KR20030037506A - 엔진의 운전 조건에 따라 배기유동이 가변되는 머플러장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 엔진의 운전조건에 따라 배기유동이 선형적으로 변화하므로써 효과적인 소음감쇄가 가능한 구조의 배기유동 가변식의 머플러장치를 제공하는 데 있다.

이를위해 본 발명은 배기가스 유입구와 배기가스 유출구를 가지고 배기파이프의 도중에 접속되며, 상부판과 하부판 사이의 거리가 후방으로 갈수록 벌어지는 경사를 가진 대략 사다리꼴 형상의 케이스와;

상기 케이스의 내부공간을 전방의 통로부와 후방소음실의 2개의 공간으로 구획하되, 상기 상하부판과 평행하게 설치되어 상하로 각각 경사통로부를 형성하는 상부 및 하부 경사구획판과, 수직통로부를 형성하는 전면구획판으로 구성되는 격판부재와;

상기 상하 경사통로부내에 설치되어 슬라이딩 운동을 하며, 경사통로부를 양분하여 구획하는 상하 원통형로울러와;

상기 상부 원통형로울러의 양단과 하부 원통형로울러의 양단을 연결하는 신축성이 있는 벨트; 및

상기 격판부재의 전면구획판과 상하부 경사구획판에 배기가스의 통과를 허용토록 형성되는 복수개의 배기가스 통과공; 으로 구성되어 상기 상하 경사통로부에 작용하는 배기가스압에 비례하여 상기 상하부 원통형로울러가 경사면을 따라 전후로 이동하게 되는 것을 특징으로 한다.

Description

엔진의 운전조건에 따라 배기유동이 가변되는 머플러장치{Muffler apparatus}

본 발명은 엔진의 운전조건에 따라 배기유동이 가변되는 머플러장치에 관한 것이다.

자동차의 배기시스템은 연소의 생성물인 고온·고압의 가스를 안내하여 외부로 배출할 뿐 아니라 그때 발생된 연소음을 감쇄시키는 장치로서의 역활을 하고 있다. 이러한 배기계의 기능은 크게 소음저감과 배압저감으로 나눌 수 있는데 상기한 두가지 기능을 충실하게 만족할 수 있도록 머플러나 파이프의 형상을 최적화하는 설계가 연구되어 오고 있다.

최근에는 소음저감과 배압저감이라는 두가지 요소를 모두 만족시키기 위하여 도 5에 도시하는 것과같은 가변 머플러(Dual mode muffler, 20)가 개발되어 차량의 적용되고 있다.

이는 종래의 경우 머플러 설계가 특정 운전영역, 예를들면 저속 또는 고속등에서 발생하는 특정 소음발생주파수에 맞추어 소음을 감쇄하도록 설계되므로써 다른 운전영역에서의 소음감쇄 효과는 약할수 밖에 없었던데 비하여, 가변 머플러의 경우 머플러 내부에 밸브(21)를 설치하여, 배기가스압과 배출량 및 유속이 낮은 엔진의 저속운전시에는 밸브(21)를 닫게되며, 배기가스압과 배출량 및 유속이 높은 엔진의 고속운전시에는 배압을 낮추고 신속히 배기될 수 있도록 밸브(21)를 열도록 하므로써 고정된 배기계의 구조 및 머플러 구조로는 다양한 엔진 rpm 영역에서 효과적인 성능을 발취하기가 쉽지 않았던 단점을 보완하여 밸브(21) 개폐를 통해 2가지의 서로 다른 운전조건을 충족시킬 수 있게 되었던 것이다.

그러나 상기와 같이 밸브(21)를 통해 머플러를 통과하는 배기유동 경로를 바꾸게 되는 방식은 반드시 밸브(21)가 필요하고 실제 엔진이 단순히 저rpm 과 고 rpm 의 두가지 조건으로만 가정하여 조정되도록 되어있어, 엔진의 회전 및 배기량에 민감하게 선형적으로 대응하여 소음을 효과적으로 감쇄할 수는 없다는 점에서 더욱 개선할 여지가 있는 것이라고 하겠다.

이에 본 발명은 상기한 점을 감안하여 제안한 것으로서 그의 목적으로 하는 것은

엔진의 운전조건에 따라 배기유동이 선형적으로 변화하므로써 효과적인 소음감쇄가 가능한 구조의 배기유동 가변식의 머플러장치를 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은

배기가스 유입구와 배기가스 유출구를 가지고 배기파이프의 도중에 접속되며, 상부판과 하부판 사이의 거리가 후방으로 갈수록 벌어지는 경사를 가진 대략 사다리꼴 형상의 케이스와;

상기 케이스의 내부공간을 전방의 통로부와 후방소음실의 2개의 공간으로 구획하되, 상기 상하부판과 평행하게 설치되어 상하로 각각 경사통로부를 형성하는 상부 및 하부 경사구획판과, 수직통로부를 형성하는 전면구획판으로 구성되는 격판부재와;

상기 상하 경사통로부내에 설치되어 슬라이딩 운동을 하며, 경사통로부를 양분하여 구획하는 상하 원통형로울러와;

상기 상부 원통형로울러의 양단과 하부 원통형로울러의 양단을 연결하는 신축성이 있는 벨트; 및

상기 격판부재의 전면구획판과 상하부 경사구획판에 배기가스의 통과를 허용토록 형성되는 복수개의 배기가스 통과공; 으로 구성되어 상기 상하 경사통로부에 작용하는 배기가스압에 비례하여 상기 상하부 원통형로울러가 경사면을 따라 전후로 이동하게 되는 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명에 의한 엔진의 운전조건에 따라 배기유동이 가변되는 머플러장치로서 저속에서의 작동상태를 나타낸 도면

도 2는 본 발명에 의한 머플러장치의 사시도

도 3은 본 발명에 의한 머플러장치의 엔진 고속운전시의 작동상태를 나타내는 도면

도 4는 본 발명에 의한 머플러장치의 측단면도

도 5는 종래기술

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 머플러 2 : 케이스

3 : 전면판 4 : 배기가스 유입구

5 : 후면판 6 : 배기가스 유출구

7 : 상부판 8 : 하부판

9,10 : 측면판 11,12 : 경사구획판

13 : 전면구획판 14 : 격판부재

15 : 수직통로부 16,17 : 경사통로부

18 : 후방소음실 19,20 : 측면판

21,22 : 배기가스 통과공 23,24 : 원통형 로울러

25,26 : 벨트 27,28 : 스톱퍼

이하 본 발명의 구성을 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 머플러장치를 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명에 의한 머플러장치의 사시도이며, 도 3은 본 발명에 의한 머플러장치의 엔진 고속운전시의 작동상태를 나타내는 도면이다.

도면중 부호 1은 배기소음 감쇄를 위한 본 발명의 머플러이며, 정단면 형상이 사다리꼴을 이루는 케이스(2)를 구비하고 있다.

케이스(2)의 전면판(3)에는 배기가스 유입구(4)가 형성되고, 후면판(5)에는 배기가스 유출구(6)가 형성되어, 각각 배기파이프에 접속된다.

또 케이스(2)의 상하부판(7)(8)은 각각 후방으로 갈수록 그 사이의 거리가 벌어지는 형상이며, 양측면판(9)(10)은 등간격의 나란한 형상이어서 정단면 형상이 사다리꼴이고 평면 및 측단면 형상은 직사각형을 이루고 있다.

상기 케이스(2)내에는 상하부 경사구획판(11)(12)과 전면구획판(13)으로 구성된 격판부재(14)가 내부공간을 전방통로부(15)(16)(17)와 후방소음실(18)의 2개로 구획하고 있다.

이 상하부 경사구획판(11)(12)은 각각 케이스(2)의 상하부판(7)(8)과 같은 경사, 즉 상하 동일간격을 유지토록 경사지게 설치되고, 전면구획판(13) 역시 전면판(3)과 일정간격을 두고 대향되게 설치되어, 양 부재들 사이에 대략 ㄷ자형의 통로부(15)(16)(17)를 형성하고 있다.

상기 통로부(15)(16)(17)는 수직방향으로 형성된 수직통로부(15)와, 그와 연통되는 상하부 경사통로부(16)(17)로 이루어져 있다.

또 상기 격판부재(4)는 측판(19)(20)을 두어서 외곽의 케이스(2)와 동일한 형태를 취하고 있다.

그리고, 상기 상하부 경사구획판(11)(12)과 전면구획판(13)에는 배기가스의 통과를 허용하는 복수개의 배기가스 통과공(21)(22)이 천공되어 있으며, 측판(19)(20)의 경우에는 구멍이 형성되지 않는다.

상기 상하부 경사통로부(11)(12)내에는 경사면을 따라 구름운동을 하며, 그 통로를 양분하여 좌우로 구획(도시상태를 기준)하는 원통형로울러(23)(24)가 수용되어 있으며, 이 원통형로울러(23)(24)는 상하간에 그들의 양단이 탄력성이 크고내열성이 좋은 실리콘 고무재의 벨트(25)(26)로 연결되어 있다.

이에따라 상기 벨트(25)(26)는 자체탄성력에 의해 원통형로울러(23)(24)들을 수렴방향, 즉 서로 가까워지도록 끌어당기는 힘을 가하게 되며, 이 힘에 의해 원통형로울러(23)(24)들은 전면구획판(13) 쪽으로 이동하려는 성질이 있어 전면구획판(13)의 상하는 통로부(16)(17)내를 향해 약간 돌출된 스톱퍼(27)(28)를 구비하여, 원통형로울러(23)(24)의 이탈을 방지하고 있다.

이하에 본 발명의 작용에 대하여 설명한다.

엔진이 구동되면 배기가스가 배기가스 유입구(4)를 통해 케이스(2)내로 유입된다.

유입된 배기가스의 일부는 전면구획판(13)에 형성된 배기가스 통과공(21)을 통해 후방소음실(18)로 유입되어 확산되면서 온도와 압력을 낮추어 소음이 감쇄된 후 배기가스 유출구(6)를 통해 테일파이프측으로 빠져나가게 된다.

그런데 이때 엔진이 저속운전상태라면 배기가스압과 유속이 낮기 때문에 수직통로부(15)를 따라 상하 양쪽으로 확산되는 일부 배기가스가 상하부 원통형로울러(23)(24)에 작용하여 그 힘에 의해 경사면을 따라 밀어올리게 되며, 이때 벨트(25)(26)가 늘어나면서 복원력을 축적하게 된다.

그러나 저속에서의 배기가스 유동에너지가 작으므로 그에 비례하여 원통형로울러(23)(24)의 밀어올림 거리가 작아 이때 수직통로부(15)와 후방소음실(18)을 연통하게 되는 배기가스 통과공(22)의 숫자도 작아서 이들 개방된 배기가스 통과공(22)들을 통해 후방소음실(18)로 배기가스가 유입 확산되면서 저속에서의 배기 부밍소음을 감쇄하게 된다.

한편, 엔진의 구동속도가 증가하면 그 속도에 비례해서 많은 배기가스가 발생하고 그 압력과 속도도 높으므로 앞서와 같은 정도의 배기가스 통과공(22)의 개방만으로는 배기가스를 배출처리할 수 없어 배압을 크게 상승시켜 오히려 엔진출력을 떨어뜨리고 저항에 따른 소음발생이 우려된다.

그러나 이때 예를들어 엔진이 전부하로 운전되고 있다고 가정하면 이때의 배기가스압에 의해 상하부의 원통형로울러(23)(24)가 도 3에서와 같이 경사구획판(11)(12)의 후단 상부위치까지 밀어올려지게 되어 전체 배기가스 통과공(22)이 개방되어지게 되며, 이에따라 배기가스는 전면구획판(13)과 상하부 경사구획판(11)(12)에 형성된 모든 배기가스 통과공(21)(22)을 통해 배기가스가 신속하게 통과할 수 있어 배압을 낮추고 고속에서의 기류소음을 감쇄할 수 있게 되는 것이다.

이상과 같은 본 발명은 엔진의 전운전 영역에 걸쳐 선형적으로 배기가스 통과단면적이 가변되도록 하는 것에 의해서 배압의 영향이 적은 저속에서는 배기가스 통과단면적을 축소시켜 배기부밍소음을 저감시키고 배압의 영향이 큰 고속에서는 이에 비례하여 배기가스 통과단면적을 확대하므로써 기류소음을 저감하고 배압을 낮추어 엔진출력 손실을 방지하게 되는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 배기가스 유입구와 배기가스 유출구를 가지고 배기파이프의 도중에 접속되며, 상부판과 하부판 사이의 거리가 후방으로 갈수록 벌어지는 경사를 가진 대략 사다리꼴 형상의 케이스와;

   상기 케이스의 내부공간을 전방의 통로부와 후방소음실의 2개의 공간으로 구획하되, 상기 상하부판과 평행하게 설치되어 상하로 각각 경사통로부를 형성하는 상부 및 하부 경사구획판과, 수직통로부를 형성하는 전면구획판으로 구성되는 격판부재와;

   상기 상하 경사통로부내에 설치되어 슬라이딩 운동을 하며, 경사통로부를 양분하여 구획하는 상하 원통형로울러와;

   상기 상부 원통형로울러의 양단과 하부 원통형로울러의 양단을 연결하는 신축성이 있는 벨트; 및

   상기 격판부재의 전면구획판과 상하부 경사구획판에 배기가스의 통과를 허용토록 형성되는 복수개의 배기가스 통과공; 으로 구성되어 상기 상하 경사통로부에 작용하는 배기가스압에 비례하여 상기 상하부 원통형로울러가 경사면을 따라 전후로 이동하게 되는 것을 특징으로 하는 엔진의 운전조건에 따라 배기유동이 가변되는 머플러장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 벨트는 신축성이 있는 내열재인 실리콘 고무로 형성된 것을 특징으로 하는 엔진의 운전조건에 따라 배기유동이 가변되는 머플러장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 전면구획판의 상하단에는 경사통로부를 향해 돌출하는 스톱퍼가 구비된 것을 특징으로 하는 엔진의 운전조건에 따라 배기유동이 가변되는 머플러장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 격판부재의 양측은 구멍이 없는 측판부재로 막혀있는 것을 특징으로 하는 엔진의 운전조건에 따라 배기유동이 가변되는 머플러장치.