KR101134384B1

KR101134384B1 - 차량용 소음기

Info

Publication number: KR101134384B1
Application number: KR1020090111728A
Authority: KR
Inventors: 최민호
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2009-11-18
Filing date: 2009-11-18
Publication date: 2012-04-09
Also published as: KR20110054914A

Abstract

본 발명은 경량화를 통해 연비 개선이 가능하고, 배기가스가 원활하게 유동되도록 하여 엔진에서 발생하는 배기소음을 효과적으로 저감시킬 수 있는 차량용 소음기에 관한 것으로, 케이스; 상기 케이스에 직관 형상으로 내설되고, 표면에 복수의 타공홀이 형성된 내부 파이프; 상기 내부 파이프를 감싸기한 제1내부파이프가드와, 이 제1내부파이프가드를 감싸기한 제2내부파이프가드; 상기 내부 파이프의 일단에 연결되어 케이스의 외부에 위치되는 유입 파이프; 상기 내부 파이프의 타단에 연결되어 케이스의 외부에 위치되는 유출 파이프;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

소음기, 메인 소음기, 배기가스, 글라스울

Description

차량용 소음기{MUFFLER FOR VEHICLE}

본 발명은 차량용 소음기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 경량화를 통해 연비 개선이 가능하고, 배기가스가 원활하게 유동되도록 하여 엔진에서 발생하는 배기소음을 효과적으로 저감시킬 수 있는 차량용 소음기에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 배기장치는 엔진의 배기가스를 엔진의 외부로 유도하는 배기매니폴드와, 상기 배기매니폴드에 일단이 연결되면서 타단은 차체의 길이 방향을 따라 차체의 후방으로 연장되어 차체에 지지되는 배기파이프, 상기 배기파이프의 연장 경로에 설치된 촉매컨버터와 소음기(머플러) 등을 구비하고 있다.

상기 소음기는 배기관 도중에 팽창실을 설치하여 내벽간의 음파 반사나 공명 현상을 이용하여 배기소음을 감쇠하거나 배기가스의 통로에 음파와의 마찰에 의해 음향에너지를 줄이는 흡음재를 일부 사용하는 것 등이 있다.

도 1에는 종래 배기가스의 소음을 감소시키는 메인 소음기의 구조가 절개된 평면으로 도시되어 있는 바, 밀폐된 케이스(10)의 내부에는 다수의 배플(11)이 소 정 간격을 두고 일체로 부착되어 상기 케이스(10)의 내부를 다수의 챔버로 구획지우고, 상기 케이스(10)의 내부로 배기가스를 유입시키는 유입파이프(15)가 상기 케이스로 돌출되도록 내설되며, 이에 상기 유입파이프(15)를 통해 유입된 배기가스는 전방 챔버(FC)에서 확장됨과 동시에 제1중앙 챔버(CC1)에서 흡음형태로 분산된다. 이후 배기가스는 배플(11)들을 관통하여 제1중앙 챔버(CC1)에서 포집되고, 중간 파이프(14)를 통하여 제2중앙 챔버(CC2)로 이동하게 된다. 이때 일부 배기가스는 배플(11)들을 관통하여 후방 챔버(RC)로 이동 후, 다시 상기 배플(11)을 통과하여 제2중앙 챔버(CC2)로 이동하고 양측에 유출파이프(12,13)로 각각 분리되어 배출된다.

상기와 같은 배기가스의 유동 과정에 상기 후방 챔버(RC)는 공명실 역할을 하며 이를 통한 확장, 공명을 이용하여 배기소음을 저감시키게 된다.

그러나 상기와 같은 종래의 메인 소음기를 구비할 경우에 배기가스의 배압이 증대되어 배기가스의 유동이 원활하지 못하게 되고, 이에 엔진의 출력 저하와 배기온도의 상승이 발생하게 되며, 내부에 배플을 구비하고 확장, 공명의 효과를 얻기 위해 케이스를 일정 크기 이상으로 제작하여야 함에 따른 주변 부품과의 간섭 및 배기가스의 고열에 의한 주변 부품에의 열해의 원인이 되는 문제점이 있다.

특히, 상기 케이스(10) 재질로 주로 사용하는 SUS439L 소재와 같은 스테인레스 강판은 열전도도가 높아서 고온의 배기가스 온도가 케이스(10)를 통하여 방출되어 메인 소음기 인근의 연료탱크나 차체 하단부에 별물의 방열판을 추가해야 하는 문제가 있다.

또한, 스테인레스 재질의 케이스(10)는 초기 방청을 방지할 수는 있으나, 동절기 제설재로 사용되는 염화칼슘이나 염화나트륨에 의한 외부 부식 및 발청의 문제가 있고, 메인 소음기 내부에 응축되는 산성의 응축수에 의해 관통부식이 발생하여 궁극적으로 소음기의 역할을 하지 못하며, 자동차 엔진에서 발생하는 폭발음을 외부로 전달하게 되는 문제가 있다.

또한, 이를 방지하고자 메인 소음기를 주기적으로 교체해야 하는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 경량화를 위한 플라스틱 재질의 케이스 내부에 소형 파이프가 구비된 직관형의 내부 파이프와 이중 구조의 내부파이프가드를 구성하여 배압을 효과적으로 감소시켜 엔진에서 발생하는 배기소음을 저감시키고 엔진의 출력을 향상시킬 수 있는 차량용 소음기를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 케이스; 상기 케이스에 직관 형상으로 내설되고, 표면에 복수의 타공홀이 형성된 내부 파이프; 상기 내부 파이프를 감싸기한 제1내부파이프가드와, 이 제1내부파이프가드를 감싸기한 제2내부파이프가드; 상기 내부 파이프의 일단에 연결되어 케이스의 외부에 위치되는 유입 파이프; 상기 내부 파이프의 타단에 연결되어 케이스의 외부에 위치되는 유출 파이프;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차량용 소음기를 제공한다.

본 발명에 따른 차량용 소음기는 기존 스테인레스 강판의 소음기에 비해 개선된 흡음구조를 제공하여 배기가스가 원활하게 유동되어 배기가스의 배압을 감소시키게 되고, 이에 엔진의 출력을 향상시킬 수 있으며, 고주파 및 저주파의 배기소 음을 효과적으로 저감시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 소음기의 획기적인 부피 감소 및 경량화가 가능하고, 이에 차량 배기계 부품의 경량화에 따른 연비 성능을 향상시킬 수 있으며, 차량에의 장착을 용이하게 하고, 주변 부품으로의 열전달을 차단하여 주변 부품의 열해를 방지하는 효과가 있다.

본 발명은 차량에 장착되는 메인 소음기에 관한 것으로, 배기가스가 원활하게 유동될 수 있는 단순한 흡음 구조로 구성됨으로써, 배기가스의 배압을 감소시켜 엔진의 출력 향상을 도모하고, 부피 및 중량을 저감시켜 장착성을 개선하며, 주변 부품으로의 열전달을 차단하여 주변 부품의 열해를 방지하도록 된다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 차량용 소음기를 도시한 외부 사시도이고, 도 3은 도 2에서 케이스 내부의 구조를 도시한 사시도이며, 도 4는 도 2에 A-A에서 바라본 단면도이다.

또한, 도 5는 본 발명에 따른 차량용 소음기를 도시한 사시도이고, 도 6은 본 발명에 따른 차량용 소음기를 장착한 실제 차량을 보여주는 사진이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 차량용 소음기는 케이스(100)와, 이 케이스(100)에 직관 형상으로 내설되고 표면에 복수의 타공홀(111)이 형성된 내부 파이 프(110)와, 상기 내부 파이프(110)를 감싸기한 제1내부파이프가드(121)와, 상기 내부 파이프(110)와 제1내부파이프가드(121)를 감싸기한 제2내부파이프가드(122) 및 상기 내부 파이프(110)의 일단과 타단에 각각 연결되어 케이스(100)의 외부에 위치되는 유입 파이프(130)와 유출 파이프(140)를 포함하여 엔진에서 발생한 배기가스가 상기 내부 파이프(110)와 제1내부파이프가드(121) 및 제2내부파이프가드(122)를 통과하여 흡음 및 단열되는 구조로 구성된다.

이하, 구체적으로 설명하면, 본 발명은 배기가스의 원활한 유동을 위하여 직선형으로 곧게 뻗은 직관 형상의 내부 파이프(110)에 엔진 제원에 맞추어 일정 간격으로 타공홀(111)이 구비되고, 이 타공홀(111)에 원통형의 소형 파이프(113)를 일체로 연결 장착한다.

이때, 상기 소형 파이프(113)는 내부 파이프(110)의 표면에 여러 각도로 연결되어 가지 형태로 장착되는 것이 가능하나, 배기가스의 원활한 유동을 위하여 내부 파이프(110)의 표면에 수직하게 구성되는 것이 바람직하다.

상기 케이스(100)의 내부에는 내부 파이프(110)의 표면을 감싸기한 제1내부파이프가드(121)가 고온의 배기가스에 의한 열전달을 방지하는 고온 단열 기능을 하고, 상기 내부 파이프(110) 및 제1내부파이프가드(121)를 감싸기한 제2내부파이프가드(122)가 엔진 폭발음을 저감하는 흡음 기능을 한다.

또한, 상기 제1내부파이프가드(121)는 내부 파이프(110)의 타공홀(111)을 통해 상기 제2내부파이프가드(122)가 내부 파이프(110)의 내측으로 빨려 들어가는 것을 방지하는 거름막 역할도 한다.

상기 제1내부파이프가드(121)는 그물 형상의 글라스울(GLASS WOOL) 재질로 이루어지고, 상기 제2내부파이프가드(122)는 니트 형상의 글라스울 재질로 이루어진다.

상기 케이스(100)는 서로 결속시킬 수 있는 체결홀(102a)을 구비한 제1케이스(101)와 제2케이스(102)로 구성되고, 상기 체결홀(102a)에 통해 결합되면서 밀폐되며 좌우 대칭을 이루게 된다.

상기 제1케이스(101)에는 배기가스의 유입 통로인 유입 파이프(130)가 통과하며 상기 내부 파이프(110)와 연결될 수 있는 유입구(103)가 형성되고, 제2케이스(102)에는 배기가스의 유출 통로인 유출 파이프(140)가 상기 내부 파이프(110)와 연결될 수 있는 유출구(104)가 형성된다.

상기 케이스(100)는 내부에 구성되는 부품을 전체적으로 결속시킬 수 있는 열가소성의 플라스틱 재질로 이루어지며, 통상적으로 플라스틱 재질의 제조에 사용되는 일반 사출공정을 통하여 제작된다.

상기 유입 파이프(130)와 유출 파이프(140)는 고온의 배기가스로 인해 표면온도가 400℃ 이상이므로 상기 케이스(100)와 직접 접촉하지 않도록 일정 간격을 유지하도록 이격되게 구성되며, 차량의 진동에 의한 파이프 이동으로 상기 케이스(100)와 유출 파이프(140) 혹은 유입 파이프(130) 간에 직접적인 접촉을 방지하고자 도우넛 형상의 보조 가드(160)를 상기 유출 파이프(140) 및 유입 파이프(130)의 단부(내부 파이프(110)와 연결되는 부분)에 감싸기하여 구성한다.

이에 상기 보조 가드(160)는 케이스(100)의 유입구(103)와 유출구(104)의 내 측에 위치 구성된다.

상기 보조 가드(160)는 글라스울 재질을 이용하여 이루어지고, 이에 의한 단열 효과로 플라스틱 재질의 케이스(100)가 열화되는 것을 방지하도록 하며, 바람직하게 상기 케이스(100)의 재질은 융점이 300℃ 이상인 고내열 엔지니어링 소재인 플라스틱을 사용한다.

도 3에는 본 발명에 따른 소음기가 일부 절개되어 도시되어 있는 바, 배기가스를 상기 케이스(100)의 내부로 유입시키는 유입 파이프(130)가 케이스(100)의 일측에서 내부 파이프(110)와 연결되게 설치되고, 상기 유입 파이프(130)를 통해 유입된 배기가스를 다시 케이스(100)의 외부로 유출시키는 유출 파이프(140)가 케이스(100)의 타측에서 내부 파이프(110)와 연결되게 설치된다.

이때, 케이스(100)의 내부에서 상기 유입 파이프(130)와 유출 파이프(140)가 직관 형상을 이루며 연결됨에 따라 그 제작이 용이해져 원가 절감을 도모할 수 있다.

그리고, 상기 케이스(100)의 내부에는 제1내부파이프가드(121)와 제2내부파이프(122)가드의 이중 구조로 이루어진 내부파이프가드(120)의 위치를 고정하여 유동을 방지하기 위한 한 쌍의 엔드 플레이트(150)가 일정 간격으로 서로 이격되어 장착되고, 상기 엔드 플레이트(150)에 의해 구획지워진 공간에 내부파이프가드(120)가 내장되어 배기소음을 저감시키게 된다.

상기 엔드 플레이트(150)는 강판 재질로 이루어질 수 있다.

한편, 상기 내부파이프가드(120)의 재질인 글라스울은 제1내부파이프가 드(121)와 제2내부파이프가드(122)가 모두 같은 조성의 글라스울을 이용하는 바, 본 발명에서 사용된 글라스울의 조성은 아래 표 1과 동일하다.

즉, 본 발명에서 이용하는 글라스울은 SiO2 50 ~ 56 중량%, Al2O3 12 ~ 16 중량%, CaO 15 ~ 25 중량%, B2O3 6 ~ 13 중량%, MgO 0 ~ 6 중량%, Na2O 0 ~ 1 중량%, K2O 0 ~ 1 중량% 를 혼합하여 조성된다.

도 7은 본 발명에 따라 조성된 글라스울의 내열도 실험 결과를 도시한 사진으로서, 위에 사진은 실시예 1에 따른 결과 사진이고, 아래 사진은 실시예 2에 따른 결과 사진이다.

본 발명에 따른 내부파이프가드(120)의 내열도의 차이를 확인하기 위하여 각 성분을 표 1의 실시예 1 및 실시예 2와 같이 글라스울을 혼합 조성하고, 각 글라스울에 대한 내열도 시험을 실시하였다.

시험 방법은 각 실시예에 따라 조성된 글라스울의 일부를 각각 710℃, 730℃, 750℃, 770℃, 790℃. 800℃의 온도 조건에서 4시간씩 방치하였고, 500배의 현미경을 이용하여 글라스울의 외형을 확대 관찰하였다.

상기와 같이 글라스울의 내열도를 비교 실험한 결과, 도 7에 도시된 바와 같이, 실시예 1의 경우 770℃ 부터 변형이 관찰되었고, 실시예 2의 경우 790℃부터 변형이 관찰되었다.

이에 본 발명의 실시예에 따른 조성의 글라스울은 770℃ 이상에서 변형 및 융착이 발생하는 것을 확인하였다.

반면, 글라스울의 조성 차이에 따른 흡음 성능의 차이는 없었다.

일반적으로 차량용 메인 소음기의 유입 파이프의 최대 온도가 550℃이고, 이때 배기가스의 온도가 580℃ 임을 고려하면 소음기 내부의 최고 온도는 500℃ 정도의 수준으로서 본 발명에 따른 글라스울의 융축 발생 온도보다 매우 낮음을 짐작할 수 있다.

따라서 본 발명에 따른 소음기의 경우, 표 1의 조성과 같은 글라스울로 이루어진 내부파이프가드(120)를 구성하여도 배기가스의 온도에 의해 내부파이프가드(120)의 융착이나 변형이 발생하지 않을 것으로 예측할 수 있고, 내구성도 확보할 수 있음을 알 수 있다.

본 발명에 따른 소음기는 유입 파이프(130)를 통해 케이스(100) 내부로 유입된 배기가스가 내부 파이프(110)와 소형 파이프(113)를 통해 내부파이프가드(120)로 이동하고 다시 소형 파이프(113)를 통해 내부 파이프(110)로 유입된 다음 유출 파이프(140)를 통해 배출됨으로써 종래에 비해 배기가스의 배압 상승이 억제되어 엔진의 출력 향상과 배기온도의 상승 억제 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 소음기에서, 직관 형상의 내부 파이프(110)는 배기가스를 유입시키는 유입 파이프(130)와 배기가스를 유출시키는 유출 파이프(140)가 케이스(100) 내부에서 각각 직관 형태로 연결됨으로써 배기가스의 원활한 유동을 조장하여 배압의 저감을 통한 엔진의 출력 향상을 도모할 수 있으며, 소음기의 부피 및 중량을 종래에 비해 50% 이상 감소시킬 수 있고, 이에 주변 부품과의 간섭을 방지하고 설계 자유도를 향상시킬 수 있으며, 아울러 경량화 및 축소화된 본 발명의 소음기로 인해 차량의 조립성을 개선할 수 있는 등의 효과가 있다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 실시할 수 있는 다양한 형태의 실시예들을 모두 포함한다.

도 1은 종래 차량용 소음기를 절개하여 도시한 평면도

도 2는 본 발명에 따른 차량용 소음기를 도시한 외부 사시도

도 3은 도 2에서 케이스 내부의 구조를 도시한 사시도이며, 도 4는 도 2에 A-A에서 바라본 단면도

도 5는 본 발명에 따른 차량용 소음기를 도시한 사시도

도 6은 본 발명에 따른 차량용 소음기를 장착한 실제 차량을 보여주는 사진

도 7은 본 발명에 따라 조성된 글라스울의 내열도 실험 결과를 도시한 사진

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 케이스

101 : 제1케이스

102 : 제2케이스

103 : 유입구

104 : 유출구

110 : 내부 파이프

111 : 타공홀

113 : 소형 파이프

120 : 내부파이프가드

121 : 제1내부파이프가드

122 : 제2내부파이프가드

130 : 유입 파이프

140 : 유출 파이프

150 : 엔드 플레이트

160 : 보조 가드

Claims

융점이 300℃ 이상인 플라스틱 재질로 이루어진 케이스(100);

상기 케이스(100)에 직관 형상으로 내설되고, 표면에 복수의 타공홀(111)이 형성된 내부 파이프(110);

그물 형상의 글라스울 재질로 이루어져 내부 파이프(110)를 감싸기한 제1내부파이프가드(121)와, 니트 형상의 글라스울 재질로 이루어져 제1내부파이프가드(121)를 감싸기한 제2내부파이프가드(122);

상기 내부 파이프(110)의 타공홀(111)에 연결되는 소형 파이프(113);

상기 내부 파이프(110)의 일단에 연결되어 케이스(100)의 외부에 위치되는 유입 파이프(130);

상기 내부 파이프(110)의 타단에 연결되어 케이스(100)의 외부에 위치되는 유출 파이프(140);

상기 케이스(100)와 유입 파이프(130) 혹은 유출 파이프(140) 간에 접촉을 방지하기 위하여 케이스(100)의 유입구(103)와 유출구(104)의 내측에 위치되는 글라스울 재질의 보조 가드(160);

를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차량용 소음기.
삭제
청구항 1에 있어서,

상기 케이스(100)의 내부에 서로 이격되게 구성되어 상기 제1내부파이프가드(121)와 제2내부파이프가드(122)의 위치를 고정해주는 한 쌍의 엔드 플레이트(150)가 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 소음기.
삭제
삭제
삭제
삭제
청구항 1에 있어서,

상기 글라스울은 SiO2 50 ~ 56 중량%, Al2O3 12 ~ 16 중량%, CaO 15 ~ 25 중량%, B2O3 6 ~ 13 중량%, MgO 0 ~ 6 중량%, Na2O 0 ~ 1 중량%, K2O 0 ~ 1 중량% 를 혼합하여 조성된 것을 특징으로 하는 차량용 소음기.