KR100435965B1 - 엔진의 운전 조건에 따라 배기유동을 가변시켜 소음을감쇄하는 가변 머플러 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 엔진의 전 운전조건에 반응하여 배기유동을 가변화시킬수 있어 효율적으로 배기소음을 감쇄할 수 있는 가변 머플러를 제공하는 데 있다.

이를위해 본 발명은 배기가스 유입구와 유출구를 통해 배기파이프의 도중에 설치되며, 유입구를 통해 유입된 배기가스를 확산시켜 압력과 온도를 낮추어 배기소음을 감쇄하는 케이스를 구비하는 머플러에 있어서,

상기 케이스의 유출구 전방에는 내측으로 열팽창이 큰 물질로 되는 내측판과, 외측으로 열팽창이 작은 물질로 되는 외측판을 하나로 적층시켜 형성한 바이메탈이 서로 간격을 두고 대향되도록 설치되므로써, 배기가스온도에 반응하여 각각의 바이메탈이 열변형에 의해 휘어져 통로를 가변시키게 되는 것을 특징으로 한다.

Description

엔진의 운전조건에 따라 배기유동을 가변시켜 소음을 감쇄하는 가변 머플러{Changeable muffler}

본 발명은 엔진의 운전조건에 따라 배기유동을 가변시켜 소음을 감쇄하는 가변 머플러에 관한 것이다.

자동차의 배기시스템은 연소의 생성물인 고온·고압의 가스를 안내하여 외부로 배출할 뿐 아니라 그때 발생된 연소음을 감쇄시키는 장치로서의 역활을 하고 있다. 이러한 배기계의 기능은 크게 소음저감과 배압저감으로 나눌 수 있는데 상기한 두가지 기능을 충실하게 만족할 수 있도록 머플러나 파이프의 형상을 최적화하는 설계가 연구되어 오고 있다.

최근에는 소음저감과 배압저감이라는 두가지 요소를 모두 만족시키기 위하여 도 5에 도시하는 것과같은 가변 머플러(Dual mode muffler, 40)가 개발되어 차량의 적용되고 있다.

이는 종래의 경우 머플러 설계가 특정 운전영역, 예를들면 저속 또는 고속등에서 발생하는 특정 소음발생주파수에 맞추어 소음을 감쇄하도록 설계되므로써 다른 운전영역에서의 소음감쇄 효과는 약할수 밖에 없었던데 비하여, 가변 머플러(40)의 경우 머플러 내부의 연통관(41)에 밸브(42)를 설치하여, 배기가스압과 배출량 및 유속이 낮은 엔진의 저속운전시에는 밸브(42)를 닫게되며, 배기가스압과 배출량 및 유속이 높은 엔진의 고속운전시에는 배압을 낮추고 신속히 배기될 수 있도록 밸브(42)를 열도록 하므로써 고정된 배기계의 구조 및 머플러 구조로는 다양한 엔진 rpm 영역에서 효과적인 성능을 발취하기가 쉽지 않았던 단점을 보완하여 밸브(42) 개폐를 통해 2가지의 서로 다른 운전조건을 충족시킬 수 있게 되었던 것이다.

그러나 상기와 같이 밸브(42)를 통해 머플러를 통과하는 배기유동 경로를 바꾸게 되는 방식은 반드시 밸브(42)가 필요하고 실제 엔진이 단순히 저rpm 과 고 rpm 의 두가지 조건으로만 가정하여 조정되도록 되어있어, 엔진의 회전 및 배기량에 민감하게 선형적으로 대응하여 소음을 효과적으로 감쇄할 수는 없다는 점에서 더욱 개선할 여지가 있는 것이라고 하겠다.

이에 본 발명은 상기한 점을 감안하여 제안한 것으로서 그의 목적으로 하는 것은

엔진의 전 운전조건에 반응하여 배기유동을 가변화시킬수 있어 효율적으로 배기소음을 감쇄할 수 있는 가변 머플러를 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은

배기가스 유입구와 유출구를 통해 배기파이프의 도중에 설치되며, 유입구를 통해 유입된 배기가스를 확산시켜 압력과 온도를 낮추어 배기소음을 감쇄하는 케이스를 구비하는 머플러에 있어서,

상기 케이스의 유출구 전방에는 내측으로 열팽창이 큰 물질로 되는 내측판과, 외측으로 열팽창이 작은 물질로 되는 외측판을 하나로 적층시켜 형성한 바이메탈이 서로 간격을 두고 대향되도록 설치되므로써, 배기가스온도에 반응하여 각각의 바이메탈이 열변형에 의해 휘어져 통로를 가변시키게 되는 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명에 의한 가변 머플러의 엔진의 저속운전시의 작동상태를 나타내는 도면

도 2는 본 발명에 의한 가변 머플러의 엔진의 중속운전시의 작동상태를 나타내는 도면

도 3은 본 발명에 의한 가변 머플러의 엔진의 고속운전시의 작동상태를 나타내는 도면

도 4는 본 발명의 바이메탈 확대도

도 5는 종래기술

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 가변 머플러 2 : 케이스

3 : 배기가스 유입구 4 : 배기가스 유출구

5,6 : 내측판 7,8 : 외측판

9,10 : 바이메탈 11 : 내벽면

12,13,14 : 입구

이하 본 발명의 구성을 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 가변 머플러의 엔진의 저속운전시의 작동상태를 나타내는 도면이고, 도 2는 동상 가변 머플러의 엔진의 중속운전시의 작동상태를 낱내는 도면이며, 도 3은 동상 가변 머플러의 엔진의 고속운전시의 작동상태를 나타내는 도면이다. 그리고 도 4는 본 발명의 바이메탈의 확대도이다.

본 발명의 가변 머플러(1)는 큰 내용적을 갖는 케이스(2)를 구비하고 있으며, 그 케이스(2)의 앞뒤에 형성된 배기가스 유입구(3)와 배기가스 유출구(4)를 통해 배기파이프의 도중에 접속되어 있다.

그리고 상기 케이스(2)의 후방인 배기가스 유출구(4)의 전방 입구에는 내측판(5)(6)과 외측판(7)(8)으로 구성된 2장의 얇은 판재가 적층되어 형성된 바이메탈(9)(10)이 서로 일정간격을 두고 대향한채 케이스(2)의 내벽면(11)에 후단이 부착되어 그의 선단이 앞쪽을 향해 외팔보 형태로 돌출하고 있으며, 양측에 대향하는 바이메탈(9)(10) 사이는 배기가스의 배출통로를 형성하게 된다.

상기 바이메탈(9)(10)의 내측판(5)(6)은 열팽창이 큰 물질로 만들어지며, 외측판(7)(8)은 열팽창이 그보다 작은 물질로 만들어져 열을 가할 경우 2개의 판(5)(6),(7)(8)의 열팽창 계수 차이에 따라 바깥쪽으로 휘어져 변형되며, 온도가 내려가면 내측으로 휘어져 변형하게 된다. 여기서 케이스(2)는 직사각형에 가까운 타원형으로 형성되어 있다.

이하 본 발명의 작동에 대하여 설명한다.

엔진의 저속운전시에는 배기가스 압력과 온도가 낮으며, 그 배출량도 적으므로 이때 배출되는 배기가스 온도에 의해 바이메탈(9)(10)이 열변형하여 도 1과 같은 상태가 된다.

즉, 바이메탈(9)(10)의 선단의 입구(12)가 좁게 되어 배기가스는 좁은 입구(12)를 통해 빠져나가면서 저속에서 발생하는 부밍(Booming) 소음의 감쇄가 일어나게 되는 것이다.

그러다가 엔진이 중속으로 구동되면 배기가스의 유속과 온도가 높아지게 되며, 이 온도에 선형적으로 반응하여 바이메탈(9)(10)의 선단이 도 2에서와 같이 바깥쪽으로 좀더 벌어지게 되므로써 입구(13)가 저속시보다 넓어져 배기가스 배출이 좀더 용이해지며, 이때의 배기가스 통과단면적이 중속운전에 적합하기 때문에 중속에서 발생하는 배기소음 주파수 감쇄에 적합하게 대응하게 되는 것이다.

한편, 엔진이 고속으로 운전되면 배기가스 유속과 온도가 크게 높아지게 되며, 이에따라 바이메탈(9)(10)은 열팽창 차이에 의해 크게 휘어져 변형되므로써 도 3과 같은 상태가 된다.

이와같이 바이메탈(9)(10)의 입구가 활짝 열려지게 되면 배기가스가 신속하게 빠져나갈 수 있어 배압을 감소시킬 수 있으며, 고속운전에서의 주소음 발생 원인인 기류음(공기가 빠른 속도로 지나갈때 나는 쇳소리같은 소음)을 저감시키게 되는 것이다.

이상과 같은 본 발명은 머플러내에 배기가스 통과 단면적이 엔진의 운전조건에 따라 선형적으로 가변되어지도록 만드는 바이메탈을 대향되게 배기가스 유출구 전방에 설치하는 것에 의해서, 배기가스의 온도가 낮고 배압영향이 작은 엔진의 저속운전에서는 배기가스 배출 단면적을 축소시켜 저속에서의 배기부밍소음을 감쇄시키게 되는 효과가 있으며, 배기가스온도가 높고 배기유동속도가 큰 엔진의 고속운전시에는 바이메탈이 크게 변형을 일으켜 배기가스 통과 단면적을 확대시키므로써 배기가스의 저항을 낮추어 배압을 저감시키며, 동시에 고속에서 발생하는 기류음을 감쇄시키게 되는 효과가 있는 것이다.

Claims (2)

1. 배기가스 유입구와 유출구를 통해 배기파이프의 도중에 설치되며, 유입구를 통해 유입된 배기가스를 확산시켜 압력과 온도를 낮추어 배기소음을 감쇄하는 케이스를 구비하는 머플러에 있어서,

   상기 케이스의 유출구 전방에는 내측으로 열팽창이 큰 물질로 되는 내측판과, 외측으로 열팽창이 작은 물질로 되는 외측판을 하나로 적층시켜 형성한 바이메탈이 서로 간격을 두고 대향되도록 설치되므로써, 배기가스온도에 반응하여 각각의 바이메탈이 열변형에 의해 휘어져 통로를 가변시키게 되는 것을 특징으로 하는 엔진의 운전조건에 따라 배기유동을 가변시켜 소음을 감쇄하는 가변 머플러.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 케이스는 그의 측단면 형상이 직사각형에 가까운 타원형인 것을 특징으로 하는 엔진의 운전조건에 따라 배기유동을 가변시켜 소음을 감쇄하는 가변 머플러.