KR19980078638A - 차량용 용적 가변 소음기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량용 용적 가변 소음기에 관한 것으로, 종래의 배기계통중 소음기는 용적이 변형되지 않고, 특히 저/중속으로 주행 하는 경우에는 배기계통의 저항은 작아지지만 소음이 크게 발생되는 문제점이 있었다.

본 발명은 예시도면 도 3 과 같이 테일배기파이프(7)중 하나의 관 내주면에 엔진 부하 및 엔진 회전수 상태 변화에 따라 연속적인 개폐작동이 가능한 가변밸브(16)를 장착하고, 그 가변밸브(16)는 전자제어장치(14)와 연결된 컨트롤모터(18)와 연결되어 구동되며, 상기 가변밸브(16)의 작동은 전자제어장치(14)에 의해 운전상태를 감지하는 각종 센서(20)(22)(24)들의 입력 정보와 이 입력정보를 연산처리하여 급변하는 엔진 운전 상황하에서도 최적의 밸브 개폐량 조절이 가능토록 형성한 것이다.

따라서, 본 발명은 고속 주행시에는 가변밸브를 개방시켜 배기 가스의 배출을 원활히 하여 엔진의 출력을 향상시키고, 저/중속 주행시로 갈수록 가변밸브를 닫아주어 소음을 저감시킬 수 있는 것이다.

Description

차량용 용적 가변 소음기

본 발명은 차량용 용적 가변 소음기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자동차의 저/중속 주행시 와 고속 주행시에 따라 소음기의 가변밸브의 개폐 범위를 조절하여 엔진출력과 소음을 적정하게 맞추도록 한 차량용 용적 가변 소음기에 관한 것이다.

일반적으로 자동차 배기 계통에 설치되는 소음기는 배기가스를 대기 중에 방출하기 전에 압력과 온도를 저하시켜 급격한 팽창과 폭음을 억제하는 장치이다.

그리고 소음기는 1mm 두께의 강판을 원통으로 하여 내부에 다량의 홀이 형성된 여러 개의 파이프와 칸막이를 설치하여 배기가스가 소음기로 들어가 칸막이와 작은 홀을 통과할 때 서서히 팽창되고 압력과 온도가 저하되어 폭음을 방지한다.

이러한 폭음을 감소시키기 위한 소음 수단으로 배기관 도중에 팽창실을 설치하여 내벽간의 음파반사나 공명 현상을 이용하여 폭음을 감소시키거나 음파와의 마찰에 의한 음향에너지를 작게하는 흡음재를 이용한 소음기(일명 머플러 또는 사일런스)가 설치되어 있다.

이와같은 소음기의 일예를 첨부된 예시도면 도 1 을 참고로 하여 설명하면, 엔진의 연소실에 결합되는 배기매니폴드(1)에 프론트배기파이프(2)와 리어배기파이드(4)가 연결 설치되고, 그 사이에 촉매컨버터(3)가 설치되며, 리어배기파이프(4)와 배기파이프중 제일 끝단부에 설치되는 테일배기파이프(7) 사이에 소음기(5)가 설치되어 있음을 보여주고 있다.

상기 소음기(5)의 내부 구조는 예시도면 도 2에 표현된 바와 같이, 강관으로된 원통형의 소음기케이스(6) 내에 순차적으로 팽창실(8)(8')(8)과 공명실(9)이 형성되도록 다수의 격판(10)(10')(10)이 설치되어 있으며, 상기 소음기케이스(6)의 전/후에는 리어배기파이프(4)와 테일배기파이프(7)가 설치 용접되어 있다.

또한 길이가 다른 다수의 파이프(11)(11')(11)는 격판(10)(10')(10)의 홀에 삽입되어 용접됨과 더불어 팽창실(8)(8')(8)과 공명실(9)에 걸쳐 설치되어 있다.

따라서 리어배기파이프(4)를 거쳐 소음기(6)의 입구부를 통해 들어오는 배기가스의 폭발소음이 2차 팽창실(8')로 들어오면 2차 팽창실(8')의 부피가 입구부측 보다 크기 때문에 압력이 낮아지게 되면서 폭발 소음이 줄어들게 된다.

이와같이 하여 2차 팽창실(8')로 들어온 배기가스의 일부는 파이프(11)(11)를 통해 공명실(9)로 들어가게 되어 소음이 줄어드는데 상기 공명실(9)은 보통 주행속도 300rpm 이하 200Hz 이하에 해당하는 부밍(booming)음을 줄이기 위한 것이다.

그리고 공명실(9)에 들어온 배기가스는 파이프(11')를 통해 1차 팽창실(8)로 들어오면서 음파의 간섭과 압력 변동의 감소 등이 발생되어 점차 폭발 소음이 감소되는 것이다.

또한 파이프(11)(11')(11)가 삽입되어 그 외주면과 용접되는 격판(10)(10')(10)에는 그 일부가 구부려져 절곡부(12)를 형성하고, 상기 절곡부(12)가 파이프(11)(11')(11)의 외주면과 CO₂용접되어 결합된 것이다.

한편 소음기(5)의 끝단부에 설치된 테일배기파이프(7)의 개수는 차량의 종류에 따라 달라지는데 예컨대 배기가스를 많이 배출하는 고속용 스포츠카는 저/중속용으로 사용하는 차량보다 많이 형성하여 엔진출력에 따른 배기저항과 소음을 적정하게 맞추도록 한 것이다.

그러나, 종래의 배기계통중 소음기(5)는 용적이 변형되지 않고, 일정하게 형

성되어 있어 특히 저/중속으로 주행 하는 경우에는 배기계통의 저항은 작아지지만

소음이 크게 발생되는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 상기한 종래의 배기계통 중 소음기가 지닌 문제를 개선하기 위하여 안출된 것으로, 자동차의 저/중속 주행시 와 고속 주행시에 따라 소음기의 가변밸브의 개폐 범위를 조절하여 엔진출력과 소음을 적정하게 맞추도록 한 차량용 용적 가변 소음기 을 제공하고자 함에 발명의 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은 테일배기파이프중 하나의 관 내주면에 엔진 부하 및 엔진 회전수 상태 변화에 따라 연속적인 개폐작동이 가능한 가변밸브를 장착하고, 그 가변밸브는 전자제어장치와 연결된 컨트롤모터와 연결되어 구동되며, 상기 가변 밸브의 작동은 전자제어장치에 의해 운전상태를 감지하는 각종 센서들의 입력 정보와 이 입력정보를 연산처리하여 급변하는 엔진 운전 상황하에서도 최적의 밸브 개폐량 조절이 가능토록 형성한 것이다.

따라서, 본 발명은 고속 주행시에는 가변밸브를 개방시켜 배기 가스의 배출을 원활히 하여 엔진의 출력을 향상시키고, 저/중속 주행시로 갈수록 가변밸브를 닫아주어 소음을 저감시킬 수 있는 것이다.

도 1 은 종래 배기계통의 일부를 분해한 상태를 보인 예시도,

도 2 는 도 1에 보인 소음기의 일부를 절개한 단면도,

도 3 은 본 발명에 따른 용적 가변 소음기를 보인 개요도이다.

- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 -

14 - 전자제어장치, 16 - 가변밸브,

18 - 컨트롤모터, 20 - 엔진회전수센서,

22 - 스로틀포지션센서, 24 - 차속센서.

이하 본 발명에 대하여 첨부된 예시도면에 의거 그 구성과 작용효과에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 소음기(5)의 끝단에 설치 고정된 테일배기파이프(7)의 관내면을 개폐하는 가변밸브(16)가 설치되어 그 일측면에 가변밸브(16)를 구동하는 컨트롤모터(18)가 설치되고, 컨트롤모터(18)의 입력단에는 다수의 센서(20)(22)(24)로 입력하는 정보를 연산처리하는 전자제어장치(14)와 연결되어 이루어진 것이다.

상기의 가변밸브(16)는 첨부된 예시도면 도 3에 표현된 바와 같이, 소음기(5)의 끝단에 고정된 다수의 테일배기파이프(7)중 하나의 관 내주면에 장착된 것이다.

그리고 가변밸브(16)는 컨트롤모터(18)의 구동에 의해 열리는 정도가 결정되어 가변밸브(16)가 설치된 테일배기파이프(7)를 통해 배출되는 배기가스의 양이 그에 따라 가감된다.

상기 컨트롤모터(18)는 전자제어장치(14)의 출력 신호에 따라 작동되는데 전자제어장치(14)는 다시 엔진회전수센서(20), 스로틀포지션센서(22) 및 차속센서(24)에서 송출된 신호에 따라 종합적으로 연산 및 판단하여 엔진 부하 그리고 엔진회전수 변화에 따라 발생하는 서로 다른 주파수의 배기 소음을 소음기(5)의 용적을 가변적으로 조절하는 것이다.

소음기(5)의 구조에는 여러가지 형식이 있지만, 보통 1mm 정도의 강판을 원통형으로 만들어 그 내부를 몇개의 공간으로 구분하여 배기가스가 그들의 장벽을 통과한 음파의 간섭, 압력 변동의 감소, 배기 온도의 저하 등을 일으켜 점차로 소음되도록 되어 있다.

그러나 소음 효과를 높이기 위해서 소음기(5)의 저항이 너무 커지면 엔진의 폭음은 작아지지만, 배기행정에 미치는 저항 즉 배압(back pressure)이 높아져 엔진의 출력이 저하되고, 엔진에 무리가 파생된다.

즉, 자동차의 사용목적(고속용 또는 저/중속용)에 따라 법규에서 정한 범위에 들도록 소음의 정도를 정하고 있다.

다시말하면 엔진의 출력과 소음과의 관계는 반비례의 상관성을 지니고 있어서 엔진의 출력을 높이면 소음이 크게 발생되고, 엔진의 출력을 낮추면 소음이 적게 발생되므로 어느 한쪽으로 치우쳐서는 안되고 최적의 엔진의 출력과 소음의 발생정도를 조절한다.

따라서 차량이 일정한 속도 이상의 고속주행시에는 실린더의 연소실에 혼합기가 연소된후의 배기가스가 다량으로 배출하므로 가변밸브(16)를 완전히 개방시켜 상기 배기가스를 신속히 외기로 배출시키고, 저/중속시로 갈수록 가변밸브(16)를 닫아주어 소음을 적게 발생하도록 한 것이다.

본 발명은 소음기의 끝단에 설치된 테일배기파이프중 그 하나에 컨트롤모터에 의해 구동되는 가변밸브를 장착하고, 상기 컨트롤모터의 입력단에는 각종 센서로 부터 정보를 입력받아 종합적으로 연산, 처리하는 전자제어장치와 연결되어 차량의 고속 주행시에는 가변밸브를 완전히 개방시켜 엔진의 출력을 최대한 높일 수 있고, 저/중속시에는 이를 닫아서 소음을 최대한 차단할 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 소음기(5)의 끝단에 설치 고정된 테일배기파이프(7)의 관내면을 개폐하는 가변밸브(16)가 설치되고, 그 일측면에 가변밸브(16)를 구동하는 컨트롤모터(18)가 설치되며, 컨트롤모터(18)의 입력단에는 다수의 센서(20)(22)(24)로 입력하는 정보를 연산처리하는 전자제어장치(14)와 연결되어 이루어진 차량용 용적 가변 소음기.