b).

밸브 부재(42)가 열림 위치에 있으면, 연소 가스들은 밸브 부재(42)의 소통공(43)들을 통하지 않고 입구(33)를 통해 직접 소음기 몸체(32)의 내부로 유입된다. 소음기 몸체(32)는 엔진의 고회전수 영역에 맞추어 그 소음 저감 특성이 맞추어져 있으므로, 엔진의 고회전수 영역에서도 소음기는 우수한 소음 저감 성능을 나타낼 수 있다.

상기된 바와 같은 본 발명은, 소음기 몸체의 입구에 밸브가 설치되어 엔진의 회전수 영역에 따라 개폐되기 때문에, 엔진의 전 회전수 영역에서 소음기 몸체로 유입되는 연소 가스의 압력 상태가 소음기 몸체의 소음 저감 특성에 맞도록 변화된다. 따라서 엔진의 전 회전수 영역에서 우수한 소음 저감 성능이 발휘되는 효과를 얻을 수 있다.

이상에서는, 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대해서 도시하고 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상술한 실시예에만 한정되는 것은 아니며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경실시할 수 있을 것이다.

Claims (3)

1. 연소 가스가 유입되는 입구 및 연소 가스가 유출되는 출구를 가지고 연소 가스를 외부로 안내하는 배기관의 중간 일측에 설치되며, 서로 소통되는 다수의 공간들로 그 내부가 구획된 소음기 몸체;

   상기 입구를 닫는 닫힘 위치와 상기 입구를 여는 열림 위치 사이에서 회전 가능하도록 상기 몸체의 입구에 설치되며, 닫힘 위치에서 상기 입구의 전후측을 소통시키는 다수의 소통공이 형성된 밸브 부재; 및

   엔진의 흡기관과 연결되어 흡기관의 부압에 따라 작동되는 액츄에이터, 및 상기 액츄에이터의 로드의 직선 운동을 상기 밸브 부재의 회전 운동으로 변화시키도록 상기 액츄에이터의 로드와 상기 밸브 부재의 회전축을 연결하는 링크 부재로 구성되되, 엔진의 회전수에 응답하여 상기 밸브 부재를 상기 닫힘 위치와 열림 위치 사이에서 회전되도록 조작하기 위한 조작수단을 포함하는 자동차용 배기 시스템의 소음기.
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