KR101237931B1 - 스포티 배기 음질 구현을 위한 자동차용 소음기 - Google Patents

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안현균
한학손
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현대자동차주식회사
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Abstract

본 발명은 자동차용 소음기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 4 개의 배플판에 의하여 구획되는 5 개의 챔버들을 가지며, 흡기튜브로부터 유입된 배기가스를 중간튜브를 경유하여 제 1 배기튜브와 제 2 배기튜브를 통하여 외부로 배출시키되, 상기 중간튜브, 제 1 배기튜브 및 제 2 배기튜브에 다수개의 통공을 형성함으로써, 저 RPM 영역에서의 배기 부밍을 저감시키며 고 RPM 영역에서는 배기 부밍의 토출음이 강화시켜 보다 파워풀하면서도 다이나믹한 스포티 배기 음질을 구현할 수 있도록 한 자동차용 소음기에 관한 것이다.

Description

스포티 배기 음질 구현을 위한 자동차용 소음기{Muffler for vehicles in order to perform sporty booming sound}
본 발명은 자동차용 소음기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 4 개의 배플판에 의하여 구획되는 5 개의 챔버들을 가지며, 흡기튜브로부터 유입된 배기가스를 중간튜브를 경유하여 제 1 배기튜브와 제 2 배기튜브를 통하여 외부로 배출시키되, 상기 중간튜브, 제 1 배기튜브 및 제 2 배기튜브에 다수개의 통공을 형성함으로써, 저 RPM 영역에서의 배기 부밍을 저감시키며 고 RPM 영역에서는 배기 부밍의 토출음이 강화시켜 보다 파워풀하면서도 다이나믹한 스포티 배기 음질을 구현할 수 있도록 한 자동차용 소음기에 관한 것이다.
자동차의 엔진 작동시 배출되는 배기가스는 일산화탄소나 질소화합물과 같은 인체의 유해한 성분을 정화시키는 촉매 장치를 통과한 후, 배기시스템 계통을 통하여 소음기로 전달된다.
상기 소음기(머플러, muffler)는 자동차가 배출하는 배기가스의 배기 소음을 저감시키는 장치로서, 배기가스의 온도와 압력을 낮추어 배기소음을 저하시키게 된다.
통상적으로, 소음기의 내부 공간은 배기 소음의 감쇄 효과를 높이기 위하여 다수개의 배플판(baffle plate)에 의하여 여러개의 챔버(chamber)들로 구획되며, 배기가스의 소음은 이 챔버들의 공간을 통과하는 과정에서 음파의 간섭, 압력 변동의 감소, 배기 온도의 저하 등으로 인하여 점차로 소음이 저감된다.
또한, 이러한 소음기에 의하여 배기시의 음질이 다양하게 조절될 수 있다. 일반적으로, 세단 차량에서 발생되는 배기계 음질을 리무진 배기 음질이라 하며, 스포츠카나 쿠페(coupe) 차량에서 발생되는 배기계 음질을 스포티 배기 음질이라 한다.
일반적으로, 스포티 배기 음질을 구현하기 위하여 소음기의 배기 발생음(부밍, booming)을 증대시키는 방향으로 설계하게 되나, 이러한 배기 부밍은 각 국가별 외부소음 법규를 만족하는 범위내에서 이루어져야 하는 제약이 있다.
또한, 스포티 배기 음질을 구현하기 위해 소음기의 배기 부밍을 강화하면, 4,000~5,000 RPM(엔진회전수)의 고 RPM 영역에서는 배기 부밍이 강조되어 스포티 배기 음질을 구현할 수 있는 반면, 2,000~3,000 RPM(엔진회전수)의 저 RPM 영역에서는 강화된 배기 부밍으로 인하여 실내 소음이 악화되어 차량의 정숙성이 감소되는 문제점을 내포하고 있다.
본 발명의 소음기는 소음기 내부의 배플판과 챔버의 위치를 최적화시켜 각국의 외부소음 법규를 충족시킬 수 있는 범위내에서 저 RPM 영역에서의 배기 부밍을 감쇄시키면서도 고 RPM 영역에서의 배기 부밍을 증가시켜 스포츠카나 쿠페 차량과 같은 자동차에서의 스포티 배기 음질을 구현할 수 있는 자동차용 소음기의 구성을 제공하는데 본 발명의 기술적 과제가 있다.
상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명 자동차용 소음기의 구성은, 4 개의 배플판에 의하여 구획되는 5 개의 챔버들을 가지며, 흡기튜브로부터 유입된 배기가스를 중간튜브를 경유하여 제 1 배기튜브와 제 2 배기튜브를 통하여 외부로 배출시키되, 상기 중간튜브, 제 1 배기튜브 및 제 2 배기튜브에 다수개의 통공을 형성함으로써, 저 RPM 영역에서의 배기 부밍을 저감시키며 고 RPM 영역에서는 배기 부밍의 토출음이 강화시켜 보다 파워풀하면서도 다이나믹한 스포티 배기 음질을 구현할 수 있도록 한 자동차용 소음기에 관한 것이다.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명 자동차용 소음기는 내부의 배플판과 챔버의 위치를 최적화시킴으로써 저 RPM 영역에서의 배기 부밍을 저감시키면서도 고 RPM 영역에서의 배기 부밍을 강화하여 각국의 외부소음 법규를 충족시키는 범위내에서 파워풀하면서도 다이나믹한 스포티 배기 음질을 구현한 효과가 있다.
도 1 은 본 발명 소음기의 사시도,
도 2 는 본 발명 소음기의 평면도,
도 3 은 본 발명 소음기의 작동상태도,
도 4 는 본 발명 소음기의 배기 부밍의 소음도를 측정한 그래프이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 스포티 배기 음질 구현을 위한 자동차용 소음기의 구성과 작동을 상세하게 설명한다.
단, 개시된 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분하게 전달될 수 있도록 하기 위한 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 태양으로 구체화될 수도 있다.
또한, 본 발명 명세서에서 사용되는 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 1 은 본 발명 자동차용 소음기의 사시도, 도 2 는 본 발명 자동차용 소음기의 평면도이다.
본 발명 자동차용 소음기(1)는 소정 용량의 실내 내부공간을 가지는 횡치형 소음기이다.
그리고, 본 발명 소음기(1)는 외관을 이루는 케이스(10)를 가지고 있으며, 상기 케이스(10)는 그 양단이 일측 측면패널(20)과 타측 측면패널(21)로 밀폐되어 있다.
상기 케이스(10)의 내부 공간에는 상기 일측 측면패널(20)로부터 멀어지는 방향으로 순차적으로 제 1 배플판(31), 제 2 배플판(32), 제 3 배플판(33) 및 제 4 배플판(34)로 이루어진 4 개의 배플판들이 상호 평행하게 간격을 이루면서 상기 케이스(10)의 내부 공간의 수직 방향으로 설치된다.
또한, 상기 배플판(31,32,33,34)들에 의하여 케이스(10)의 내부 공간이 구획되는데, 상기 일측 측면패널(20)과 제 1 배플판(31) 사이의 공간인 제 1 챔버(C1), 제 1 배플판(31)과 제 2 배플판(32) 사이의 공간인 제 2 챔버(C2), 제 2 배플판(32)과 제 3 배플판(33) 사이의 공간인 제 3 챔버(C3), 제 3 배플판(33)과 제 4 배플판(34) 사이의 공간인 제 4 챔버(C4) 및 제 4 배플판(34)과 타측 측면패널(21) 사이의 공간인 제 5 챔버(C5)가 형성된다.
또한, 본 발명 소음기의 케이스(10)의 내부 공간에 상기 배플판(31,32,33,34)들과 수직 방향으로 제 1 배기튜브(40), 제 2 배기튜브(50) 및 중간튜브(60)들이 설치된다.
또한, 상기 케이스(10)의 외측 표면에 자동차의 배기시스템 계통을 통하여 전달되는 배기가스가 유입되는 흡기튜브(70)가 설치된다.
상기 흡기튜브(70)는 배기가스가 진입하는 진입구(71)와, 이 진입구(71)를 통하여 진입한 배기가스를 케이스(10)의 내부 공간으로 배출하는 진출구(72)를 가지며, 상기 흡기튜브(70)의 진입구(71)는 케이스(10)의 외측에 위치하고 상기 진출구(72)는 상기 제 4 챔버(C4)에 위치함으로써 상기 진입구(71)를 통하여 진입한 배기가스를 상기 제 4 챔버(C4)로 진출시킨다.
상기 제 1 배기튜브(40)는 상기 일측 측면패널(20), 제 1 배플판(31) 및 제 2 배플판(32)의 중심을 수직방향으로 관통하여 설치되며, 이들 측면패널(20)과 배플판(31,32)에 의하여 지지된다.
상기 제 1 배기튜브(40)는 배기가스를 유입하는 유입구(41)와 유입구(41)를 통하여 유입된 배기가스를 케이스(10)의 외부로 배출하는 배출구(42)를 가지며, 제 1 배기튜브(40)의 유입구(41)는 상기 제 3 챔버(C3)에 위치하고, 상기 배출구(42)는 일측 측면패널(20)의 외측인 케이스(10) 외부에 위치함으로써 상기 유입구(41)를 통하여 상기 제 3 챔버(C3)로 유입된 배기가스를 케이스(10)의 외부로 배출시킨다.
또한, 상기 제 1 배기튜브(40)의 튜브 몸체중 일부 구간에 다수개의 통공(43)이 형성되며, 이 통공(43)은 상기 제 1 배기튜브(40)의 튜브 몸체 구간중 상기 제 1 챔버(C1)내에 위치하는 튜브 몸체 구간에 형성되어, 상기 제 1 배기튜브(40)의 유입구(41)를 통하여 유입되는 배기가스의 일부를 통공(43)을 통하여 제 1 챔버(C1)로 배출시키게 된다.
상기 제 2 배기튜브(50)는 상기 제 3 배플판(33), 제 4 배플판(34) 및 타측 측면패널(21)의 중심을 수직방향으로 관통하여 설치되며, 이들 배플판(33,34)들과 타측 측면패널(21)에 의하여 지지된다.
상기 제 2 배기튜브(50)는 배기가스를 유입하는 유입구(51)와 유입구(51)를 통하여 유입된 배기가스를 케이스(10)의 외부로 배출하는 배출구(52)를 가지며, 제 2 배기튜브(50)의 유입구(51)는 상기 제 3 챔버(C3)에 위치하고, 상기 배출구(52)는 타측 측면패널(21)의 외측인 케이스(10)의 외부에 위치함으로써 상기 유입구(51)를 통하여 상기 제 3 챔버(C3)로 유입된 배기가스를 케이스(10)의 외부로 배출시킨다.
또한, 상기 제 2 배기튜브(50)의 튜브 몸체중 일부 구간에 다수개의 통공(53)이 형성되며, 이 통공(53)은 상기 제 2 배기튜브(50)의 튜브 몸체 구간중 상기 제 4 챔버(C4)내에 위치하는 튜브 몸체 구간에 형성되어, 상기 제 2 배기튜브(50)의 유입구(51)를 통하여 유입되는 배기가스의 일부를 통공(53)을 통하여 제 4 챔버(C4)로 배출시키게 된다.
상기 중간튜브(60)는 상기 제 2 배플판(32)과 제 3 배플판(33)의 상기 제 1 배기튜브(40)의 유입구(41)와 상기 제 2 배기튜브(50)의 유입구(51)가 관통된 중심 부분에서 일정한 거리를 두고 이격된 중심 주변 부분을 수직방향으로 관통하여 설치되며, 이들 배플판(32,33)들에 의하여 지지된다.
상기 중간튜브(60)는 배기가스를 유입하는 유입구(61)와 유입구(61)를 통하여 유입된 배기가스를 배출하는 배출구(62)를 가지며, 중간튜브(60)의 유입구(61)는 상기 제 4 챔버(C4)에 위치하되 그 유입구(61)는 흡기튜브(70)의 진출구(72)에 근접하도록 설치되며, 상기 배출구(62)는 제 2 챔버(C2)에 위치함으로써 상기 유입구(61)를 통하여 상기 제 4 챔버(C4)로 유입된 배기가스를 상기 제 2 챔버(C2)로 배출시킨다.
또한, 상기 중간튜브(60)의 튜브 몸체에는 다수개의 통공(63)이 형성되며, 이 통공(53)은 상기 중간튜브(60)의 튜브 몸체 구간중 상기 제 3 챔버(C3)내에 위치하는 튜브 몸체 구간에 형성되어, 상기 중간튜브(60)의 유입구(61)를 통하여 유입되는 배기가스의 일부를 통공(63)을 통하여 제 3 챔버(C3)로 배출시키게 된다.
한편, 상기 제 3 배플판(33) 및 제 4 배플판(34)의 표면에는 다수개의 홀(33a,34a)들을 타공함으로써, 이들 배플판(33,34) 사이의 제 4 챔버(C4)로 유입된 배기가스를 이들 제 3 배플판(33)과 제 4 배플판(34)의 표면에 형성된 홀(33a,34a)들을 통하여 제 3 챔버(C3)와 제 5 챔버(C5)로 유동되도록 하였다.
또한, 후술할 도 3 에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 챔버(C1)의 내부 공간에는 고주파 소음을 저감시키기 위하여 흡음재(80)를 충진시킨 구성이다. 상기 흡음재(80)의 재질로써 유리솜(Glass Wool)을 사용하는 것이 바람직하다.
이와 같이 구성된 본 발명 소음기(1)의 제 1 배기튜브(40)의 통공(43)과 제 2 배기튜브(50)의 통공(53) 및 상기 중간튜브(60)의 통공(63)은 배기 부밍을 강조하기 위하여 형성된 것이다.
이하, 상기와 같이 구성된 본 발명 소음기의 작동 상태를 상세하게 설명한다.
도 3 은 본 발명 소음기의 작동 상태를 나타낸 도면이다.
전술한 바와 같이, 종래 스포티 배기 음질을 구현하기 위하여 소음기의 배기 부밍을 강화시킨 결과, 2,000~3,000 RPM(엔진회전수)의 저 RPM 영역에서는 강화된 배기 부밍으로 인하여 실내 소음이 악화되는 문제점이 있었다.
이렇게 배기 부밍으로 인한 저 RPM 영역에서의 실내 소음이 악화되는 문제점을 해소하기 위하여, 도 3 에 도시된 바와 같이 본 발명 소음기(1)는 흡기튜브(70)를 통하여 제 4 챔버(C4)로 진입한 배기가스가 제 4 배플판(34)의 홀(34a)를 통하여 제 5 챔버(C5)로 유동되도록 하여 배기 부밍을 저감하도록 하였다.
동시에, 본 발명 소음기(1)는 흡기튜브(70)를 통하여 제 4 챔버(C4)로 유입된 배기가스를 상기 중간튜브(60)의 통공(63)을 통하여 제 3 챔버(C3)로 유동시킨 후, 제 3 챔버(C3)로 유동된 배기가스가 제 1 배기튜브(40)와 제 2 배기튜브(50)를 통하여 케이스(10) 외부로 배출되도록 하는데, 이러한 구성은 배기가스의 경로를 짧게 형성함으로써 배기가스의 배압 감소를 최소화하여 차량의 출력 증대에 기여하게 된다.(일반적으로, 배기 부밍 저감을 위하여 배기가스의 배압을 감소시키면 차량의 출력이 저하되게 된다)
또한, 제 1 배기튜브(40)의 최외측 통공(43)으로부터 일측 측면패널(20) 사이의 구간(L1, 이른바, '제 1 배기튜브의 테일(tail) 구간'이라 함) 보다 제 2 배기튜브(50)의 최외측 통공(53)으로부터 타측 측면패널(21) 사이의 구간(L2, 이른바, '제 2 배기튜브의 테일 구간'이라 함)을 더 길게 형성함으로써(즉, 상기 제 2 배기튜브(50)의 튜브 몸체 구간중 상기 제 5 챔버(C5) 부분에 위치하는 튜브 몸체 구간에는 통공을 미형성하여 L1 구간의 길이에 대비하여 L2 구간의 길이가 더 긴 구조), 저 RPM 영역에서의 배기 부밍을 저감시키도록 하였다.
또한, 상기 제 1 챔버(C1)의 내부 공간에는 바람직하게는 유리솜(Glass Wool)로 이루어진 흡음재(80)가 충진됨으로써, 흡음재(80)에 의하여 상기 제 1 배기튜브(40)를 통하여 제 1 챔버(C1)로 배출되는 배기가스의 고주파수 대역의 배기 부밍의 토출음을 저감시켜 주게 된다.
도 4 는 본 발명 소음기의 배기 부밍의 소음도를 측정한 그래프로서, 본 발명 소음기는 2,000~3,000 RPM(엔진회전수)의 저 RPM 영역에서 종래 스포티 배기 음질을 구현하기 위한 소음기의 토출음보다 소음 수준이 6-8dB 저감되어 종래의 저 RPM 영역에서 발생하였던 강화된 배기 부밍으로 인한 실내 소음을 감쇄시켰으며, 반면, 4000 RPM 이상의 고 RPM 영역에서는 배기 부밍의 토출음이 강화됨으로써, 보다 파워풀하면서도 다이나믹한 스포티 배기 음질을 구현할 수 있게 되었다.
이상의 설명에서 본 발명의 스포티 배기 음질 구현을 위한 자동차용 소음기의 구성을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능하고, 이러한 수정, 변경 및 치환은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1; 본 발명 소음기
10; 케이스
20; 일측 측면패널
21; 타측 측면패널
31; 제 1 배플판 32; 제 2 배플판
33; 제 3 배플판 33a; 홀
34; 제 4 배플판 34a; 홀
40; 제 1 배기튜브
41; 유입구 42; 배출구
43; 통공
50; 제 2 배기튜브
51; 유입구 52; 배출구
53; 통공
60; 중간 튜브
61; 유입구 62; 배출구
63; 통공
70; 흡기 튜브
71; 진입구 72; 진출구
80; 흡음재
C1; 제 1 챔버 C2; 제 2 챔버
C3; 제 3 챔버 C4; 제 4 챔버
C5; 제 5 챔버

Claims (5)

  1. 자동차의 배기계통으로부터 전달되는 배기가스를 저감시키는 자동차용 소음기에 있어서,
    양단이 일측 측면패널(20)과 타측 측면패널(21)에 의하여 밀폐된 케이스(10);
    상기 케이스(10)의 내부 공간에서 상호 평행하게 간격을 이루면서 설치되는 제 1 배플판(31), 제 2 배플판(32), 제 3 배플판(33) 및 제 4 배플판(34);
    상기 일측 측면패널(20)과 제 1 배플판(31) 사이의 공간인 제 1 챔버(C1), 제 1 배플판(31)과 제 2 배플판(32) 사이의 공간인 제 2 챔버(C2), 제 2 배플판(32)과 제 3 배플판(33) 사이의 공간인 제 3 챔버(C3), 제 3 배플판(33)과 제 4 배플판(34) 사이의 공간인 제 4 챔버(C4) 및 제 4 배플판(34)과 타측 측면패널(21) 사이의 공간인 제 5 챔버(C5);
    상기 케이스(10)의 외측에 부착되어 자동차의 배기계통으로부터 전달되는 배기가스를 상기 제 4 챔버(C4)로 유입시키는 흡기튜브(70);
    상기 일측 측면패널(20), 제 1 배플판(31) 및 제 2 배플판(32)을 관통하여 설치되되 유입구(41)는 상기 제 3 챔버(C3)에 위치하고, 배출구(42)는 일측 측면패널(20)의 외측에 위치한 제 1 배기튜브(40);
    상기 제 3 배플판(33), 제 4 배플판(34) 및 타측 측면패널(21)을 관통하여 설치되되 유입구(51)는 상기 제 3 챔버(C3)에 위치하고, 배출구(52)는 타측 측면패널(21)의 외측에 위치한 제 2 배기튜브(50);
    상기 제 2 배플판(32)과 상기 제 3 배플판(33)의 중심 주변 부분을 관통하여 설치되되 유입구(61)는 상기 흡기튜브(70)의 진출구(72)에 근접하도록 상기 제 4 챔버(C4)에 위치하고 배출구(62)는 제 2 챔버(C2)에 위치한 중간튜브(60);
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자동차용 소음기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 배기튜브(40)의 튜브 몸체중 상기 제 1 챔버(C1)내에 위치하는 튜브 몸체 구간에 다수개의 통공(43)이 형성되고,
    상기 제 2 배기튜브(50)의 튜브 몸체중 상기 제 4 챔버(C4)내에 위치하는 튜브 몸체 구간에 다수개의 통공(53)이 형성되며,
    상기 제 1 배기튜브(40)의 최외측 통공(43)으로부터 일측 측면패널(20) 사이의 구간(L1)보다 제 2 배기튜브(50)의 최외측 통공(53)으로부터 타측 측면패널(21) 사이의 구간(L2)을 더 길게 형성하는 것을 특징으로 하는 자동차용 소음기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 중간튜브(60)의 튜브 몸체 구간중 상기 제 3 챔버(C3)내에 위치하는 튜브 몸체 구간에 다수개의 통공(63)이 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차용 소음기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 3 배플판(33) 및 제 4 배플판(34)의 표면에 다수개의 홀(33a,34a)들이 타공되는 것을 특징으로 하는 자동차용 소음기.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 챔버(C1)의 내부 공간에 흡음재(80)를 충진시킨 것을 특징으로 하는 자동차용 소음기.
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