KR19990048065A

KR19990048065A - 자동차용 배기 시스템

Info

Publication number: KR19990048065A
Application number: KR1019970066673A
Authority: KR
Inventors: 채성수
Original assignee: 정몽규; 현대자동차 주식회사
Priority date: 1997-12-08
Filing date: 1997-12-08
Publication date: 1999-07-05

Abstract

본 발명은 소음기의 내부에 챔버를 형성하여 소음기 사이에 배치되는 파이프 공진을 줄여 소음을 저감할 수 있는 자동차용 배기 시스템을 제공하기 위한 것이다. 이 배기 시스템의 구성을 보면, 엔진의 내부에서 연소된 연소가스 중에 함유되어 있는 유해물질을 제거하는 촉매 컨버터(6)와, 배기 파이프(4')를 통해서 촉매 컨버터(6)로부터 배기가스가 유입되는 제 1소음기(30)와, 배기 파이프(4")를 통해서 제 1소음기(30)에서 배출된 배기가스가 유입된 후에 리어 파이프(8)를 통해 외부로 배출되는 제 2소음기(40)를 포함하되, 상기 제 1소음기(30)의 내부에는 제 1유출관(34)을 통해 배기 파이프(4')와 연통되는 제 1챔버(36)가 형성되어 있고, 상기 제 2소음기(40)의 내부에는 제 2유출관(44)을 통해 배기 파이프(4")와 연통되는 제 2챔버(46)가 형성되어 있는 구조를 지닌다.

Description

자동차용 배기 시스템

본 발명은 자동차용 배기 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 소음기의 내부에 챔버를 형성하여 소음기 사이에 배치되는 파이프 공진을 줄여 소음을 저감할 수 있는 자동차용 배기 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차의 배출가스를 그 배출원에 따라 구분하여 보면, 연료와 공기의 혼합기가 실린더 내에서 연소된 다음 배기관을 통해 대기로 방출되는 배기가스와, 연료탱크 내의 가솔린이 증발되는 증발가스 및 피스톤과 실린더 벽과의 틈새를 통해 연소실의 혼합기나 미연소가스가 크랭크 케이스로 유출되는 블로바이 가스로 나눌 수 있다.

이중에서, 배기다기관을 통해 엔진으로부터 배출되는 배기가스 내에는 많은 유해가스가 포함되어 있으며, 환경오염을 방지하기 위해서는 이들 유해가스를 대기 중으로 방출되기 전에 촉매 컨버터(catalytic converter)에 의해 처리하여 무해한 가스로 변환시켜 방출하여야 한다.

도 1은 일반적인 자동차의 배기계통을 나타낸 구성도이다. 엔진의 내부에서 연소된 연소가스는 배기밸브의 개방에 따라 배기 파이프(4)를 거쳐 촉매 컨버터(6)로 유입된다. 프론트 배기 파이프(4)를 거쳐 배출되는 배기가스 중에는 여러 종류의 유해물질이 함유되어 있으며, 이를 촉매 컨버터(6)에서 산화 환원반응에 의해 제거한다. 촉매 컨버터(6)를 통과한 배기가스는 배기 파이프(4')를 통해 제 1소음기(10)로 보내져 1차로 소음이 저감된 다음, 배기 파이프(4")를 통해 제 2소음기(20)로 보내져 2차로 소음이 저감된 후에, 리어 파이프(8)를 거쳐 외부로 배출된다.

도 2와 도 3은 각각, 종래의 배기 시스템에서 채용한 제 1소음기와 제 2소음기를 나타낸 단면도이다. 먼저, 도 2에 도시된 제 1소음기(10)는 내부에 충진된 다공성 흡음재(12)를 통해 소음을 흡수하는 흡수 소음기로서, 배기 파이프(4')와 연결된 소음관에는 다수의 구멍(14)이 천공되어 있다. 제 1소음기(10)에 충격적으로 유입되는 배기가스는 진동에 의해 소음관에 천공된 구멍(14)을 통해 흡음재(12)로 채워진 소음기 내부로 유입된다. 배기가스는 여기에서 흡음재(12)와의 마찰로 진동 에너지가 소진되어 거의 충격이 없는 상태로 배기 파이프(4")를 통해 다음이 제 2소음기(20)로 빠져나간다.

다음에, 도 3에 도시된 제 2소음기(20)는 간접 반사 복합소음기로서, 다수의 구멍(28)이 천공되어 있는 길이가 서로 다른 여러 개의 소음관과 칸막이(22, 24)로 구획된 공간이 연결되어 있으며, 배기 파이프(4")를 통해 유입된 배기가스의 소음을 반사작용으로 감쇠시킴과 동시에, 음진동을 감쇠시킨 다음, 리어 파이프(8)를 통해 배출한다.

이러한 구성을 지닌 자동차용 배기 시스템에서는 촉매 컨버터(6)와 제 1소음기(10)를 연결하는 배기 파이프(4')의 길이(L1) 및 제 1소음기(10)와 제 2소음기(20)를 연결하는 배기 파이프(4")의 길이(L2)에 의해서 파이프 공진(pipe resonance)이 발생된다. 종래의 소음기로는 이들에 의한 소음을 저감할 수 없기 때문에, 승차감이 저하되는 문제가 있다.

본 발명은 이러한 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 그 목적은 촉매 컨버터와 제 1소음기를 연결하는 배기 파이프 및 제 1소음기와 제 2소음기를 연결하는 배기 파이프에 의해서 발생되는 파이프 공진을 최소화하여 이들에 의해 발생되는 소음을 줄여 승차감을 향상시킬 수 있는 자동차용 배기 시스템을 제공하는데 있다.

도 1은 일반적인 자동차용 배기계통을 나타낸 구성도

도 2와 도 3은 각각, 종래의 배기 시스템에서 채용한 제 1소음기와 제 2소음기를 나타낸 단면도

도 4와 도 5는 각각, 본 발명의 배기 시스템에서 채용한 제 1소음기와 제 2소음기를 나타낸 단면도

[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]

2:엔진 4, 4', 4:배기 파이프

6:촉매 컨버터 14, 28:구멍

30, 40:제 1, 2소음기 32:흡음재

34, 44:제 1, 2유출관 36, 46:제 1, 2챔버

38, 42, 44:칸막이

상술한 본 발명의 목적은 엔진의 내부에서 연소된 연소가스 중에 함유되어 있는 유해물질을 제거하는 촉매 컨버터와, 배기 파이프를 통해서 촉매 컨버터로부터 배기가스가 유입되는 제 1소음기와, 배기 파이프를 통해서 제 1소음기에서 배출된 배기가스가 유입된 후에 리어 파이프를 통해 외부로 배출되는 제 2소음기를 포함하는 자동차용 배기계통에 있어서, 제 1소음기의 내부에는 제 1유출관을 통해 배기 파이프와 연통되는 제 1챔버가 형성되어 있고, 제 2소음기의 내부에는 제 2유출관을 통해 배기 파이프와 연통되는 제 2챔버가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 자동차용 배기 시스템에 의해 달성된다.

다음에는 첨부한 도면을 참고로 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동차용 배기 시스템에 대하여 설명하기로 한다.

도 4와 도 5는 각각, 본 발명의 배기 시스템에서 채용한 제 1소음기와 제 2소음기를 나타낸 단면도로서, 도 1에서 설명한 종래의 구조와 동일한 부품은 동일한 부호로 표시한다.

도 1에서 설명한 바와 같이, 통상의 자동차용 배기 시스템의 구성을 보면, 엔진의 내부에서 연소된 연소가스 중에 함유되어 있는 유해물질을 제거하는 촉매 컨버터(6)와, 배기 파이프(4')를 통해서 촉매 컨버터(6)로부터 배기가스가 유입되는 제 1소음기(30)와, 배기 파이프(4")를 통해서 제 1소음기(30)에서 배출된 배기가스가 유입된 후에 리어 파이프(8)를 통해 외부로 배출되는 제 2소음기(40)로 이루어져 있다.

이러한 구성의 배기 시스템을 구비한 차량에서, 촉매 컨버터(6)와 제 1소음기(30)를 연결하는 배기 파이프(4') 및 제 1소음기(30)와 제 2소음기(40)를 연결하는 배기 파이프(4")에 의한 파이프 공진을 억제하기 위한 방안으로서, 제 1소음기(30)와 제 2소음기(40)의 내부에는 각각, 제 1챔버(36)와 제 2챔버(46)를 형성하였다.

즉, 제 1소음기(30)의 내부에는 제 1유출관(34)을 통해 배기 파이프(4')와 연통되는 제 1챔버(36)가 형성되어 있고, 제 2소음기(40)의 내부에는 제 2유출관(44)을 통해 배기 파이프(4")와 연통되는 제 2챔버(46)가 형성되어 있다. 이를 위해서, 제 1소음기(30)의 내부에는 칸막이(38)를 배치한 다음, 흡음재(32)와 제 1챔버(36)를 구획하였다. 제 2소음기(40)의 내부에 형성된 제 2챔버(46)는 칸막이(42)에 의해서 구획된다.

이러한 구조의 제 1소음기(30) 및 제 2소음기(40)의 내부에 형성된 제 1챔버(36)와 제 2챔버(46)의 체적(SP₁, SP₂)을 비롯하여, 제 1유출관(34) 및 제 2유출관(44)의 길이(ℓ1, ℓ2)와 직경(d1, d2)은 공명기 원리식과 파이프 공명식으로부터 다음의 수학식 1 및 2와 같이 나타낼 수 있다.

여기에서, c는 음속(m)이며, 제 1유출관(34)과 제 2유출관(44)의 평균 단면적은 이다.

상기 수학식 1을 통해서 알 수 있는 바와 같이, 제 1소음기(30)에 형성되어 있는 제 1유출관(34)에 의해서 얻을 수 있는 공명 주파수는 촉매 컨버터와 제 1소음기를 연결하는 배기 파이프(4')의 길이(L1)에 걸쳐서 발생되는 파이프 공명 주파수와 같기 때문에, 서로 간의 상쇄작용에 의해서 파이프의 공진을 억제할 수 있다.

마찬가지로, 수학식 2를 통해서 알 수 있는 바와 같이, 제 2소음기(40)에 형성되어 있는 제 2유출관(44)에 의해서 얻을 수 있는 공명 주파수는 제 1소음기(30)와 제 2소음기(40)를 연결하는 배기 파이프(4")의 길이(L2)에 걸쳐서 발생되는 파이프 공명 주파수와 같기 때문에, 서로 간의 상쇄작용에 의해서 파이프의 공진을 억제하는 것이 가능하다.

이상으로 설명한 본 발명에 의하면, 제 1소음기 내에 형성된 제 1챔버에 의해서 촉매 컨버터와 제 1소음기를 연결하는 배기 파이프(4')의 파이프 공진을 억제함과 동시에, 제 2소음기 내에 형성된 제 2챔버에 의해서 제 1소음기와 제 2소음기를 연결하는 배기 파이프(4")의 공진을 억제하여 소음을 줄임으로써, 승차감을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

Claims

엔진의 내부에서 연소된 연소가스 중에 함유되어 있는 유해물질을 제거하는 촉매 컨버터(6)와, 배기 파이프(4')를 통해서 상기 촉매 컨버터(6)로부터 배기가스가 유입되는 제 1소음기(30)와, 배기 파이프(4")를 통해서 상기 제 1소음기(30)에서 배출된 배기가스가 유입된 후에 리어 파이프(8)를 통해 외부로 배출되는 제 2소음기(40)를 포함하는 자동차용 배기계통에 있어서,

상기 제 1소음기(30)의 내부에는 제 1유출관(34)을 통해 상기 배기 파이프(4')와 연통되는 제 1챔버(36)가 형성되어 있고,

상기 제 2소음기(40)의 내부에는 제 2유출관(44)을 통해 상기 배기 파이프(4")와 연통되는 제 2챔버(46)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 자동차용 배기 시스템.
제 1항에 있어서,

상기 제 1소음기(30)내에는 상기 제 1챔버(36)와 흡음재(32)를 구획하는 칸막이(38)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 자동차용 배기 시스템.
제 1항에 있어서,

상기 배기 파이프(4')의 공명 주파수 로서, c는 음속, S_P1와 ℓ₁은 각각, 상기 제 1유출관(34)의 평균 단면적과 길이인 것을 특징으로 하는 자동차용 배기 시스템.
제 1항에 있어서,

상기 배기 파이프(4")의 공명 주파수 로서, c는 음속, S_P2와 ℓ₂은 각각, 상기 제 2유출관(44)의 평균 단면적과 길이인 것을 특징으로 하는 자동차용 배기 시스템.