KR20020031671A - 배기파이프 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엔진의 구동 RPM에 따라 배출되는 배기가스의 배기압에 능동적으로 대처하여 배기가스가 통과되는 배기파이프의 통과영역을 조절되므로서 엔진의 모든 구동 RPM에 대응하여 배기가스의 유동성을 조절할 수 있고, 배기가스가 배기파이프를 통과하면서 발생되는 부밍소음 및 기류음이 저감되도록 하는 배기파이프 구조에 관한 것으로,

연소실에서 배기되는 배기가스를 머플러로 안내하기 위한 배기파이프가 상기 머플러의 일측에 연결하되, 머플러와 연결되는 배기파이프의 전방 외주면에는 양측으로 대칭되도록 관통공이 형성되며, 상기한 각각의 관통공 외측으로는 수용공간을 갖는 일정크기의 수용케이스가 양측으로 서로 대칭되도록 형성되며, 상기 각각의 수용케이스의 내부에는 서로 대칭되는 가변플랩이 스프링에 의해 탄력지지되도록 구성되어, 배기파이프를 통과하는 배기가스의 유동에 의해 상기 가변플랩의 개도량이 변화되는 것을 특징으로 하며,

상기한 가변플랩은 그 단면이 원호 형상이며, 스프링에 지지되는 일측으로는 스프링의 탄력으로 인해 상기 관통공을 벗어나지 않도록 스톱퍼가 형성되는 것을 특징으로 하고,

상기한 수용케이스에 수용되어 가변플랩을 탄력지지하는 스프링은 편중된 힘을 받지 않도록 하기 위해 한쌍으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

배기파이프 구조{Exhast pipe apparatus}

본 발명은 배기파이프 구조에 관한 것으로서, 특히 엔진의 구동 RPM에 따라 배출되는 배기가스의 배기압에 능동적으로 대처하여 배기가스가 통과되는 배기파이프의 통과영역이 조절되므로서 엔진의 모든 구동 RPM에 대응하여 배기가스의 유동성을 조절할 수 있고, 배기가스가 배기파이프를 통과하면서 발생되는 부밍소음 및 기류음이 저감되도록 하는 배기파이프 구조에 관한 것이다.

자동차의 배기장치는 엔진 연소의 생성물인 고온, 고압의 가스를 머플러를 통해 대기상으로 배출할 뿐만 아니라 이때 발생된 연소음을 감쇄시키는 장치로서 널리 사용되고 있다.

이러한 배기계의 기능은 크게 소음저감과 배압저감이라는 두가지로 크게 나눌 수 있으며 현재까지는 머플러나 파이프 등의 형상을 최적화함으로서 앞서 언급한 두가지 기능에 충실하게 설계되어 왔다.

하지만, 최근에는 소음저감과 배압저감이라는 두가지 요소를 모두 만족시키려는 시도가 계속해서 진행되었고, 이러한 욕구를 만족시키기 위한 목적으로 가변머플러가 개발되어 장착되어지고 있다.

가변머플러는 저속영역과 고속영역의 상반되는 두가지 조건을 모두 만족시키기 위하여 머플러 내부에 밸브를 설치하여 저속영역에서는 밸브를 닫고 고속영역에서는 밸브를 열도록 구성된 것이다.

그러나 이러한 가변머플러는 기존의 고정된 배기계형상 및 머플러구조로는 다양한 엔진 RPM영역에서 효과적인 성능을 발휘하기가 쉽지 않았던 단점을 보완하기 위하여 밸브개폐를 통해 2가지(저속영역, 고속영역)의 서로 다른 머플러 구조를 가지도록 한 것이며, 밸브를 통해 머플러를 통과하는 배기유동의 경로를 바꾸는 방식인데 이 방식의 단점을 지적한다면 밸브의 개폐를 통해서만 구조를 변경하도록 되어있고, 실제 엔진을 단순히 2가지 조건으로만 가정하여 조정하도록 되어 있어엔진의 회전수 및 배기량에 민감하게 대처하지 못하는 문제점이 발생하였다.

따라서 본 발명은 상기한 문제점을 개선하기 위하여 안출된 것으로서, 보다 상세하게는 엔진의 구동 RPM에 따라 배출되는 배기가스의 배기압에 능동적으로 대처하여 배기가스가 통과되는 배기파이프의 통과영역을 조절되므로서 엔진의 모든 구동 RPM에 대응하여 배기가스의 유동성을 조절할 수 있고, 배기가스가 배기파이프를 통과하면서 발생되는 부밍소음 및 기류음이 저감되도록 하는 배기파이프 구조를 제공하는 데 목적이 있다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 수단으로서,

연소실에서 배기되는 배기가스를 머플러로 안내하기 위한 배기파이프가 상기 머플러의 일측에 연결하되, 머플러와 연결되는 배기파이프의 전방 외주면에는 양측으로 대칭되도록 관통공이 형성되며, 상기한 각각의 관통공 외측으로는 수용공간을 갖는 일정크기의 수용케이스가 양측으로 서로 대칭되도록 형성되며, 상기 각각의 수용케이스의 내부에는 서로 대칭되는 가변플랩이 스프링에 의해 탄력지지되도록 구성되어, 배기파이프를 통과하는 배기가스의 유동에 의해 상기 가변플랩의 개도량이 변화되는 것을 특징으로 하며,

상기한 가변플랩은 그 단면이 원호 형상이며, 스프링에 지지되는 일측으로는 스프링의 탄력으로 인해 상기 관통공을 벗어나지 않도록 스톱퍼가 형성되는 것을 특징으로 하고,

상기한 수용케이스에 수용되어 가변플랩을 탄력지지하는 스프링은 편중된 힘을 받지 않도록 하기 위해 한쌍으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명에 의해 구성된 배기파이프 구조로서 배기가스의 유동압이 약한 경우의 도면.

도 2는 본 발명에 의해 구성된 배기파이프 구조로서 배기기스의 유동압이 강한 경우의 도면.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 배기파이프 11 : 관통공

12 : 수용케이스 13 : 수용공간

14 : 걸림턱 15 : 가변플랩

16 : 스톱퍼 17 : 스프링

20 : 머프러

본 발명의 구조 및 작용에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면과 함께 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 의해 구성된 배기파이프 구조로서 배기가스의 유동압이 약한 경우이며, 도 2는 본 발명에 의해 구성된 배기파이프 구조로서 배기기스의 유동압이 강한 경우이다.

도면 중에 표시된 도면부호 10은 배기파이프이며, 도면부호 20은 배기가스의 소음을 저감하는 머플러이다.

상기한 배기파이프(10)의 도중에는 배기가스의 소음을 저감시키기 위한 머플러(20)가 형성되는데, 이 머플러(20) 전방의 배기파이프(10)에는 외주연에는 양측으로 관통공(11)이 서로 대칭되도록 형성된다.

그리고 내부로 일정크기의 수용공간을 가지며, 상기 관통공(11)을 통해 배기가스가 외부로 유출되는 것이 차단되도록 밀폐된 수용케이스(12)가 관통공(11)을 감싸며 외측으로 서로 대칭되도록 형성되어 있다.

상기한 각각의 수용케이스(12)에는 스프링(17)에 의해 탄력지지되는 가변플랩(15)의 일단이 수용되어 배기가스의 유동압에 의해 배기파이프(10)의 유동공간이 조절되도록 구성된다.

가변플랩(15)의 구조는 그 단면이 대략 90도 정도되는 원호형상이며, 일측은 배기가스의 유동성을 위해 곡면으로 형성되고 다른 일측은 수직면으로 형성된다.수용케이스(12)에 수용되는 가변플랩(15)의 일단은 수용공간(13)에 수용된 채 탄력지지하는 스프링(17)의 탄발력에 의해 관통공(11)을 벗어나지 않도록 스톱퍼(16)가 원호면보다 넓게 형성되어 있다.

그리고, 상기한 각각의 수용케이스(12) 내부 외측에는 각각 걸림턱(14)이 형성되어 가변플랩(15)이 너무 안쪽으로 이동되는 것이 제한된다.

또한, 상기한 스프링(17)은 배기가스에 의해 가변플랩(15)이 편중된 힘을 받는 것을 방지하기 위해서 이중으로 형성되는 것이 바람직하다.

이상과 같이 구성되는 본 발명의 작동 및 작용을 배기가스의 유동이 약할 때와 강할 때로 구분하여 설명하면 다음과 같다.

우선, 엔진이 정지된 상태에서는 상기한 배기파이프(10)의 도중에 장착된 가변플랩(15)은 스프링(17)의 탄발력에 의해 배기가스의 유동공간이 최소화되는데, 이 최소화된 배기가스의 유동공간 크기는 엔진이 저RPM 영역에서 운행할 경우를 가정하여 설정된 것이다.

엔진이 가동되어 회전영역이 저RPM인 경우에는 배기파이프(10)을 통과하는 배기가스의 유동압은 낮게 형성된다. 도 1은 배기가스의 유동압이 낮을 경우의 가변플랩(15) 상태를 도시한 것으로서, 배기가스의 유동압은 가변플랩(15)에 커다란 영향을 미치지 못하게되어 배기가스의 유동공간이 되는 가변플랩(15)간의 거리(d)는 짧지만, 배기가스가 통과하는 공간이 작아 부밍소음이 저감되는 효과가 나타나게 된다.

그리고 엔진회전영역이 고RPM인 경우에는 배기파이프(10)를 통과하는 배기가스의 유동압이 높게 형성된다. 따라서 배기가스의 유동압은 가변플랩(15)을 탄력지지하는 스프링(17)을 가압하게 되고, 그에 따라 가변플랩(15) 간의 거리(D)가 넓게 벌어지게 된다. 이때 배기가스가 통과하는 파이프의 내경이 증대되면 기류음이 저감된다.

즉, 엔진이 가동되면 엔진회전영역이나 가속상태에 따라서 연소실에서 발생되는 배기가스의 유동압은 변하게 되는데, 이 배기가스가 통과하는 배기파이프(10)의 도중에 가변플랩(15)장치가 설치되므로서 배기가스의 배기압에 능동적으로 대처하게 되어 배기가스의 유동이 원활해진다.

또한, 엔진회전속도에 따라 배기가스가 통과하는 가변플랩(15) 간의 거리가 자동적으로 변동되므로서 배기압에 따른 부밍소음 및 기류음이 저감된다.

상기 설명에서는 본 발명에 의한 가변플랩(15)을 작동시키는 매체로서 스프링(17)만을 예로 설명하였으나, 전자제어장치 및 ECU 등이 모듈화되어가는 기술측면을 고려해볼 때 필요에 따라서는 배기압센서, 변위측정센서 등과 같은 여러가지의 센서를 이용하여 가변플랩(15)의 출몰작동을 제어하는 것도 가능함을 밝혀둔다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 머플러와 연결되는 배기파이프의 도중에 배기가스의 유동압에 따라 배기가스가 통과할 수 있는 유동공간이 가변되므로서, 엔진의 구동 RPM에 따라 배출되는 배기가스의 배기압에 능동적으로 대처하여 배기파이프에서 발생하는 부밍소음 및 기류음이 저감되는 데 커다란 장점이 있는 것이다.

Claims (3)

1. 연소실에서 배기되는 배기가스를 머플러(20)로 안내하기 위한 배기파이프(10)가 상기 머플러(20)의 일측에 연결되며, 머플러(20)와 연결되는 배기파이프(10)의 전방 외주면에는 양측으로 대칭되도록 관통공(11)이 형성되며, 상기한 각각의 관통공(11) 외측으로는 수용공간(13)을 갖는 일정크기의 수용케이스(12)가 양측으로 서로 대칭되도록 형성되며, 상기 각각의 수용케이스(12)의 내부에는 서로 대칭되는 가변플랩(15)이 스프링(17)에 의해 탄력지지되도록 구성되어, 배기파이프(10)를 통과하는 배기가스의 유동에 의해 상기 가변플랩(15)의 개도량이 변화되는 것을 특징으로 하는 배기파이프 구조.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기한 각각의 가변플랩(15)은 그 단면이 원호 형상이며, 스프링(17)에 지지되는 일측으로는 스프링(17)의 탄력으로 인해 상기 관통공(11)을 벗어나지 않도록 스톱퍼(16)가 형성되는 것을 특징으로 하는 배기파이프 구조.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기한 수용케이스(12)에 수용되어 가변플랩(15)을 탄력지지하는 스프링(17)은 편중된 힘을 받지 않도록 하기 위해 한쌍으로 구성되는 것을 특징으로 하는 배기파이프 구조.