KR100936320B1 - Turbo charger gearing noise decreasing device of exhaust system in diesel engine vehocle - Google Patents
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Abstract
본 발명은 차량 배기 계가 터보 차져와 연결되는 위치에서부터 터보 차져 연동 소음 저감 장치를 구비함에 따라, 터보 차져(2) 구동 시 유동 박리 소음(VORTEX SHEDDING)을 일으키는 소음 원을 차단해 기류 음을 소거함은 물론, 또한 배기 계를 이루면서 터보 차져 커플러(3)와 연결되어 배기 가스를 배출하는 배기 파이프(4)에 장착된 머플러(5)에 글래스 울 타입 흡수 매트(7)를 덧대어, 배기 가스가 머플러(5)를 통과하면서 발생하는 잔류 기류 음도 제거할 수 있는 특징이 있게 된다.According to the present invention, since the vehicle exhaust system is provided with a turbocharger interlocking noise reduction device from a position where the vehicle exhaust system is connected to the turbocharger, the airflow noise is cut off by blocking a noise source causing VORTEX SHEDDING when the turbocharger 2 is driven. In addition, the glass wool type absorbent mat 7 is attached to the muffler 5 mounted on the exhaust pipe 4 which is connected to the turbocharger coupler 3 to exhaust the exhaust gas while forming the exhaust system. There is also a feature that can remove the residual air flow generated while passing through the muffler (5).
배기, 터보차져, 소음 Exhaust, turbocharger, noise
Description
본 발명은 디젤 엔진 차량 배기 계에 관한 것으로, 특히 디젤 엔진 차량 배기 계의 터보 차져 연동 소음 저감 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
일반적으로 배기 장치는 엔진에서 배출되는 배기가스의 온도와 압력을 낮추어 배기 소음을 감소시키고 오염물질을 저하시킨 후, 외부로 배출시켜주는 작용을 한다.In general, the exhaust device reduces the exhaust noise by lowering the temperature and pressure of the exhaust gas discharged from the engine, reduces the pollutants, and then acts to discharge it to the outside.
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.Such an exhaust device not only discharges the exhaust gas into the atmosphere but also serves to increase the engine power to facilitate the performance of the engine with the increased power.
통상적으로, 대형 디젤 엔진 차량은 배기 가스가 터빈을 구동시키고, 그에 따른 컴프레셔를 연동시켜 흡입 공기 량을 증대시켜 주는 터보 차져를 이용하게 되며, 이러한 터보 차져는 엔진의 고 출력 화를 위해 보다 많은 공기 량을 엔진으로 공급하도록 성능을 강화하는 경향이다.Typically, a large diesel engine vehicle uses a turbocharger in which the exhaust gas drives the turbine, thereby linking the compressor to increase the amount of intake air, which is used to provide more air for higher engine power. It is a tendency to enhance the performance to supply the amount to the engine.
하지만 엔진 출력 강화를 위해 터보 차져 성능을 강화시키게 되면, 터보 차져는 부스트(BOOST) 압력을 상승시키도록 터빈과 컴프레셔의 회전수가 상승될 수밖에 없고, 이러한 현상은 배기 측 이음을 발생 특히, 감속 시 배기계 난류 유동으로 인한 터빈 휠(TURBINE WHEEL)의 유동 박리 소음(VORTEX SHEDDING)인However, when turbocharger performance is enhanced to increase engine power, the turbocharger must increase the rotational speed of the turbine and compressor to increase the BOOST pressure, which causes exhaust-side joints, especially when the exhaust system is decelerated. VORTEX SHEDDING of turbine wheels due to turbulent flow
"휘~잉"하는 소음이 약 500Hz ~ 750Hz 영역에서 발생하게 된다. "Wheezing" noise occurs in the range of about 500Hz to 750Hz.
즉, 이러한 터보 차져의 유동 박리 소음은 통상적으로 박스(BOX)형 소음기의 동특성이 약 500Hz ~ 700Hz 대역에서 불리함에 따라, 소음기의 끝단에서도 "휘~잉"하는 소음이 발생하게 된다.That is, the flow separation noise of such a turbocharger is generally disadvantageous in the band (BOX) type silencer in the band of about 500Hz to 700Hz, the noise "Winging" occurs at the end of the silencer.
이를 위해 터보 차져를 보다 고급 사양으로 전환 일례로, 터보차져 타입을 가변식(VARIABLE GEOMETRY T/C)이나 전자식(WASTE GATE T/C)을 적용할 수 있지만, 이는 비용 상승은 물론 엔진 맵핑(Mapping)과 검증에 많은 시간이 소요되는 문제가 있고, 이와 다르게 공명 작용을 하는 레조네이터를 설계하여 배기 파이프에 적용해 소음을 저감할 수 있지만, 이 경우 대형 디젤 엔진에서는 카본(Carbon)이 레조네이터 내부에 퇴적됨에 따라, 내구가 진행될수록 기능이 저하되면서 내구력에서도 취약하게 되는 한계가 있게 된다.For this purpose, the turbocharger can be converted to a more advanced specification. For example, the turbocharger type can be applied to variable (VARIABLE GEOMETRY T / C) or electronic (WASTE GATE T / C). And a resonator with a resonant effect can be designed and applied to the exhaust pipe to reduce noise.However, in a large diesel engine, carbon is deposited inside the resonator. As the durability progresses, there is a limit that becomes weak even in durability as the function decreases.
이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 것으로, 디젤 엔진에서 사용되는 터보 차져를 구성하는 터빈 하우징과 터보 커플러 사이에 오리피스(Orifice)를 개재해, 터보 차져 구동 시 유동 박리 소음(VORTEX SHEDDING)을 일으키는 소음 원을 차단함과 더불어, 터보 차져를 통과한 배기 가스가 유입되는 소음기에 흡 차음 재를 적용해 잔류 기류 음도 제거함을 목적으로 한다.Accordingly, the present invention has been made in view of the above-mentioned matters, and through the orifice between the turbine housing and the turbo coupler constituting the turbocharger used in the diesel engine, the flow separation noise during the turbocharger driving (VORTEX SHEDDING) In addition to blocking the source of noise, the sound absorber is applied to the silencer to which exhaust gas flows through the turbocharger to remove residual airflow.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 디젤 엔진 차량 배기 계의 터보 차져 연동 소음 저감 장치가 에어클리너를 거친 외기를 압축하는 터보 차져에 연결되어져, 배기 가스를 배기 파이프 쪽으로 유도해주는 터보 차져 커플러 쪽에 오리피스 작용을 하는 흐름 유도 부재를 구비하고, The present invention for achieving the above object, the turbocharger interlocked noise reduction device of the diesel engine vehicle exhaust system is connected to the turbocharger for compressing the outside air through the air cleaner, the turbocharger coupler for inducing the exhaust gas toward the exhaust pipe A flow guide member having an orifice action on the side;
배기 가스가 통과할 때 기류 소음을 흡수하는 흡수 매트가 부착된 머플러가 상기 터보 차져 커플러에 연결되어, 배기 가스를 외부로 배출하는 배기 파이프 상에 설치되어진 것을 특징으로 한다.A muffler having an absorbent mat for absorbing airflow noise when the exhaust gas passes is connected to the turbocharger coupler, and is provided on an exhaust pipe for discharging the exhaust gas to the outside.
그리고, 상기 흐름 유도 부재는 터보 차져 커플러의 선단 플랜지가 형성하는 입구 부위를 가리는 바디와, 상기 바디의 중앙으로 뚫려 배기 가스가 통과하는 중앙 홀 및 상기 바디를 선단 플랜지에 고정하도록 돌출된 고정 단으로 이루어진다. The flow guide member includes a body covering an inlet portion formed by the front flange of the turbocharger coupler, a central hole through which exhaust gas passes through the center of the body, and a fixed end protruding to fix the body to the front flange. Is done.
이와 달리 상기 흐름 유도 부재는 터보 차져 커플러의 입구 부위를 이루는 선단 플랜지에 일체로 형성되어 입구 부위를 차폐하면서, 차폐된 중앙 부위로 큰 홀을 뚫어 배기 가스가 통과되도록 형성된다.On the contrary, the flow guide member is integrally formed at the front flange forming the inlet portion of the turbocharger coupler, and shields the inlet portion, and forms a large hole through the shielded central portion so that the exhaust gas passes.
이러한 본 발명에 의하면, 과급기인 터보 차져를 배기 가스를 지나 배기 계 쪽으로 유도하도록 터빈 하우징에 이어진 터보 커플러부위로 오리피스(Orifice)가 설치됨에 따라, 터보 차져 내부에서 유동 박리 소음(VORTEX SHEDDING)을 일으키는 소음원을 차단해 약 3dB 소음을 저감할 뿐만 아니라, 배기 가스가 통과하는 소음기에 구비된 흡 차음재를 통한 잔류 기류 음 제거로 약 5dB 소음을 저감할 수 있는 효과가 있게 된다.According to the present invention, as the orifice is installed in the turbo coupler portion connected to the turbine housing to guide the turbocharger, which is the supercharger, through the exhaust gas and toward the exhaust system, it generates VORTEX SHEDDING inside the turbocharger. Not only reduces the noise source by about 3dB, but also reduces the noise of about 5dB by removing residual airflow through the sound absorbing and insulating material provided in the silencer through which exhaust gas passes.
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.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Since the exemplary embodiments of the present invention may be embodied in various different forms, one of ordinary skill in the art to which the present invention pertains may be described herein. It is not limited to the Example to make.
도 1은 본 발명에 따른 디젤 엔진 차량 배기 계의 터보 차져 연동 소음 저감 장치의 구성도를 도시한 것인바, 본 발명의 터보 차져 연동 소음 저감 장치는 에어클리너를 거쳐 엔진 흡기 측으로 유입되는 신선한 외기 흐름 통로에 부압을 형성하도록 배기 매니폴드(1)상에 장착된 터보 차져(2)와, 상기 터보 차져(2)를 이루면서 배기 가스에 의해 구동되는 터빈(Turbine)측으로 연결된 터보 차져 커플러(3), 배기 파이프(4)쪽으로 연결되는 상기 터보 차져 커플러(3)의 입구 부위로 구비되어진 흐름 유도 부재(6) 및 상기 배기 파이프(4)에 장착되어 배기 가스가 통과하는 머플 러(5)부위에 구비되어, 배기 가스의 소음을 저감하는 흡수 매트(7)로 구성되어진다.1 is a block diagram of the turbocharger interlocked noise reduction device of the diesel engine vehicle exhaust system according to the present invention, the turbocharger interlocked noise reduction device of the present invention is a fresh air flow flowing into the engine intake side through the air cleaner A
여기서, 상기 터보 차져(2)는 신선한 외기가 유입되는 통로 부위로 위치된 컴프레셔를 통해 외기를 압축하고, 배기 가스 통로 부위로 위치된 터빈이 배기 가스오 구동되어 컴프레셔를 함께 회전시켜 주는 방식으로, 통상적인 터보 차쳐와 동일한 구성이다.Here, the
그리고, 상기 흐름 유도 부재(6)는 터보 차져(2)의 터빈측으로 연결된 터보 차져 커플러(3)의 입구 부위로 설치되는 원형 형상으로 이루어지는데, 이는 도 2에 도시된 바와 같이 터보 차져 커플러(3)의 선단 플랜지(3a)가 형성하는 입구 부위를 가리는 바디(6a)와, 상기 바디(6a)의 중앙으로 뚫려 배기 가스가 통과하는 중앙 홀(6b) 및 상기 바디(6a)를 선단 플랜지(3a)에 고정하도록 돌출된 고정 단(6c)으로 이루어진다.In addition, the
여기서, 상기 고정 단(6c)은 볼트나 스크류가 관통하도록 홀이 뚫린 부위를 형성하면서, 바디(6a)로부터 등 간격으로 돌출되어진다.Here, the
또한, 상기 터보 차져 커플러(3)의 선단 플랜지(3a)는 터보 차져(2)쪽으로 볼트/너트 결합되어진다.In addition, the
한편, 터보 차져(2)의 터빈측으로 연결된 터보 차져 커플러(3)의 입구 부위로 설치된 흐름 유도 부재는 다양한 방식과 구조로 형성될 수 있는데, 일례로 도 3에 도시된 바와 같이 터보 차져 커플러(3)의 입구 부위를 이루는 선단 플랜지(3a)에 일체로 형성되는 구조를 갖는 흐름 유도 부재(6')로 이루어 질 수 있게 된다.On the other hand, the flow guide member provided to the inlet portion of the turbocharger coupler (3) connected to the turbine side of the turbocharger (2) can be formed in various ways and structures, for example, as shown in Figure 3 turbocharger coupler (3) It can be made of a flow guide member (6 ') having a structure formed integrally with the front flange (3a) forming an inlet portion of the).
즉, 상기 흐름 유도 부재(6')가 터보 차져 커플러(3)의 입구 부위를 막아주도록 선단 플랜지(3a)에 일체로 형성되고, 차단된 입구 부위의 중앙으로 큰 홀을 뚫어주어, 터보 차져(2)를 통과한 배기 가스가 통과되어 터보 차져 커플러(3)쪽으로 배출되도록 이루어지게 된다.That is, the flow guide member 6 'is integrally formed in the
또한, 상기 터보 차져 커플러(3)에 연결되어진 배기 파이프(4)에 장착된 머플러(5)에서 소음이 방출되는 위치로 덧대어진 흡수 매트(7)는 글래스 울(Glass Wool)로 이루어져, 머플러(5)형상을 따라 부착되어진다.In addition, the
이와 같이 본 발명은 차량 배기 계가 터보 차져와 연결되는 위치에서부터 터보 차져 연동 소음 저감 장치를 구비함에 따라, 터보 차져(2) 구동 시 유동 박리 소음(VORTEX SHEDDING)을 일으키는 소음원을 차단해 기류 음을 소거함은 물론, 또한 배기 계를 이루면서 터보 차져 커플러(3)와 연결되어 배기 가스를 배출하는 배기 파이프(4)에 장착된 머플러(5)에 글래스 울 타입 흡수 매트(7)를 덧대어, 배기 가스가 머플러(5)를 통과하면서 발생하는 잔류 기류 음도 제거할 수 있는 특징이 있게 된다.Thus, according to the present invention, since the vehicle exhaust system is provided with a turbocharger interlocked noise reduction device from a position where the vehicle exhaust system is connected to the turbocharger, the airflow noise is canceled by blocking a noise source causing VORTEX SHEDDING when the
이를 위해 본 발명의 배기 계는 도 1에 도시된 바와 같이, 에어클리너를 거친 외기를 압축하는 터보 차져(2)에 연결되어져, 배기 가스를 배기 파이프(4)쪽으로 유도해주는 터보 차져 커플러(3)쪽에 오리피스 작용을 하는 흐름 유도 부재(6)를 구비하고, 배기 가스가 통과할 때 기류 소음을 흡수하는 글래스 울 타입 흡수 매트(7)가 부착된 머플러(5)가 상기 터보 차져 커플러(3)에 연결되어 배기 가스를 외부로 배출하는 배기 파이프(4)상에 설치되어진다.To this end, the exhaust system of the present invention, as shown in Figure 1, is connected to a turbocharger (2) for compressing outside air through the air cleaner, the turbocharger coupler (3) for directing the exhaust gas toward the exhaust pipe (4) To the
즉, 오리피스 작용을 하는 상기 흐름 유도 부재(6)는 중앙으로 개구된 중앙 홀(6b)을 형성해, 터보 차져(2)의 배기 가스가 통과 측에 위치된 터빈 부위로 연결된 터보 차져 커플러(3)에 설치되어진다.That is, the
이와 같은 상기 흐름 유도 부재(6)는 도 2에 도시된 바와 같이, 배기 가스가 터빈을 회전시키면서 터보 차져 커플러(3)쪽으로 배출될 때, 터보 차져 커플러(3)의 선단 플랜지(3a)가 형성하는 입구 쪽으로 급격히 유입되는 배기 가스가 중앙 홀(6b)을 통해 유입됨에 따라, 터보 차져 커플러(3)의 입구 단면 축소로 인해 유동의 2차 와류를 생성시켜 주게 된다.As shown in FIG. 2, the
이러한 상기 흐름 유도 부재(6)에 의한 배기 가스의 2차 와류 형성은 배기 가스의 운동에너지를 압력 에너지로 전환시켜 주고, 이와 같은 압력에 의한 압력 파가 다시 터보 차져(2)의 터빈 블레이드(Blade)로 전파됨에 따라, 터보 차져(2)내 와류 생성을 억제시켜 소음 강도를 크게 약화시켜 주게 된다. The secondary vortex formation of the exhaust gas by the
이러한 흐름 유도 부재로 인한 터보 차져 커플러(3)의 입구 단면 축소에 따른 유동의 2차 와류를 생성은 도 3에 도시된 흐름 유도 부재(6')도 동일하게 작용한다.The generation of secondary vortices of the flow as a result of the reduction of the inlet section of the
이와 더불어, 배기 가스가 통과하는 배기 파이프(4)상에 설치된 머플러(5)에 부착된 흡수 매트(7)는 도 1에 도시된 바와 같이, 터보 차져 커플러(3)를 지나 배기 파이프(4)를 거쳐 유입된 배기 가스가 머플러(5)내에서 충분한 에너지 변환(소음에너지가 열에너지로 전환)이 일어나지 못해 발생되는 기류음인 휘~잉 소음을 흡 수해주게 된다. In addition, the
즉, 상기 머플러(5)에 덧대어진 글래스 울(Glass Wool) 흡수 매트(7)가, 머플러(5)를 통과하면서 발생되는 휘~잉하는 기류 음이 외부로 방출되기 전 흡수해줌에 따라, 배기 가스가 외부로 배출되면서 발생시키는 소음이 터보 차져(2)부위와 함께 이중으로 차단할 수 있게 된다.That is, as the glass wool
도 1은 본 발명에 따른 디젤 엔진 차량 배기 계의 터보 차져 연동 소음 저감 장치의 구성도1 is a block diagram of a turbocharger interlocking noise reduction device of a diesel engine vehicle exhaust system according to the present invention
도 2는 본 발명에 따른 소음원 개선을 위한 터보 차져 부위 구성도Figure 2 is a turbocharger site configuration for improving the noise source according to the present invention
도 3은 도 2의 변형례3 is a modification of FIG.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명> <Description of the symbols for the main parts of the drawings>
1 : 배기 매니폴드 2 : 터보 차져1: exhaust manifold 2: turbocharger
3 : 터보 차져 커플러 4 : 배기 파이프3: turbocharger coupler 4: exhaust pipe
5 : 머플러 6,6' : 흐름 유도 부재5: muffler 6,6 ': flow guide member
6a : 바디 6b : 중앙 홀6a:
6c : 고정 단 7 : 흡수 매트6c: fixed stage 7: absorbent mat
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