KR20050015850A - 머플러의 응축수 배출장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 오리피스관을 이용한 머플러의 응축수 배출장치에 관한 것으로, 엔진의 회전속도에 따라 유동적인 배기가스의 압력에 응답하여 오리피스관의 단면적이 적절히 가변될 수 있게 구성됨으로써, 고속주행시 뿐만 아니라 저속주행시에도 효율적인 응축수 배출을 수행할 수 있도록 한 머플러의 응축수 배출장치에 관한 것이다.

이러한 본 발명의 응축수 배출장치는, 이동형 관부재와 머플러에 고정된 고정형 관부재로 종방향을 따라 분리 구성되어 이동형 관부재의 이동에 따라 통로 단면적이 가변되는 오리피스관과; 배기파이프 내에서 배기가스의 유동압이 작용될 수 있도록 배기가스의 유동방향에 대해 횡배치되고, 배기가스가 통과할 수 있도록 된 다수개의 통과홀을 가지는 다공판과; 배기파이프의 전후 길이방향을 따라 형성한 슬릿을 통해 머플러 내에서 다공판과 연결되고, 다공판과 이동형 관부재 사이에 설치되어 배기가스의 유동압에 의한 다공판의 전후 이동에 연동하여 이동형 관부재를 이동시키는 구동부를 포함한다.

Description

머플러의 응축수 배출장치{Device for exhausting condensing water in the muffler}

본 발명은 오리피스관을 이용한 머플러의 응축수 배출장치에 관한 것으로, 엔진의 회전속도에 따라 유동적인 배기가스의 압력에 응답하여 오리피스관의 단면적이 가변되어짐으로써, 고속주행시 뿐만 아니라 저속주행시에도 효율적인 응축수 배출을 수행할 수 있도록 한 머플러의 응축수 배출장치에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차 배출가스를 배출원에 따라 구분하여 보면, 연료와 공기의 혼합기가 실린더 내에서 연소된 후 배기계를 통해 배출되는 배기가스와, 연료탱크 내 연료가 증발하여 발생되는 증발가스와, 연소실의 혼합기나 미연소가스가 피스톤과 실린더 벽의 틈새를 통하여 크랭크 케이스로 유출되는 블로바이 가스로 나눌 수 있다.

이중에서 배기가스 내에는 많은 유해가스가 포함되어 있으며, 환경오염을 방지하기 위하여 유해가스를 대기 중으로 방출하기 전에 촉매 컨버터에 의해 처리하여 무해한 가스로 변환시켜 배출하고 있다.

한편, 자동차의 배기계는 연소 생성물인 고온, 고압의 가스를 배기파이프를 통하여 차량 후미로 안내할 뿐 아니라, 배기파이프 도중에 구성된 머플러에 의해 연소음을 감쇄시키는 역할을 수행하게 된다.

하지만, 이러한 중요한 기능을 가지고 있는 배기계 내에는 연소가스와 촉매의 화학반응 결과로 응축수가 생성되는 바, 이 응축수는 배기파이프나 머플러를 부식시키게 된다.

최근에는 응축수로 인한 부식문제가 심각한 수준에 와 있으며, 이러한 문제는 내구문제를 해결하기 위한 큰 걸림돌이 되고 있다.

더욱이, 환경문제로 인하여 촉매기능이 강화됨에 따라 응축수의 생성은 더욱 많아지고 있고, 이에 따라 배기계의 부식이 더욱 증가되고 있는 실정이다.

따라서, 배기파이프나 머플러 등의 내구문제에 가장 큰 걸림돌이 되고 있는 응축수를 제거하기 위하여, 배기파이프의 도중에 오리피스관을 설치하여 배기파이프 내부의 배기가스 흐름에 의해 형성되는 부압으로 머플러 내부의 응축수가 오리피스관을 통해 배기파이프 내부로 흡입된 후 배기가스와 함께 외부로 배출되도록 하고 있다.

그러나, 이러한 구조는 엔진의 RPM 변동이 고려되지 않은 단순 배출기능만을 수행하기 때문에 머플러 내에 잔존한 응축수를 효과적으로 배출하지 못하고, 특히 엔진이 낮은 RPM으로 운전될 때에는 배기가스의 배압이 낮아 응축수를 빨아 올리는 효율이 떨어지므로 주로 저속으로 운행되는 차량에서는 응축수에 의한 머플러의 부식이 심각하게 발생되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 엔진의 회전속도에 따라 유동적인 배기가스의 압력에 응답하여 오리피스관의 단면적이 가변되어짐으로써, 고속주행시 뿐만 아니라 저속주행시에도 효율적인 응축수 배출을 수행할 수 있도록 개선한 머플러의 응축수 배출장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 머플러의 응축수 배출장치는,

배기파이프(10)의 내부 공간과 머플러(20) 내의 하측 공간을 연결하되, 이동형 관부재(31)와 머플러(20)에 고정된 고정형 관부재(32)로 종방향을 따라 분리 구성되어, 상기 이동형 관부재(31)의 전후 이동에 따라 통로 단면적이 가변되는 오리피스관(30)과;

배기파이프(10) 내에서 배기가스의 유동압이 작용될 수 있게 배기가스의 유동방향에 대해 횡배치되고, 배기가스가 통과하게 되는 다수개의 통과홀(41)이 형성된 다공판(40)과;

배기파이프(10)의 전후 길이방향을 따라 형성한 슬릿(11)을 통해 머플러(20) 내에서 상기 다공판(40)과 연결되고, 상기 다공판(40)과 이동형 관부재(31) 사이에서 배기가스의 유동압에 의한 다공판(40)의 전후 이동에 연동하여 상기 이동형 관부재(31)를 전후 이동시키는 구동부(50);

를 포함한다.

특히, 상기 구동부(50)가,

상기 슬릿(11)을 통해 다공판(40)과 연결되고, 전후 길이방향으로 길게 형성된 치형(51a)을 가지며, 머플러(20) 내 상측 지지부(21) 상에서 다공판(40)의 전후 이동에 의해 전후진 가능하게 지지되는 구동랙부재(51)와;

이 구동랙부재(51)의 후단과 배기파이프(10)의 스프링 지지부(13) 사이에 설치되어 구동랙부재(51)를 탄성 지지하는 스프링(54)과;

후단이 상기 이동형 관부재(31)와 연결되고 전후 길이방향으로 길게 형성된 치형(53a)을 가지며, 머플러(20) 내 하측 지지부(22) 상에서 전후진 가능하게 지지되는 피동랙부재(53)와;

상기 구동랙부재(51)와 피동랙부재(53)의 치형(51a,53a) 사이에서 구동력 전달을 위해 설치된 전달기어(52);

를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 이동형 관부재(31)는 그 상단부가 상기 스프링 지지부(13)와의 사이에 설치된 스프링(55)에 의해 탄성 지지되는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 오리피스관을 이용한 머플러의 응축수 배출장치에 관한 것으로, 특히 엔진의 회전속도에 따라 유동적인 배기가스의 압력에 응답하여 오리피스관의 단면적이 가변될 수 있도록 구성된 머플러의 응축수 배출장치에 관한 것이다.

이러한 본 발명의 구성을 설명하면 다음과 같다.

첨부한 도 1은 본 발명에 따른 응축수 배출장치의 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 응축수 배출장치의 작동상태도이다.

도 1은 엔진의 저RPM 운전상태, 즉 배기가스의 유동이 상대적으로 느린 상태에서 본 발명의 상태를 나타내고, 도 2는 엔진의 고RPM 운전상태, 즉 배기가스의 유동이 상대적으로 빠른 상태에서 본 발명의 상태를 나타내며, 도면부호 10은 머플러(20) 내부의 배기파이프를 나타낸다.

아울러, 본 명세서에서는 보다 명확한 설명을 위하여 배기가스의 유동방향을 기준으로 도면상의 좌측을 전(배기가스의 상류측임), 우측을 후(배기가스의 하류측임)로 구분하였음을 밝혀둔다.

예시한 바와 같이, 머플러(20) 내부의 배기파이프(10) 내에는 다수개의 통과홀(41)이 형성되어 있으면서 배기가스의 유동방향에 대하여 횡배치되는 다공판(40)이 설치된다.

이 다공판(40)은 통과홀(41)을 통해 배기파이프(10) 내에 유동되는 배기가스를 통과시킬 수 있게 되어 있으면서 한편으로는 통과홀(41)을 제외한 나머지 다공판(40) 면 상에 배기가스의 유동압이 작용하도록 되어 있다.

상기 다공판(40)은 구동부(50)를 매개로 하여 후술되는 오리피스관(30)의 이동형 관부재(31)와 연결되는 바, 이 구동부(50)는 다공판(40)의 전후 이동에 연동하여 이동형 관부재(31)를 전후 이동시키도록 구비되는 것으로, 배기파이프(10) 하측의 머플러(20) 내에 구성된다.

이 구동부(50)를 설명하면, 우선 다공판(40)의 하단부가 배기파이프(10)의 하부면에 길이방향을 따라 길게 형성한 슬릿(11)을 통해 배기파이프(10) 하측의 머플러(20) 내부에 장착된 구동랙부재(51)와 연결된다.

이 구동랙부재(51)는 머플러(20) 내에 고정 설치한 상측 지지부(21)에 의해 지지되어 전후로 슬라이드 이동될 수 있게 설치된 것으로, 배기가스의 유동압상태에 따라 전후로 이동하는 다공판(40)과 함께 전후 이동하게 되어 있다.

또한, 구동랙부재(51)는 하부면에 치형(51a)이 전후로 길게 형성되어 있으며, 이 치형(51a)에 하측의 전달기어(52)가 치합되어 구동랙부재(51)를 지지하게 된다.

또한, 구동랙부재(51)는 그 후단과 배기파이프(10) 하부면의 스프링 지지부(13) 사이에 설치된 스프링(54)에 의해 탄성 지지되며, 배기가스의 유동압에 의해 다공판(40)이 후방 이동할 경우 구동랙부재(51)가 스프링(54)을 압축하면서 후진하게 된다.

본 발명에서 오리피스관(30)은 배기파이프(10)의 홀(12)을 통해 기본적으로 배기파이프(10)의 내부 공간과 머플러(20) 내의 하측 공간을 서로 연결하고 있고, 종방향을 따라 분리 구성된 두 개의 관부재(31,32)가 서로 조합된 구조로 되어 있으며, 특히 두 관부재(31,32)가 종방향으로 양쪽 가장자리의 일부가 상호 중첩되어 있는 바, 한쪽 관부재(31)의 전후 이동에 따라 오리피스관(30)의 단면적이 조절되도록 되어 있다.

이러한 두 관부재(31,32)의 구조를 보다 명확히 보여주기 위하여, 오리피스관(30)의 단면구조를 도 1 및 도 2의 상태에 따라 각각 첨부한 도 3a와 도3b에 예시하였다.

이에 나타낸 바와 같이, 양쪽 가장자리 일부가 상호 중첩된 상태에서 두 관부재(31,32) 사이의 간격이 조절됨으로써, 오리피스관(30)의 단면적이 조절되는 구조로 되어 있다.

도시한 바와 같은 오리피스관(30)의 구조에 있어서, 두 개의 관부재(31,32) 중 그 하나, 즉 예시한 도면에서 우측의 관부재(이하, 고정형 관부재라 칭함)(32)가 머플러(20) 내에 상하로 길게 고정 설치되는 바, 좌측의 관부재(이하, 이동형 관부재)(31)가 이동하면서 오리피스관(30)의 단면적이 조절되어진다.

이때, 좌측의 이동형 관부재(31)는 상단부가 배기파이프(10)의 스프링 지지부(13)에 설치한 또 다른 스프링(55)에 의해 탄성 지지되며, 하부가 상기 전달기어(52)에 치합된 피동랙부재(53)에 고정 연결된다.

여기서, 이동형 관부재(31)를 지지하는 스프링(55)은 배기파이프(10)의 스프링 지지부(13)에서 구동랙부재(51)를 지지하는 스프링(54)의 반대쪽에 설치된 것이다.

구동부(50)의 피동랙부재(53)는 머플러(20) 내에 고정 설치한 하측 지지부(22)에 의해 지지되면서 머플러(20) 내에서 전후로 슬라이드 이동될 수 있게 설치되며, 구동랙부재(51)에 치합되어 있는 전달기어(52)의 하측으로 위치된다.

즉, 피동랙부재(53)의 상부면에 전후로 길게 치형(53a)이 형성되어, 이 치형(53a)의 상측으로 전달기어(52)가 치합되는 것이며, 결국 전달기어(52)는 구동랙부재(51)의 구동력을 전달받아 피동랙부재(53)에 전달하는 역할을 하게 된다.

상기 전달기어(52)는 머플러(20) 내에서 전후 위치는 고정된 채 회전만 가능하게 회전중심축(52a)의 양단이 머플러(20) 내부면의 양 측면에 연결 설치됨이 마땅하다.

이하, 첨부한 각 도면을 참조하여 본 발명의 작동상태를 설명하면 다음과 같다.

엔진이 시동된 후 연소실에서 배출되는 배기가스는 배기파이프를 통해 머플러(20)에 전달되는 바, 엔진의 운전상태에 따라 다공판(40)에 작용하는 배기가스의 유동압은 달라지게 된다.

즉, 엔진이 고속회전할 때에는 배기가스의 배출량이 많으므로 배기가스의 유동속도가 빠르나, 반대로 엔진이 저속회전할 때에는 배기가스의 양이 적으므로 배기가스의 유동속도도 느려지며, 이러한 배기가스 유동의 강약에 의해 다공판(40)에 작용하는 유동압이 달라지게 되는 것이다.

본 발명에 따른 응축수 배출장치는 엔진이 고속회전하거나 저속회전하는 경우에 상관없이 머플러(20) 내부에 고이는 응축수를 효율적으로 배출하는 바, 우선 엔진이 시동초기이거나 저속회전하게 되면 배기파이프(10) 및 머플러(20)를 통과하는 배기가스의 흐름이 약하므로 다공판(40)에 작용하는 배기가스의 유동압도 작아진다.

이러한 경우, 도 1에 나타낸 바와 같이, 다공판(40)과 구동랙부재(51)가 도 2에 비해 상대적으로 전방에 위치되는 바, 전달기어(52)를 매개로 구동랙부재(51)와 연결된 피동랙부재(53)는 상대적으로 후방에 위치된다.

이때, 피동랙부재(53)의 위치에 의해 이동형 관부재(31) 또한 도 2에 비해 상대적으로 후방 위치에 위치되는 바, 이에 두 관부재(31,32)가 형성하는 오리피스관(30)의 단면적은, 도 3a에 나타낸 바와 같이, 상대적으로 작아지게 된다.

결국, 배기가스의 흐름이 약하더라도 오리피스관(30)의 단면적이 작아지면서 큰 흡입력에 의해 머플러 내 응축수가 쉽게 빨아 올려지게 된다.

한편, 엔진이 고속회전하거나 고부하시인 경우에는 배기파이프(10) 및 머플러(20)를 통과하는 배기가스의 흐름이 강해지므로 다공판(40)에 작용하는 배기가스의 유동압도 커지게 된다.

이러한 경우, 도 2에 나타낸 바와 같이, 다공판(40)과 함께 구동랙부재(51)가 스프링(54)을 압축하면서 후진하게 되고, 이에 전달기어(52)가 도면상의 시계방향으로 회전하면서 구동력을 피동랙부재(53)에 전달하는 바, 이 피동랙부재(53)는 이를 지지한 스프링(55)을 압축하면서 구동랙부재(51)와는 반대방향으로 이동하게 된다.

이때, 피동랙부재(53)의 위치에 의해 이동형 관부재(31)가 도 1에 비해 상대적으로 전방 위치에 위치되는 바, 두 관부재(31,32)가 형성하는 오리피스관(30)의 단면적은, 도 3b에 나타낸 바와 같이, 상대적으로 커지게 된다.

결국, 오리피스관(30)의 단면적이 넓어지면서 머플러(20) 내 보다 넓은 영역의 응축수를 빨아 올일 수 있게 된다.

이와 같은 고RPM 운전상태에서는 배기가스의 강한 유동에 의해 배기파이프(10) 내 오리피스관(30) 상단부에서 저RPM 운전시보다 높은 부압이 형성되므로 오리피스관(30)의 직경을 크게 하더라도 넓은 영역의 응축수를 충분히 빨아 올릴 수 있게 된다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 머플러의 응축수 배출장치에 의하면, 오리피스관의 단면적이 엔진의 회전속도에 따라 유동적인 배기가스의 압력에 응답하여 적절히 가변되기 때문에, 고속주행 및 저속주행 모두에서 효율적인 응축수 배출을 수행할 수 있게 된다.

특히, 주로 저속주행을 하는 차량의 경우에도 응축수의 배출이 효과적으로 이루지기 때문에 응축수로 인한 머플러 및 배기파이프의 부식현상을 크게 줄일 수 있는 장점이 있게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 응축수 배출장치의 구성도,

도 2는 본 발명에 따른 응축수 배출장치의 작동상태도,

도 3a와 도 3b는 각각 도 1의 선 'A-A'와 도 2의 선 'B-B'를 따라 취한 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 배기파이프 11 : 슬릿

13 : 스프링 지지부 20 : 머플러

30 : 오리피스관 31 : 이동형 관부재

32 : 고정형 관부재 40 : 다공판

50 : 구동부 51 : 구동랙부재

52 : 전달기어 53 : 피동랙부재

54 : 스프링

Claims (3)

1. 배기파이프(10)의 내부 공간과 머플러(20) 내의 하측 공간을 연결하되, 이동형 관부재(31)와 머플러(20)에 고정된 고정형 관부재(32)로 종방향을 따라 분리 구성되어, 상기 이동형 관부재(31)의 전후 이동에 따라 통로 단면적이 가변되는 오리피스관(30)과;

   배기파이프(10) 내에서 배기가스의 유동압이 작용될 수 있게 배기가스의 유동방향에 대해 횡배치되고, 배기가스가 통과하게 되는 다수개의 통과홀(41)이 형성된 다공판(40)과;

   배기파이프(10)의 전후 길이방향을 따라 형성한 슬릿(11)을 통해 머플러(20) 내에서 상기 다공판(40)과 연결되고, 상기 다공판(40)과 이동형 관부재(31) 사이에서 배기가스의 유동압에 의한 다공판(40)의 전후 이동에 연동하여 상기 이동형 관부재(31)를 전후 이동시키는 구동부(50);

   를 포함하는 머플러의 응축수 제거장치.
2. 청구항 1에서, 상기 구동부(50)가,

   상기 슬릿(11)을 통해 다공판(40)과 연결되고, 전후 길이방향으로 길게 형성된 치형(51a)을 가지며, 머플러(20) 내 상측 지지부(21) 상에서 다공판(40)의 전후 이동에 의해 전후진 가능하게 지지되는 구동랙부재(51)와;

   이 구동랙부재(51)의 후단과 배기파이프(10)의 스프링 지지부(13) 사이에 설치되어 구동랙부재(51)를 탄성 지지하는 스프링(54)과;

   후단이 상기 이동형 관부재(31)와 연결되고 전후 길이방향으로 길게 형성된 치형(53a)을 가지며, 머플러(20) 내 하측 지지부(22) 상에서 전후진 가능하게 지지되는 피동랙부재(53)와;

   상기 구동랙부재(51)와 피동랙부재(53)의 치형(51a,53a) 사이에서 구동력 전달을 위해 설치된 전달기어(52);

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 머플러의 응축수 제거장치.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 이동형 관부재(31)는 그 상단부가 상기 스프링 지지부(13)와의 사이에 설치된 스프링(55)에 의해 탄성 지지되는 것을 특징으로 하는 머플러의 응축수 제거장치.