KR100925929B1 - 엔진 부밍 소음 저감타입 차량의 배기 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 배기 장치는 엔진에 연결되어 외부로 이어지는 배기 파이프(1)상에 엔진 쪽으로부터 순차적으로 촉매 컨버터(2,WCC)와 프론트(Front) 소음기(10), 센터(Center) 소음기(20) 및 메인(Main) 소음기(30)로 구성되고, 상기 프론트(Front) 소음기(10)는 구라스 울로 이루어진 충진재(13)가 구비된 케이스(12)가 배기 파이프(1)를 감싸고, 배기 파이프(1)를 통해 유입된 배기 가스가 다수로 이어져 연결된 인 튜브(14)와 연결 튜브(16) 및 아웃 파이프(18)를 통과하면서, 배기 가스 흐름 방향 변화와 더불어 공명 작용과 흡음 작용 및 간섭·팽창 작용을 일으켜줌에 따라, 배기 가스의 소리 에너지가 열 에너지로 변환시켜 엔진의 발진 배기 부밍 소음을 약 3dB∼4dB 저감할 수 있는 특징이 있게 된다.

부밍소음, 배기, 소음기

Description

엔진 부밍 소음 저감타입 차량의 배기 장치{Engine booming noise decreasing typed exhaust system in vehicle}

본 발명은 차량의 배기 장치에 관한 것으로, 특히 엔진 부밍 소음 저감타입 차량의 배기 장치에 관한 것이다.

일반적으로 배기 장치는 엔진에서 배출되는 배기가스의 온도와 압력을 낮추어 배기 소음을 감소시키고 오염물질을 저하시킨 후, 외부로 배출시켜주는 작용을 한다.

이러한 배기 장치는 배기 가스를 단순히 대기로 배출시키는 작용뿐 아니라, 엔진 출력 상승을 도와 출력 증대된 엔진의 성능 구현을 원활하게 할 수 있도록 하는 작용을 하게 된다.

이와 같은 배기 장치는 통상, 엔진에 장착된 배기 매니폴드에서 이어진 배기 파이프 상에 오염물질과 소음 및 배압을 줄여 주는 각종 장치들이 장착 즉, 엔진 쪽에서부터 WCC와 UCC 타입 촉매를 설치해 오염물질을 저감하고, 이어 센터(Center)소음기와 메인(Main)소음기를 설치해 소음과 배압을 낮춘 후, 테일 파이프를 통해 외부로 배출되도록 구성되어진다.

또한, 폭발음 증대로 인해 큰 배압을 형성하는 고 출력 엔진이 사용됨에 따라, 배기 장치의 성능을 향상하기 위한 다양한 기술이 적용되는데 일례로, 소음기의 경우는 폭발음 증대에 따른 강성과 중량 및 비용을 고려한 최적화된 케이스 두께 설계는 물론, 통과하는 배기 가스에 의한 방사음 저감과 주변부에 대한 최적의 열해 방지 및 대기 배출 소음 저감을 위한 저 배압화를 이루도록 개발되어진다.

하지만 배기 장치의 성능 향상을 위한 기술은 엔진의 연비향상을 위해 다양한 방법과 장치들이 사용됨에 따라 한계성을 갖게 되는데, 일례로 엔진의 작동 RPM 하향이나 아이들(Idle) RPM 하향에 대응해 연비를 향상하기 위한 댐퍼 클러치의 적용은 배기 부밍 소음을 과도하게 증대하게 된다.

이와 같이 ECU와 TCU 및 댐퍼 클러치 등을 적용한 엔진 측 변경 요인은 배기 장치 성능을 저하하는 즉, 아이들 부밍 증대나 배기 발진 부밍 증대를 가져올 수밖에 없고, 이러한 현상을 방지하기 위해 배기 장치 구성 요소 일례로, 테일 파이프 두께를 축소하거나 소음기의 내부 구조 이원화와 같은 추가 적인 설계 변경을 하는 경우, 엔진의 출력 저하는 물론 배기 장치의 원가와 중량을 증가시키는 측면이 있게된다.

이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 것으로, 배기 장치를 이루는 촉매와 소음기의 구성을 변경하여 배기 장치의 설계 변경이 거의 없으면서도, 엔진 발진에 따른 부밍 소음을 보다 중점적으로 저감시킬 수 있도록 함에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 배기 장치를 이루는 소음기를 3중으로 구성하면서, 첫 번째 소음기가 배기 가스 통과 시 공명 작용과 흡음 작용 및 간섭·팽창 작용을 통해 발진 배기 부밍 소음 저감을 중점적으로 구현해, 배기 부밍 소음을 약 3dB∼4dB 저감할 수 있도록 함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 차량의 배기 장치가 엔진에서 발생된 배기 가스를 모아 외부로 배출하도록 설치된 배기 파이프와, 상기 배기 파이프에 장착되면서 엔진 쪽으로 가까이 위치된 촉매 컨버터와, 상기 촉매 컨버터에 간격을 두고 배기 파이프에 장착된 프론트(Front) 소음기와, 상기 프론트(Front) 소음기에 간격을 두고 배기 파이프에 장착되어 소음을 저감하는 센터(Center) 소음기와, 상기 센터(Center) 소음기에 간격을 두고 배기 파이프에 장착되어, 배기 파이프를 빠져나가는 배기 가스의 소음을 저감시키는 메인(Main) 소음기가 설치된 배기장치에 있어서,
상기 프론트(Front) 소음기는 상기 배기 파이프에 장착된 하우징의 안쪽으로 구비된 케이스와, 상기 배기 파이프의 입구에 결합되어 배기가스를 유입시키는 인 튜브와, 배기 파이프를 통해 유입된 배기 가스 흐름 방향을 상기 케이스의 안쪽으로 덧대어진 충진재쪽으로 유도함과 더불어, 유입된 배기 가스가 배기 파이프쪽으로 다시 배출되기 전 팽창되도록 확장되는 공간인 공명실을 형성한 연결 튜브와, 상기 인 튜브에 간격을 두고 배기 파이프쪽으로 연결되는 아웃 파이프로 이루어진 파이프 앗세이 및, 상기 충진재로 감싸인 파이프 앗세이 부위를 감싸도록 덧대어진 커버로 이루어진 것을 특징으로 한다.

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또한, 상기 케이스는 서로 결합되는 상·하 케이스로 이루어지고, 내부로 구비된 충진재를 찍어 눌러주도록 포밍 글로브를 형성하게 된다.

그리고, 상기 파이프 앗세이는 배기 파이프의 입구에 결합되어 후단으로 갈수록 직경이 확장되면서, 배기 가스가 측면으로 배출되도록 개구된 개구홀을 형성한 인 튜브와, 상기 인 튜브에 일단이 결합되어 배기 가스가 유입되어 간섭이 일어나면서 공명실을 형성하도록 직경이 확장됨과 더불어, 배기 가스가 측면으로 배출되도록 개구된 개구홀을 형성한 연결 튜브 및 상기 연결 튜브에 연결되어 배기 파이프쪽에 연결되는 부위가 확장 직경을 형성하는 아웃 파이프로 구성되어진다.

이에 더해, 상기 인 튜브의 끝단 부위는 중앙으로 배기 가스가 통과되는 중앙 흐름 홀을 형성한 플러그가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

이러한 본 발명에 의하면, 통과하는 배기 가스가 내부에서 공명 작용과 흡음 작용 및 간섭·팽창 작용이 이루어지는 소음기를 촉매의 바로 후단으로 설치하고, 이어 순차적으로 2개의 소음기를 더 설치한 배기 장치를 구성함에 따라, 배기 장치의 설계 변경이 거의 없이도 엔진 배기 부밍 소음을 약 3dB∼4dB 저감할 수 있는 효과가 있게 된다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도 1은 본 발명에 따른 엔진 부밍 소음 저감타입 차량의 배기 장치의 구성도를 도시한 것인바, 본 발명에 따른 배기 장치는 엔진 쪽으로 가까이 위치된 촉매 컨버터(2,WCC)를 장착하고, 배기 가스를 외부로 배출하도록 이어진 배기 파이프(1)와, 엔진 쪽에서부터 가까이 위치되도록 상기 배기 파이프(1)상에 순차적으로 장착된 프론트(Front) 소음기(10)와 센터(Center) 소음기(20) 및 메인(Main) 소음기(30)로 구성되어진다.

여기서, 상기 프론트(Front) 소음기(10)는 배기 가스 통과 시 공명 작용과 흡음 작용 및 간섭·팽창 작용을 통해 엔진의 발진 배기 부밍 소음 저감을 중점적으로 구현함에 따라, 배기 부밍 소음을 약 3dB∼4dB 저감할 수 있도록 작용하게 된다.

이를 위해 상기 프론트(Front) 소음기(10)는 전체적인 형상을 이루면서 배기 파이프(1)에 장착된 하우징(11)의 안쪽으로 구비된 케이스(12)와, 배기 파이프(1)를 통해 유입된 배기 가스 흐름 방향을 상기 케이스(12)의 안쪽으로 덧대어진 충진재(13)쪽으로 변화시키면서, 배기 가스를 통과시켜주는 파이프 앗세이 및 상기 충진재(13)로 감싸인 파이프 앗세이 부위를 감싸도록 덧대어진 커버(17)로 구성되어 진다.

이때, 상기 충진재(13)는 구라스 울로 이루어지고, 상기 커버(17)는 스테인레스 울로 이루어진다.

그리고, 상기 케이스(12)는 도 2에 도시된 바와 같이, 배기 파이프(1)에 연결된 인 튜브(14)와 아웃 파이프(18)를 감싸면서 서로 결합되는 상·하 케이스(12a,12b)로 이루어지고, 내부로는 상기 인 튜브(14)와 연결 튜브(16) 및 아웃 파이프(18)를 감싸는 충진재(13)를 찍어 눌러주도록 포밍 글로브(12c)를 형성하게 된다.

이로 인해 상기 케이스(12)는 상·하 케이스(12a,12b)의 결합과 분해 작업 이 보다 용이하게 이루어지고, 상기 상·하 케이스(12a,12b)에 형성된 포밍 글로브(12c)는 인 튜브(14)와 아웃 파이프(18)를 통과하는 배기가스의 온도에 의한 충진재(13)의 팽창과 수축 시 소음을 감소하는 작용을 하게 된다.

이때, 상기 포밍 글로브(12c)는 상·하 케이스(12a,12b)에 서로 간격을 두고 2줄이 형성되어진다.

그리고, 상기 파이프 앗세이는 배기 파이프(1)의 입구에 결합된 인 튜브(14)와, 상기 인 튜브(14)에 일단이 결합된 연결 튜브(16) 및 상기 연결 튜브(16)에 연결되어 출구를 이루면서 배기 파이프(1)와 결합되는 아웃 파이프(18)로 구성되어진다.

이에 더해, 상기 인 튜브(14)의 끝단 부위는 플러그(15)가 더 구비되며, 상기 플러그(15)는 인 튜브(14)를 통과하는 배기 가스의 배출 방향을 변화시켜 주게 된다.

또한, 도 2(나)에 도시된 바와 같이 상기 인 튜브(14)는 배기 가스가 유입되도록 배기 파이프(1)에 연결되는 선단부(14a)와, 상기 선단부(14a)에 비해 작은 직경으로 길게 연장된 연장부(14b) 및 상기 연장부(14b)부위에 뚫려져 배기 가스가 측면으로 배출되도록 하는 배출 홀(14c)로 이루어지다.

그리고, 상기 플러그(15)는 중앙으로 배기 가스가 통과되는 중앙 흐름 홀(15a)을 형성해, 인 튜브(14)의 배출 홀(14c)끝단으로 끼워져 배기 가스를 인 튜브(14)로부터 배출시켜 주게 된다.

이때, 상기 플러그(15)는 인 튜브(14)에 삽입된 후, 용접으로 고정되어진다.

또한, 상기 연결 튜브(16)는 양쪽으로 연결단(16a)이 형성되고, 상기 연결단(16a)을 양 쪽 끝단으로 형성하면서 연결단(16a)에 비해 큰 직경을 갖고 배기 가스가 통과되는 흐름 형성단(16b)으로 이루어지며, 상기 흐름 형성단(16b)의 중앙으로는 배기 가스가 측면으로 배출되도록 개구된 개구 홀(16c)이 형성되어진다.

이때, 상기 개구 홀(16c)은 도 2(가)에 도시된 바와 같이, 작은 직경의 홀이 균등하게 다수로 형성되어진다.

이러한 상기 연결 튜브(16)는 인 튜브(14)와 아웃 파이프(18)가 양쪽으로 형성된 연결단(16a)을 통해 삽입된 후, 인튜브(14)와 아웃 파이프(18)에 각각 용접해 고정하게 된다.

그리고, 상기 아웃 파이프(18)는 배기가스가 통과되는 흐름 유입부(18a)에 일체로 이어지면서, 상기 흐름 유입부(18a)에 비해 큰 직경을 갖고 배기 파이프(1) 에 용접 고정되는 외부 유출구(18b)로 이루어진다.

이하 본 발명의 작용을 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.

본 발명의 배기 장치는 엔진에 연결되어 외부로 이어지는 배기 파이프(1)상에 엔진쪽으로부터 순차적으로 촉매 컨버터(2,WCC)와 프론트(Front) 소음기(10), 센터(Center) 소음기(20) 및 메인(Main) 소음기(30)로 구성되고, 상기 프론트(Front) 소음기(10)는 구라스 울로 이루어진 충진재(13)가 구비된 케이스(12)가 배기 파이프(1)를 감싸고, 배기 파이프(1)를 통해 유입된 배기 가스가 다수로 이어져 연결된 인 튜브(14)와 연결 튜브(16) 및 아웃 파이프(18)를 통과하면서, 배기 가스 흐름 방향 변화와 더불어 공명 작용과 흡음 작용 및 간섭·팽창 작용을 일으켜줌에 따라, 배기 가스의 소리 에너지가 열 에너지로 변환시켜 엔진의 발진 배기 부밍 소음을 약 3dB∼4dB 저감할 수 있는 특징이 있게 된다.

이러한 특징을 갖는 본 발명의 배기 장치는 배기 파이프(1)에 장착된 촉매 컨버터(2,WCC)에 가장 근접되게 위치된 프론트(Front) 소음기(10)를 통해 구현되는데, 이를 위해 상기 프론트(Front) 소음기(10)는 도 2에 도시된 바와 같이 하우징(11)의 안쪽에서 충진재(13)를 구비한 케이스(12)가 배기 파이프(1)를 감싸고, 상기 케이스(12)의 안으로는 배기 가스 흐름 방향을 변화시켜 소리 에너지를 열 에너지로 전환해주도록, 배기 파이프(1)사이를 파이프 앗세이로 연결해 주게 된다.

이와 같은 상기 파이프 앗세이는 전단에서 배기 파이프(1)에 연결된 인 튜브(14)를 이용해 배기 가스를 유입시키고, 후단에서 배기 파이프(1)에 연결된 아웃 파이프(18)를 이용해 배기 가스를 다시 배출시키며, 상기 인 튜브(14)와 아웃 파이프(18)사이로 다수의 개구홀(16c)이 형성되어 원주 방향으로 배기가스를 배출시킴과 더불어, 확장되는 공간을 통해 배기온을 저하시키면서 공명실을 형성하는 연결 튜브(16)로 이루어진다.

이때, 상기 인 튜브(14)의 끝단 부위로는 중앙으로 배기 가스가 통과되는 중앙 흐름 홀(15a)을 형성한 플러그(15)가 더 구비되어진다.

이와 같이 구성된 프론트(Front) 소음기(10)는 배기 가스가 유입된 후 다시 배출되는 과정에서, 공명과 흡음 및 간섭과 같은 복합 작용이 일어나게 되고, 이는 배기 가스의 열 에너지 전환 율을 크게 높여 소음 감소를 높여 주게 된다.

즉, 도 1에 도시된 바와 같이 배기 파이프(1)로 유입된 배기 가스가 인 튜브(14)로 유입되면, 상기 인 튜브(14)에 개구된 배출 홀(14c)을 통해 측면으로 빠져나감과 더불어 끝단에 결합된 플러그(15)의 중앙 흐름 홀(15a)을 통해 빠져나가게 된다.

이때, 상기 인 튜브(14)를 통과하면서 배출 홀(14c)을 통해 배기 가스가 측면으로 빠져나감에 따라 배기 저항이 감소하게 되고, 또한 상기 인 튜브(14)의 선단부(14a)에 비해 직경이 축소되는 연장부(14b)를 지남에 따라 배기 소음도 저감되어지게 된다.

이어, 상기 인 튜브(14)에 결합된 플러그(15)를 통해 배출된 배기 가스는 연결 튜브(16)로 유입된 후, 상기 연결 튜브(16)의 확장된 흐름 형성단(16b)을 통해 퍼져나가면서 배기 온이 저하됨과 더불어, 확장된 흐름 형성단(16b)의 공명실 작용 을 통해 소음이 재차 저하되어진다.

이와 더불어 상기 연결 튜브(16)의 흐름 형성단(16b)에 형성된 다수의 개구된 개구 홀(16c)을 통해 배기 가스가 측면으로 배출되며, 이러한 배기 가스의 배출은 상기 연결 튜브(16)의 흐름 형성단(16b)을 감싼 커버(17)와 충진재(13)쪽으로 유입되어진다.

이와 같이 배기 가스가 스테인레스 울로 이루어진 커버(17)를 통과하고, 이어 구라스 울로 이루어진 충진재(13)를 통과하게 되면, 상기 커버(17)와 충진재(13)의 재질 특성으로 인해 배기 가스의 소리 에너지가 열 에너지로 전환되고, 이는 열 에너지 전환만큼 배기 가스의 소음을 감소시켜 주게 된다.

이때, 상기 커버(17)와 충진재(13)쪽으로 유입되는 배기 가스는 연결 튜브(16)의 흐름 형성단(16b)에 형성된 개구 홀(16c)을 통한 직접 유입과 더불어, 상기 연결 튜브(16)의 확장된 흐름 형성단(16b)의 공명 공간으로 유입되어 서로간 혼합되는 배기 가스 흐름을 통해서도 이루어지게 된다.

또한, 상기 충진재(13)를 감싼 케이스(12)는 배기 가스 열에 의한 충진재(13)의 팽창이나 또는 상대적으로 낮은 온도에 의한 수축 작용이 일어날 때, 상기 충진재(13)를 감싸는 상·하 케이스(12a,12b)에 형성된 포밍 글로브(12c)가 충진재(13)의 변형을 잡아 주게 되고, 이러한 상·하 케이스(12a,12b)의 작용으로 소음을 더 저감시켜 줄 수 있게 된다.

이어, 상기 연결 튜브(16)를 통과한 배기 가스는 연결 튜브(16)에 이어진 아웃 파이프(18)를 통해 배기 파이프(1)쪽으로 배출되는데, 이때 상기 아웃 파이 프(18)는 배출되는 배기 가스의 소음을 저감시켜 주게 된다.

이는, 상기 아웃 파이프(18)가 흐름 유입부(18a)에 일체로 이어지면서 배기 파이프(1)에 용접 고정되는 외부 유출구(18b)의 직경이 확장됨에 따라, 배기 가스가 흐름 유입부(18a)에서 외부 유출구(18b)쪽으로 진행하면서 팽창에 따른 압력 저하가 일어나 소음이 재차 감소된 상태로 배기 파이프(1)쪽으로 배출되어진다.

도 1은 본 발명에 따른 엔진 부밍 소음 저감타입 차량의 배기 장치의 구성도

도 2(가),(나)는 본 발명에 따른 엔진 부밍 소음 저감용 소음기 구성도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 배기 파이프 2 : 촉매 컨버터(WCC)

10 : 프론트(Front) 소음기 11 : 하우징

12 : 케이스 12a,12b : 상·하 케이스

12c : 포밍 글로브 13 : 충진재

14 : 인 튜브 14a : 선단부

14b : 연장부 14c : 배출 홀

15 : 플러그 15a : 중앙 흐름 홀

16 : 연결 튜브 16a : 연결단

16b : 흐름 형성단 16c : 개구 홀

17 : 커버

18 : 아웃 파이프 18a : 흐름 유입부

18b : 외부 유출구

20 : 센터(Center) 소음기

30 : 메인(Main) 소음기

Claims (6)

1. 엔진에서 발생된 배기 가스를 모아 외부로 배출하도록 설치된 배기 파이프(1)와, 상기 배기 파이프(1)에 장착되면서 엔진 쪽으로 가까이 위치된 촉매 컨버터(2,WCC)와, 상기 촉매 컨버터(2,WCC)에 간격을 두고 배기 파이프(1)에 장착된 프론트(Front) 소음기(10)와, 상기 프론트(Front) 소음기(10)에 간격을 두고 배기 파이프(1)에 장착되어 소음을 저감하는 센터(Center) 소음기(20)와, 상기 센터(Center) 소음기(20)에 간격을 두고 배기 파이프(1)에 장착되어, 배기 파이프(1)를 빠져나가는 배기 가스의 소음을 저감시키는 메인(Main) 소음기(30)가 설치된 배기장치에 있어서,

   상기 프론트(Front) 소음기(10)는 상기 배기 파이프(1)에 설치된 하우징(11)의 안쪽으로 구비된 케이스(12)와,

   상기 배기 파이프(1)의 입구에 결합되어 배기가스를 유입시키는 인 튜브(14)와, 배기 파이프(1)를 통해 유입된 배기 가스 흐름 방향을 상기 케이스(12)의 안쪽으로 덧대어진 충진재(13)쪽으로 유도함과 더불어, 유입된 배기 가스가 배기 파이프(1)쪽으로 다시 배출되기 전 팽창되도록 확장되는 공간인 공명실을 형성한 연결 튜브(16)와, 상기 인 튜브(14)에 간격을 두고 배기 파이프(1)쪽으로 연결되는 아웃 파이프(18)로 이루어진 파이프 앗세이 및, 상기 충진재(13)로 감싸인 파이프 앗세이 부위를 감싸도록 덧대어진 커버(17)로 이루어진 것을 특징으로 하는 엔진 부밍 소음 저감타입 차량의 배기 장치.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 충진재(13)는 구라스 울로 이루어지고, 상기 커버(17)는 스테인레스 울로 이루어진 것을 특징으로 하는 엔진 부밍 소음 저감타입 차량의 배기 장치
3. 청구항 1에 있어서, 상기 케이스(12)는 서로 결합되는 상·하 케이스(12a,12b)로 이루어지고, 내부로 구비된 충진재(13)를 찍어 눌러주도록 포밍 글로브(12c)를 형성하는 것을 특징으로 하는 엔진 부밍 소음 저감타입 차량의 배기 장치
4. 청구항 1에 있어서, 상기 인 튜브(14)는 후단쪽 직경이 변화되고 배기 가스가 측면으로 배출되도록 개구된 개구홀(14c)을 형성하고, 상기 연결 튜브(16)에는 배기 가스가 측면으로 배출되도록 개구홀(16c)을 형성하며, 상기 아웃 파이프(18)는 배기 파이프(1)쪽에 연결되는 부위가 확장 직경을 형성하는 것을 특징으로 하는 엔진 부밍 소음 저감타입 차량의 배기 장치
5. 청구항 4에 있어서, 상기 연결 튜브(16)의 개구홀(16c)은 다수로 형성되는 것을 특징으로 하는 엔진 부밍 소음 저감타입 차량의 배기 장치
6. 청구항 4에 있어서, 상기 인 튜브(14)의 끝단 부위는 중앙으로 배기 가스가 통과되는 중앙 흐름 홀(15a)을 형성한 플러그(15)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 엔진 부밍 소음 저감타입 차량의 배기 장치

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