KR20040059520A - Muffler having variable chamber - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 가변 공명실을 가진 머플러에 관한 것으로, 보다 상세하게는 엔진의 운전영역에 따라 변화되는 배기 가스의 압력변화에 의해 공명실의 부피 및 그 입구의 단면적이 능동적으로 변화되도록 하여 엔진의 모든 운전영역에서 배기 소음이 효율적으로 감쇄되도록 하기 위한 가변 공명실을 가진 머플러에 관한 것이다.The present invention relates to a muffler having a variable resonance chamber, and more particularly, the volume of the resonance chamber and the cross-sectional area of the inlet of the resonance chamber are actively changed by the pressure change of the exhaust gas which is changed according to the operating region of the engine. The present invention relates to a muffler having a variable resonance chamber for efficiently attenuating exhaust noise in an operating region.
일반적으로 자동차의 배기계(Exhaust system)는 엔진의 연소실에서 발생하는 고온고압의 연소 가스를 차량의 후미로 안내하기 위한 배기 파이프와, 배기 파이프의 도중에 형성되어 배기 소음을 저감시키기 위한 머플러로 구성된다.BACKGROUND ART Exhaust systems of automobiles generally include an exhaust pipe for guiding high temperature and high pressure combustion gas generated in an engine combustion chamber to the rear of a vehicle, and a muffler formed in the middle of the exhaust pipe to reduce exhaust noise.
종래의 일반적인 머플러의 경우에는 소정 두께의 철판을 원통형으로 용접하여 만들었으며, 그 내부에 몇 개의 칸막이를 하여, 배기 가스가 그 칸막이의 벽을 지날 때마다 음파의 간섭 및 압력 변동의 감소, 그리고 배기 온도의 저하로 점차 소음이 감소되도록 구성된다.In the conventional muffler, a steel plate of a predetermined thickness is welded in a cylindrical shape, and several partitions are formed therein, so that the exhaust gas passes through the partition walls, reducing the interference of sound waves and pressure fluctuations, and exhausting. It is configured to gradually reduce noise due to a drop in temperature.
최근의 차량에 적용되는 머플러의 경우에는 확장형, 공명형, 삽입관형, 사이드 브랜치형 등의 다양하고 복잡한 구조로 제작되는데, 이렇게 복잡한 형태의 머플러가 사용되는 이유는 차량에서 실질적으로 발생되는 전체 소음에 대응하기 위해서이다.In the case of the muffler applied to a recent vehicle, it is made of various complex structures such as expansion type, resonance type, insertion tube type, and side branch type. The reason why such a muffler is used is to reduce the overall noise generated in the vehicle. To respond.
그런데 상기한 머플러의 구조는 각각 고정된 구조이기 때문에 그 성능에 있어서도 고정된 성능을 발휘하게 되므로서, 엔진의 운전영역에 따른 배기 가스의 압력변화에 능동적인 성능을 발휘하지 못하게 된다. 따라서 점점 더 강화되고 있는 자동차의 소음 규제에 적절히 대응할 수 있는 머플러의 설계가 요구되고 있는 실정이었다.However, since the muffler is fixed in structure, the muffler exhibits a fixed performance even in its performance, and thus does not exhibit active performance in changing the pressure of the exhaust gas according to the operating region of the engine. Therefore, there was a demand for the design of a muffler that can respond appropriately to the noise regulation of automobiles, which is being tightened.
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 엔진의 운전영역에 따라 변화되는 배기 가스의 압력변화에 의해 공명실의 부피 및그 입구의 단면적이 능동적으로 변화되도록 하여 엔진의 모든 운전영역에서 배기 소음이 효율적으로 감쇄되도록 하기 위한 가변 공명실을 가진 머플러를 제공하는 데 목적이 있다.Therefore, the present invention has been made to solve the above problems, the volume of the resonance chamber and the cross-sectional area of the inlet is actively changed by the pressure change of the exhaust gas changes according to the operating region of the engine so that all the operating region of the engine It is an object of the present invention to provide a muffler having a variable resonance chamber for efficiently attenuating exhaust noise in the air.
본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 수단으로서,The present invention as a means for achieving the above object,
엔진에서 배출되는 배기 가스에 포함된 소음이 감쇄되도록 배기 파이프의 도중에 형성되는 머플러에 있어서,In the muffler formed in the middle of the exhaust pipe to attenuate the noise contained in the exhaust gas discharged from the engine,
상기 배기 파이프의 일측에 소정 공간을 가진 채로 형성되는 하우징과;A housing formed to have a predetermined space on one side of the exhaust pipe;
상기 하우징의 내부 전후측에 한쌍으로 조합되는 전방벽과 후방벽의 전후방향 슬라이딩에 의해서 그 체적의 가변이 가능하도록 형성되는 공명실과;A resonance chamber formed in the front and rear sides of the housing so as to be able to change its volume by sliding forward and backward in a pair of front and rear walls;
상기 배기 파이프를 통과하는 배압이 상기 전방벽에 전달될 수 있도록 상기 전방벽과 일체로 형성되며, 그 도중에는 다수의 소공이 천공된 다공 플레이트와;A porous plate integrally formed with the front wall such that back pressure passing through the exhaust pipe can be transmitted to the front wall, and a plurality of small holes perforated therein;
배기 가스의 압력이 낮을 경우, 상기 공명실의 체적이 늘어나도록 상기 전방벽에 가공 플레이트와는 반대방향의 힘이 제공되도록 형성되는 리턴 스프링과;A return spring configured to provide a force in a direction opposite to the processing plate on the front wall so that the volume of the resonance chamber increases when the pressure of the exhaust gas is low;
상기 공명실과 배기 파이프 간을 연결하는 입구이며, 상기 공명실의 체적변화에 스로틀 밸브가 동조되어 그 입구의 단면적이 가변되도록 형성되는 네크; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.A neck connected to the resonance chamber and the exhaust pipe, the neck being formed such that a throttle valve is tuned to the volume change of the resonance chamber so that the cross-sectional area of the inlet is varied; Characterized in that comprises a.
도 1은 본 발명에 의해 형성되는 머플러의 단면도.1 is a cross-sectional view of a muffler formed by the present invention.
도 2는 본 발명에 의해 형성된 머플러의 작동상태도.Figure 2 is an operating state of the muffler formed by the present invention.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※ Explanation of code for main part of drawing
10 : 배기 파이프 20 : 머플러10: exhaust pipe 20: muffler
21 : 하우징 22 : 가이드 공21: housing 22: guide ball
24 : 제1 피니언 기어 25 : 제2 피니언 기어24: 1st pinion gear 25: 2nd pinion gear
30 : 전방벽 31 : 래크 기어30: front wall 31: rack gear
40 : 후방벽 41 : 래크 기어40: rear wall 41: rack gear
50 : 공명실 60 : 네크50: resonance room 60: neck
61 : 스로틀 밸브 70 : 리턴 스프링61: throttle valve 70: return spring
이하, 본 발명에 의해 형성되는 머플러의 구성 및 작동에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면과 함께 상세하게 설명한다.Hereinafter, a preferred embodiment according to the configuration and operation of the muffler formed by the present invention will be described in detail with the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 의해 형성되는 머플러의 단면도이고, 도 2는 본 발명에 의해 형성된 머플러의 작동상태도이다.1 is a cross-sectional view of the muffler formed by the present invention, Figure 2 is an operating state diagram of the muffler formed by the present invention.
도면 중에 표시되는 도면부호 20은 본 발명에 의해 형성되는 머플러를 지시하는 것이고, 도면부호 30과 40은 각각 전방벽과 후방벽을 지시하는 것이다.Reference numeral 20 shown in the drawing indicates a muffler formed by the present invention, and reference numerals 30 and 40 designate a front wall and a rear wall, respectively.
상기한 머플러(20)는 배기 파이프(10)의 일측면에 소정 공간을 갖는 하우징(21)이 형성되고, 이 하우징(21)과 배기 파이프(10) 사이에는 후설한 전방벽(30)의 전후이동을 허락하며 안내하기 위한 가이드 공(22)이 형성된다.The muffler 20 is provided with a housing 21 having a predetermined space on one side of the exhaust pipe 10, and the front and rear of the front wall 30 laid down between the housing 21 and the exhaust pipe 10. Guide balls 22 are formed to allow and guide movement.
그리고 상기한 하우징(21)의 내부 전후측에는 한쌍의 전방벽(30)과 후방벽(40)이 전후방향으로 슬라이딩 가능하도록 형성되는데, 이 한쌍의 전방벽(30)과 후방벽(40)의 조합에 의해서 배기 가스에 포함된 소음을 감쇄시키기 위한 공명실(50)이 마련된다. 상기한 공명실(50)은 전방벽(30)과 후방벽(40) 간의 거리가 짧아지고 길어짐에 따라서 그 체적이 가변되는 것이다.In addition, the front and rear sides of the housing 21 are formed such that the pair of front wall 30 and the rear wall 40 are slidable in the front-rear direction, a combination of the pair of front wall 30 and the rear wall 40. The resonance chamber 50 for attenuating the noise contained in the exhaust gas is provided. The resonance chamber 50 has a variable volume as the distance between the front wall 30 and the rear wall 40 becomes shorter and longer.
즉, 상기한 공명실(50)의 상면과 하면은 상기 하우징(21)과 일체로 형성되고, 그 전면과 배면은 상기 전방벽(30)과 후방벽(40)으로 이루어지는 것이다. 특히, 상기한 전방벽(30)과 후방벽(40)이 소정의 스트로크만큼 전후방향으로 이동되더라도 공명실(50)의 폐공간이 유지되도록 하기 위해, 상기 전방벽(30)과 후방벽(40)의 전후면에는 각각 부재가 소정 길이만큼 돌출형성되므로서 일측이 개구된 'ㄷ'자 형상이 서로 마주하도록 구성된다.That is, the upper and lower surfaces of the resonance chamber 50 are integrally formed with the housing 21, and the front and rear surfaces are formed of the front wall 30 and the rear wall 40. In particular, the front wall 30 and the rear wall 40 in order to maintain the closed space of the resonance chamber 50 even if the front wall 30 and the rear wall 40 is moved forward and backward by a predetermined stroke. Each member is formed to protrude by a predetermined length on the front and rear surfaces of the c), and the 'c' shapes having one side opened are formed to face each other.
그리고 상기한 전방벽(30)의 하단으로는 배기 가스의 압력을 전달받기 위한 다공 플레이트(33)가 연장형성되는데, 이 다공 플레이트(33)에는 배기 가스가 통과되기 위한 다수의 소공(34)이 형성된다. 이 다공 플레이트(33)는 배기 파이프(10)의 전단면을 걸쳐 형성되어, 배기 가스의 압력이 강한 경우에 상기 전면벽(30)을 후진이동시키게 된다.And the lower end of the front wall 30 is formed with a porous plate 33 for receiving the pressure of the exhaust gas, the plurality of small holes 34 through which the exhaust gas passes through the porous plate 33 Is formed. The porous plate 33 is formed over the front end surface of the exhaust pipe 10 to move the front wall 30 backward when the pressure of the exhaust gas is high.
공명실(50)의 체적이 가변되도록 하기 위해, 상기한 전방벽(30)은 상기 가이드 공(22)을 따라서 배기 가스의 배압에 의해 후방으로 이동될 수 있도록 형성되고, 상기 후방벽(40)은 상기 전방벽(30)의 이동에 연동되어 상기 전방벽(30)과는 반대방향으로 이동될 수 있도록 형성되는 것이다. 상기 전방벽(30)과 후방벽(30)의 연동작동을 위해 상기 전방벽(30)의 상부단과 후방벽(40)의 상부단에는 각각 머플러의 길이방향으로 부재가 연장형성되고, 그 부재의 상하측면에 래크 기어(31,41)가 서로 마주하도록 형성된다. 상기 래크 기어(31,41) 간에는 소정의 위상차이가 있게 되고, 상기 래크 기어(31,41)들은 하우징(21)의 도중에 고정형성되는 제1 피니언 기어(24)에 맞물리게 되므로서, 상기 전방벽(30)이 후측으로 이동되면 상기 후방벽(40)은 앞방향으로 이동되도록 구성되는 것이다.In order to allow the volume of the resonance chamber 50 to vary, the front wall 30 is formed to be moved backward along the guide ball 22 by the back pressure of the exhaust gas, and the rear wall 40 Interlocked with the movement of the front wall 30 is to be moved in the opposite direction to the front wall (30). For the interlocking operation of the front wall 30 and the rear wall 30, the upper end of the front wall 30 and the upper end of the rear wall 40, respectively, the member is formed extending in the longitudinal direction of the muffler, On the upper and lower sides, the rack gears 31 and 41 are formed to face each other. There is a predetermined phase difference between the rack gears 31 and 41, and the rack gears 31 and 41 are engaged with the first pinion gear 24 which is fixedly formed in the middle of the housing 21. When the 30 is moved to the rear side, the rear wall 40 is configured to move in the forward direction.
그리고 상기한 공명실(50)과 배기 파이프(10) 간을 연결하는 입구가 되는 네크(60)의 도중에는 상기 네크(60)의 단면적이 가변되도록 하기 위한 스로틀 밸브(61)가 형성된다. 이 스로틀 밸브(61)는 상기 후방벽(40)의 하측면과 스로틀 밸브(61)의 로드부에 마련되는 래크 기어(42,62)가 상기 하우징(21)의 도중에 고정형성되는 제2 피니언 기어(25)에 의해 맞물려 작동되는 것이다. 특히, 상기한 네크(60)의 단면적은 공명실(50)의 체적이 커질수록 줄어들게 되고, 공명실(50)의 체적이 줄어들수록 네크(60)의 단면적은 커지도록 구성되는 것이다.In addition, a throttle valve 61 for varying the cross-sectional area of the neck 60 is formed in the middle of the neck 60 serving as an inlet connecting the resonance chamber 50 and the exhaust pipe 10. The throttle valve 61 has a second pinion gear in which rack gears 42 and 62 provided on the lower side of the rear wall 40 and the rod portion of the throttle valve 61 are fixed in the middle of the housing 21. It is operated by engaging with (25). In particular, the cross-sectional area of the neck 60 decreases as the volume of the resonance chamber 50 increases, and the cross-sectional area of the neck 60 increases as the volume of the resonance chamber 50 decreases.
한편, 상기한 배기 파이프(10) 내에 큰 배압이 걸리지 않는 경우에는 상기한전방벽(30)이 원래의 위치가 될 수 있도록 리턴 스프링(70)에 의해서 탄력지지된다. 즉, 상기한 리턴 스프링(70)은 엔진의 운전영역이 저RPM 영역인 경우에 상기 전방벽(30) 및 후방벽(40)이 최대한 벌어져 그 체적이 커지도록 하기 위한 것이다.On the other hand, when a large back pressure is not applied in the exhaust pipe 10, the front wall 30 is elastically supported by the return spring 70 so as to be in its original position. That is, the return spring 70 is to increase the volume of the front wall 30 and the rear wall 40 to the maximum when the operating region of the engine is a low RPM region.
상기와 같이 배기 가스의 유동압력에 따라서 공명실(50)의 체적 및 네크(60)의 단면적이 변화되도록 설계되는 것은 헬름홀츠(Helmholtz)의 이론에 의한 것이다.As described above, it is based on Helmholtz's theory that the volume of the resonance chamber 50 and the cross-sectional area of the neck 60 are designed to change according to the flow pressure of the exhaust gas.
이상과 같이 구성되는 머플러의 작동상태를 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the muffler configured as described above are as follows.
우선 엔진이 시동되기 전의, 전방벽(30)은 리턴 스프링(70)의 탄발력에 의해서 머플러(20)의 전방측으로 이동된 상태가 되고, 후방벽(40)도 제1 피니언 기어(24)의 역할에 의해서 후측으로 이동된 상태가 된다. 이 때가 공명실(50)의 체적이 최대가 된 상태이다.First, before the engine is started, the front wall 30 is moved to the front side of the muffler 20 by the elastic force of the return spring 70, and the rear wall 40 of the first pinion gear 24 is also moved. It is in the state moved to the rear by a role. At this time, the volume of the resonance chamber 50 is at a maximum.
엔진이 시동된 수, 차량이 저속 주행되는 저RPM 운전영역에서는, 배기 가스의 압력이 크지 않기 때문에 상기한 다공 플레이트(33)에는 큰 영향을 미치지 않게 된다. 배기 가스는 다공 플레이트(33)에 천공된 다수의 소공(34)을 통해서 배기 파이프(10)의 전방측에서 후방측으로 흐르게 된다. 이때, 저RPM 운전영역의 주소음 성분인 저주파수 소음 성분이 감쇄된다.In the low RPM driving region in which the engine is started and the vehicle runs at low speed, the pressure of the exhaust gas is not large, so that the above-mentioned porous plate 33 is not significantly affected. The exhaust gas flows from the front side to the rear side of the exhaust pipe 10 through the plurality of small holes 34 bored in the porous plate 33. At this time, the low frequency noise component that is the address sound component of the low RPM driving region is attenuated.
한편, 차량이 고속주행되는 고RPM 운전영역에서는, 상기한 배기 파이프(10)를 통과하는 배기 가스의 압력이 크기 때문에 상기 다공 플레이트(33)에 영향을 미치게 된다. 즉, 강한 배압에 의해서 상기 다공 플레이트(33)는 후측으로 이동되고, 상기 다공 플레이트(33)와 일체로 형성된 전방벽(30)은 후방측으로 이동된다. 이때, 상기한 후방벽(40)은 래크 기어(31,41)와 제1 피니언 기어(24)에 의해서 전진이동된다. 따라서 공명실(50)의 체적은 줄어들게 된다. 또한, 상기한 후방벽(40)의 전진과 동시에 그 하측에 마련되는 스로틀 밸브(61)가 제2 피니언 기어(25)를 매개로 후진이동을 하게 되므로서 네크(60)의 단면적이 커지게 된다.On the other hand, in the high RPM driving region in which the vehicle is driven at high speed, the pressure of the exhaust gas passing through the exhaust pipe 10 is large, which affects the porous plate 33. That is, the porous plate 33 is moved to the rear side by the strong back pressure, and the front wall 30 formed integrally with the porous plate 33 is moved to the rear side. At this time, the rear wall 40 is moved forward by the rack gear (31, 41) and the first pinion gear (24). Therefore, the volume of the resonance chamber 50 is reduced. In addition, the cross-sectional area of the neck 60 is increased as the throttle valve 61 provided at the lower side of the rear wall 40 moves backward through the second pinion gear 25. .
이와 같이, 엔진의 고RPM 운전영역에서 공명실(50)의 체적이 줄어들고, 네크(60)의 단면적이 커지게 되면, 헬름홀츠의 원리에 의해서 감쇄주파수가 고주파수 쪽으로 이동되고, 고RPM의 경우에 주소음원인 고주파 소음이 감쇄된다.As such, when the volume of the resonance chamber 50 decreases in the high RPM operating region of the engine and the cross-sectional area of the neck 60 becomes large, the attenuation frequency is shifted toward the high frequency according to the Helmholtz principle. High frequency noise as a sound source is attenuated.
이상과 같이 엔진의 운전영역에 따라서 소음의 저주파음(부밍 소음 등) 및 고주파음(기류음, 배기계 방사음 등)이 감쇄되므로서 차량의 전체적인 배기 소음이 감쇄된다.As described above, the low frequency sound (booming noise, etc.) and the high frequency sound (air flow noise, exhaust system radiation sound, etc.) of the noise are attenuated according to the driving region of the engine, thereby reducing the overall exhaust noise of the vehicle.
이상과 같이 구성되는 머플러에서는 헬름홀츠의 원리에 의해서 공명실 및 네크의 단면적이 엔진의 운전영역에 따라서 가변되도록 구성되므로서, 엔진의 저RPM 운전영역에서는 부밍 소음과 같은 저주파음이, 엔진의 고RPM 운전영역에서는 기류음과 배기계 방사음 등과 같은 고주파음이 감쇄되는 커다란 장점이 있는 것이다.In the muffler configured as described above, the sectional area of the resonance chamber and the neck are varied according to the operating region of the engine according to the Helmholtz principle. Therefore, in the low RPM operating region of the engine, low frequency sounds such as booming noises are generated. There is a great advantage in the operating area that high frequency sounds such as airflow and exhaust radiation are attenuated.
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| Publication number | Publication date |
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| KR100488570B1 (en) | 2005-05-11 |
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