KR20030074951A - 자동차용 배기구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내연 기관에 이용되는 연소 가스 배출용 배기구에 관한 것으로서 보다 상세하게는 자동차의 배기 가스 배출 경로에 마련된 소음기 파이프에 자동차 주행에 따른 공기 유입을 유도하는 확개관을 형성하여 2중관 구조를 이룸으로서 공기 흐름을 이용하여 배기 가스를 빠르게 배출시켜 연비와 출력 향상에 유용한 자동차용 배기구에 관한 것이다.

본 발명은 배기 가스가 배출되는 소음기 파이프에 자동차의 주행에 따른 공기 흐름을 모아 배기 가스와 함께 배출되도록 이루어 배기 가스의 배출을 빠르게 이룰 수 있고, 배기 가스가 기관으로 재 유입되는 오버랩을 방지하여 출력의 증대를 이룰 수 있으며, 구조적으로 견고한 구조를 이룸으로 내구성이 현저하게 증대되며 기존 소음기의 구조 변경 없이 적용이 가능하여 호환성이 우수하며, 배기 가스의 출구 측에 유입된 외기를 빠른 공기 흐름으로 제공하므로 소음이 외부로 유출되거나 외기와 함께 유입되는 이물질이 소음기 내에 침적되지 않는 배기구를 제공하고자, 자동차의 주행 전방향으로 확개된 나팔관(30)과, 상기 나팔관(30)의 연장관(32)을 소음기(10)를 관통하여 테일 파이프(20)의 종단 부근 까지 연장 형성하여 소음기의 배기 종단에 빠름 공기 흐름을 유발하도록 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

자동차용 배기구{Exhaust for automobile}

본 발명은 내연 기관에 이용되는 연소 가스 배출용 배기구에 관한 것으로서 보다 상세하게는 자동차의 배기 가스 배출 경로에 마련된 소음기 파이프에 자동차 주행에 따른 공기 유입을 유도하는 확개관을 형성하여 2중관 구조를 이룸으로서 공기 흐름을 이용하여 배기 가스를 빠르게 배출시켜 연비와 출력 향상에 유용한 자동차용 배기구에 관한 것이다.

주지된 바와 같이 내연 기관을 이용하는 자동차에서는 흡입, 압축, 폭발, 배기의 4행정에 의하여 동력이 얻어지게 된다.

상기 기관의 행정 중 공기(흡, 배기)의 흐름을 살펴보면 흡입 과정에서는 에어크리너 스로틀 밸브 등을 통과 할 때는 비교적 커다란 저항 없이 유입이 이루어 진다.

그러나 배기 과정에서는 배기 매니폴드, 촉매를 이용하는 공기 정화 장치 및 소음기 등을 거쳐 테일 파이프로 배기 되므로서 배기 흐름에 상당한 저항이 발생하게 된다.

상기 기관의 실린더에서 소음기의 테일 파이프까지 배출되는 과정에서 배기 매니폴드에서는 기관의 4행정중에 흡기 밸브와 배기 밸브가 순간적으로 동시에 개방되는 이른바 밸브 오버랩이 발생되는 시기가 있고 이 과정에서 배출되던 가스가 실린더 내로 재 유입되는 현상이 발생하면서 순간적으로 배기 매니폴드 내에는 진공 상태가 형성되며 이로 인하여 배기 가스 배출을 방해하는 1차 배기압이 형성된다.

또한, 공기 정화기인 삼차원 촉매 장치에서는 하니콤 형태의 배기가스 정화기의 미세한 통기공을 경유하면서 배기 가스의 유속이 현저하게 줄어들게되어 2차적인 배기압이 형성되며, 소음기에 유입되면 다단으로 구획된 칸막이를 돌아 흠음될 때 3차 배기압이 형성된다.

이러한 배기 과정에서 배기 가스는 3~5kg/㎠의 압력과 600℃ 정도의 온도로 배기되어 소음기가 필수적으로 필요하며 소음기는 대개 배기량의 15~20배 정도의 용적으로 설계되며 이러한 소음기는 공기 저항으로 인하여 기관의 연소 가스가 원활히 배출되지 못하므로서 출력의 5~10%가 감소되는 폐단이 있다.

따라서, 상기 배기 가스를 원활하게 배출 시키는 것만으로도 기관의 출력 향상과 연비를 개선할 수 있음을 알 수 있다.

상기와 같이 배기 가스의 배출을 원활하게 하고자 종래에도 다양한 제안이 공지되 있다.

대한민국 특허 공개 제 2000-56951호는 공기의 흐름을 이용한 자동차의 배기통을 제안하고 있으며 이는 자동차의 주행에 따른 공기 흐름을 이용하여 유선형의 배기구 몸통을 테일 파이프에 결합하여 유선형의 몸통을 스쳐 지나가는 공기의 유속에 따라 저압 지역이 형성되도록 하고 이 저압에 의하여 배기 가스가 급속하게 빨려나오면서 배기를 돕도록 이루어진 것이다.

그러나 이러한 유선형의 배기구 몸통을 자동차에 부착하기에는 구조적으로 비대하고 복잡한 단점이 있으며 정지 또는 저속 주행시에는 빠른 공기 흐름을 유도할 수 없어서 좁은 배기 통로만으로는 오히려 배기를 방해하는 문제가 있어 실용화가 어렵다.

공개 특허 제 1998-75223호의 와류 발생 장치를 갖는 메인 사일런서의 테일 파이프에 의하면 테일 파이프의 중간에 와류용 날개를 배기 가스에 의하여 회동되도록 마련한 것으로서 배기 가스에 의하여 날개가 돌면서 와류가 발생하여 배기하도록 제안하고 있으나 이는 오히려 배기 가스의 흐름을 방해하는 저항을 제공하므로 실질적으로 사용하기 어려운 문제가 있다.

실용신안 등록 제 4888호의 자동차 배기가스 배출 장치에 따르면 테일 파이프의 종단에 볼트로 취부되는 파이프를 마련하고 파이프의 내주연에 와류 형성용 날개를 방사상으로 다수 형성하여 이루어지는 것으로서 배기 가스를 와류시켜 배출 효율을 개선하고자 제안되었으나 이와같이 단순히 배기 가스를 와류시키는 것만으로는 배기를 급속하고 원활하게 이루기에는 부족하며 결과적으로는 배기 압력으로 자연 배기되는 것에 더하여 유체의 와류가 배기를 부분적으로 돕는 정도의 미미한 효과를 얻는 것에 불과하여 효율이 극히 낮다.

또한, 도 1에 도시한 바와 같은 특허 등록 제 257874호의 와류를 이용한 배기가스 배출 장치에 의하면 배기 가스 경로에 형성되어 있는 소음기(4)의 앞쪽 파이프(2)에 외부 공기를 유입하며 와류를 형성하는 베인(7)을 갖는 와류 발생 덕트(5)를 형성하고 스로틀 밸브 열림량에 비례하여 개도가 조절되는 밸브(9)가 내설되어 있는 서브 덕트(8)를 포함하여 이루어지는 것이다.

그러나 이는 배기 소음을 제거하기 위한 소음기의 전단 파이프(2)에 외기가 유입되는 덕트(5)를 형성하므로 배기 소음이 이 덕트로 새나가게 되어 소음이 심하게 발생되며 가속시에는 밸브(9)가 많이 열리게되어 배기 소음이 더욱더 심하게 발생되는 폐단이 있으며 배기 가스가 소음기 내부에 비해 공기 저항이 약한 서브 덕트(8)로 배출되므로 유입 공기가 저항을 받아 실용화하기 어려운 문제가 있다.

동시에 상기 종래 기술은 외기를 소음기의 유입구 측에 유입되게 하므로서 소음기 내부에서의 공기 저항은 그대로 존재하게 되므로 배기를 빠르게 하는데는 유용하지 못함과 함께 기관의 스로틀 밸브와 연동하는 외기 조절용 댐퍼를 구성하므로 설비 구조 및 시설이 복잡해지는 폐해가 발생되며, 외기가 유입되어 소음기를경유하게 되므로 소음기 내부에 외기에 포함된 이물질(분진, 모래 등)이 침적되어 소음기의 기능을 저하시키는 단점이 있다.

상기 종래 기술들이 갖는 문제를 해결하기 위하여 본 출원인은 실용신안 등록 제 237021호의 배기구를 제안한 바 있으며 이는 자동차의 배기 가스가 배출되는 소음기 후단의 테일 파이프에 외기 유입이 가능하도록 자동차 전진 방향으로 확개하여 바람을 모아들이는 나팔관을 마련하고, 주행으로 모아져 유입되는 외기를 배기 가스와 혼합하여 배기를 빠르게 이룰 수 있도록 이루진것이다.

상기 배기구 테일파이프에 외기를 모아 배기 파이프 내로 유입되게하여 배기 흐름을 빠르게하는 것에 따라 배기압을 감소시키는 효과를 볼 수 있었다.

그러나 본 출원인의 선 등록 고안은 테일 파이프에 결합하는 구조가 실제 장착된 경우에 결합 부위가 취약하여 내구성이 떨어지는 애로가 발생되기도 하였다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 기술 및 선 등록 발명이 갖는 문제점을 해결하고자 다음과 같은 목적을 갖는다.

본 발명은 배기 가스가 배출되는 소음기 파이프에 자동차의 주행에 따른 공기 흐름을 모아 배기 가스와 함께 배출되도록 이루어 배기 가스의 배출을 빠르게 이룰 수 있도록 된 자동차용 배기구를 제공하는 것이다.

본 발명은 배기 가스의 배출은 빠르게 하므로서 배기 가스가 기관으로 재 유입되는 오버랩을 방지하여 출력의 증대를 이룰 수 있도록 된 자동차용 배기구를 제공하는 것이다.

본 발명은 구조적으로 견고한 구조를 이룸으로 내구성이 현저하게 증대되며 기존 소음기의 구조 변경 없이 적용이 가능하여 호환성이 우수한 자동차용 배기구를 제공하는 것이다.

본 발명은 배기 가스의 출구 측에 유입된 외기를 빠른 공기 흐름으로 제공하므로 소음이 외부로 유출되거나 외기와 함께 유입되는 이물질이 소음기 내에 침적되지 아니한 자동차용 배기구를 제공하는 것이다.

상기 목적을 구현하고자 이루어지는 본 발명은 자동차의 주행 전방향으로 확개된 나팔관과, 상기 나팔관의 연장관을 소음기를 관통하여 배기 파이프의 종단 부근 까지 연장 형성하여 소음기의 배기 종단에 빠름 공기 흐름을 유발하도록 이루어 지는 것에 의한다.

도 1은 종래 외기 유입을 유도하는 배기 장치를 도시한 사시도.

도 2는 본 발명의 기본 실시예로서의 소음기 단면 구성도.

도 3은 본 발명의 변형 실시예로서의 소음기 단면 구성도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

10 : 소음기 20 : 테일 파이프

30 : 나팔관 32 : 연장관

34 : 지지간

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 기술 구성에 대하여 상세하게 살펴보기로 한다.

첨부된 도 2에 본 발명의 기본 실시예가 도시되어 있다.

이는 자동차의 기관으로부터 배출되는 배기가스의 경로에 마련된 통상의 소음기(10)에 자동차의 전진 주행 방향으로 확개된 나팔관(30)을 형성하고 나팔관(30)으로부터 연장된 연장관(32)을 마련하여 소음기 후단에 형성된 테일 파이프(20) 종단 부근까지 연장 형성하여 이루고, 연장관(32)을 고정하는 지지간(34)을 상기 테일파이프(20) 내에 복수 이상 다수 형성하여 이루어지는 것이다.

상기 나팔관(30)은 소음기 측벽면에 용착하여 이루어지고, 연장관은 관통하는 테일 파이프(20)에 일정 간격으로 마련된 지지간(34)으로 용착되어 이루어지므로서 자동차의 주행이나 진동에 따른 소음을 방지하도록 이루며 이러한 구조는 견고하여 내구성이 뛰어난 것으로 유용하다.

상술한 바와 같은 본 발명에 의하면 통상의 과정을 통하여 배출되는 배기 가스가 소음기(10)로 유입되면 소음기 종단의 팽창실에서 일차적인 소음이 이루어지면서 배기 가스는 유입 파이프의 기공(12)을 통하여 2차 팽창실, 연통 파이프(15)을 경유하여 3차 팽창실, 연통 파이프(16)를 통하여 4차 팽창실로 이동하면서 소음이 이루어져 4차 팽창실에 연통된 테일 파이프(20)를 통해 소음된 배기 가스를 배출하게 되는바, 이때 본 발명의 나팔관(30)은 자동차의 주행 방향으로 확개된 구조를 이룸으로서 정차 중이거나 저속 주행시 외기 유입이 이루어져 배압을 저하시키며, 고속 주행시에는 외기가 모아져 좁은 연장관(32)으로 유입 압력이 증가되어 테일 파이프(20) 종단에서 빠르게 배출되므로서 배기가스의 배출이 신속하게 이루어지게 된다.

물론 자동차가 고속으로 주행하는 경우에는 더욱 더 많은 량의 외기가 모아져 유입되면서 압력이 증대되는 소음기 내부 압력을 빠르게 저감시켜 주행 속도와 비례적인 작용을 하게되므로 고속이나 저속에 모두 대응이 가능하게 적용된다.

한편, 도 3 도시의 변형 실시예에 따르면 소음기의 구조가 다양한 형식으로 이루어져 사용되고 있으므로 다양한 소음기에 적용이 가능한 예를 설명한 것이다.

이는 팽창실이 순차적으로 이루어져 있고 각 팽창실 간의 격벽에 지그 재그 형태의 연통공이 형성되도록 이루어진 소음기에 본 발명을 적용한 것으로서 연통파이프와 격벽을 관통하여 테일 파이프에 이르는 연장관(32)과 연장관 선단의 나팔관(30)을 결합한 구조로서 적용이 가능하며 그 작용은 상술한 바와 동일하여 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

또한, 본 발명은 도시하지는 아니하였으나 소음기가 자동차의 전진 주행 방향에 직각으로 부착되는 자동차의 경우에도 나팔관(30)을 자동차의 전진 주행 방향으로 향하도록 돌려 부착하고 연장관 역시 테일 파이프의 절곡 각도에 따라 절곡하여 내장하면 적용이 가능함을 쉽게 이해할 수 있으며 이러한 경우에도 본 발명은 쉽게 변형이 가능하다.

상기 테일 파이프 종단에 마련된 기공(22)은 배기 종단에서 높은 배기압에 따라 외기가 유입될 수 있도록 마련된 외기 유입공으로 작용한다.

이러한 본 발명은 본 출원인의 선 등록 발명과 같이 테일 파이프 종단에 결합되어 외기를 유입하는 나팔관을 부가 설치하는 경우에는 더욱 더 빠른 배기를 이루어 배압의 감소를 이룰 수도 있다.

이상에서 상세하게 살펴본 바와 같은 본 발명에 따르면 자동차가 주행하는 속도에 따라서 빠르게 지나가는 공기 흐름을 모아서 유입시키도록 나팔관을 장착하고 유입된 외기의 빠른 유속으로 테일 파이프의 종단에서 배기 가스와 혼합하여 배출 시킴으로서 배기 가스의 배출이 신속하게 이루어져 배압이 감소되므로 기관의 출력을 증대시키는 효과가 있고, 따라서 연비를 개선하는 효과가 있으며 이러한 외기의 유입과 와류 혼합 구조가 극히 간단하여 기존의 자동차에 설계 변경없이 용이하게 제작이 가능하다,

또한, 본 발명은 소음기를 관통하여 내구성이 높은 구조를 이루면서도 소음기를 거치지 아니한 배기음이 외부로 유출되는 역작용이 없음으로서 소음기 본래의 기능은 그대로 유지되며, 외기에 혼재되어 유입될 수 있는 이물질(분진, 모래 등)은 테일 파이프 종단까지 연장 형성된 연장관에 의하여 외부로 배출되므로 소음기 내부에 이물질 침적에 따른 부작용(기공, 흡음재의 폐쇄, 소음기 용적의 감소 등)을 방지할 수 있고, 빠른 배기에 따라 공기정화기 및 소음기 내부에 카본, 습기 등의 이물질 잔류를 감소시켜 배기 계통의 수명 연장 등의 여러 효과를 갖는 매우 우수한 발명인 것이다.

Claims (2)

1. 자동차의 배기 가스가 배출되는 경로에 마련되어 배기 가스의 배출을 돕는 배기구에 있어서,

   자동차의 주행 전방향으로 확개된 나팔관과, 상기 나팔관으로부터 연장된 연장관을 소음기를 관통하여 배기 파이프의 종단 부근까지 연장 형성하여 소음기의 배기 종단에 빠름 공기 흐름을 유발하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차용 배기구.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 배기구는 소음기(10)에 자동차의 전진 주행 방향으로 확개된 나팔관(30)을 형성하고 나팔관(30)으로부터 연장된 연장판(32)을 마련하여 소음기 후단에 형성된 테일 파이프(20) 종단 부근까지 연장 형성하여 이루고, 연장관(32)을 고정하는 지지간(34)을 상기 테일파이프(20) 내에 복수 이상 다수 형성하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차용 배기구.