KR20060094568A

KR20060094568A - 배기계 디퓨저의 소음저감구조

Info

Publication number: KR20060094568A
Application number: KR1020050015666A
Authority: KR
Inventors: 허종회
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2005-02-25
Filing date: 2005-02-25
Publication date: 2006-08-30

Abstract

본 발명은 배기 매니폴드와 촉매컨버터를 연결시키는 기능을 담당하는 아웃터 콘과, 배기가스의 흐름을 유도하여 촉매를 지지하는 매트가 고온의 배기가스로부터 보호되도록 하는 기능을 담당하는 인너 콘으로 형성된 디퓨저에서 인너 콘으로 인한 소음발생이 방지되도록 인너 콘을 삭제하는 대신 별도의 매트 프로텍터가 장착된 배기계 디퓨저의 소음저감구조에 관한 것으로,

배기 매니폴드의 런너 합류부와 WCC의 전방 사이를 연결하며 배기가스의 배압을 감소시키는 역할을 수행하는 콘형상의 아웃터 콘이 형성되는 디퓨저에 있어서,

상기한 WCC의 하우징 상단부에 상기한 WCC의 내부에 수용된 촉매를 지지하는 매트를 향해 배기가스가 흐르는 것을 방지하기 위한 매트 프로텍터가 부착되어지되, 상기한 매트 프로텍터는 그 일측면 단면형상은 원의 외측이 개구되고, 그 개구부의 하측부재가 하향절곡되어 소정길이의 수직면 및 수평면를 가진 직각부가 형성되며, 상기 직각부의 수직면이 상기 하우징의 상부 내주연에 고정장착된 것을 특징으로 한다.

촉매컨버터, 디퓨저, 매트, 매트 프로텍터

Description

배기계 디퓨저의 소음저감구조{Noise reducing apparatus of the diffuser}

도 1은 본 발명이 적용된 디퓨저의 단면도.

도 2는 본 발명에 의해 형성된 매트 프로텍터의 사시도.

도 3은 본 발명에 의해 형성된 매트 프로텍터의 단면도.

도 4는 본 발명이 적용된 디퓨저의 배기기스 흐름상태를 표현한 도면.

도 5 내지 도 7은 종래의 기술을 설명하기 위한 도면.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

30 : WCC 31 : 하우징

32 : 촉매 33 : 매트

40 : 매트 프로텍터 41 : 원형부

42 : 개구부 43 : 수직면

44 : 수평면 45 : 직각부

50 : 디퓨저 51 : 아웃터 콘

52 : 산소센서 장착홀

본 발명은 배기계 디퓨저의 소음저감구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 배기 매니폴드와 촉매컨버터를 연결시키는 기능을 담당하는 아웃터 콘과, 배기가스의 흐름을 유도하여 촉매를 지지하는 매트가 고온의 배기가스로부터 보호되도록 하는 기능을 담당하는 인너 콘으로 형성된 디퓨저에서 인너 콘으로 인한 소음발생이 방지되도록 인너 콘을 삭제하는 대신 별도의 매트 프로텍터가 장착된 배기계 디퓨저의 소음저감구조에 관한 것이다.

자동차 엔진에서 배출되는 배기가스에는 인체에 유해한 CO, HC, NOx 등이 포함되는데, 이와 같이 유해한 배출가스를 인체에 무해한 CO₂, H₂O, N₂ 등으로 산화 또는 환원시키기 위한 장치가 촉매컨버터이다.

자동차의 배기계에 적용되는 촉매 컨버터에는 배기 매니폴드의 하부에 설치되는 배기 매니폴드형 촉매 컨버터(MCC)와, 언더 플로우형 촉매 컨버터(UCC)가 사용되고 있다. 특히, MCC 촉매는 엔진의 시동시 및 냉간시에 촉매의 활성화를 가능하면 빠르게 하기 위해서 배기가스의 온도가 높은 쪽인 배기 매니폴드의 바로 하측에 설치되는 것이다.

한편, 최근에는 점차 강화되고 있는 배기가스 규제에 대비하기 위하여 배기가스 중에 포함되어 있는 CO 성분 및 HC 성분 뿐만 아니라 SOF 성분도 효과적으로 산화시킬 수 있는 WCC(Warm up catalytic converter) 후처리 장치가 적용되고 있 다.

도 5는 일반적인 엔진에 적용되는 배기계를 도시한 도면으로서, 배기 매니폴드(10)의 런너 합류부(12)와 WCC(30)의 전방부 사이에는 디퓨저(20)가 장착된다.

WCC(30)는 통형상의 하우징(31)의 내부로 촉매를 감싸는 통형상의 촉매(32)가 수용되고, 상기 하우징(31)의 내주연과 촉매(32)의 외주연 사이에는 촉매(32)의 장착위치를 유지시키며 촉매의 외부로부터 가해지는 충격을 완충하기 위한 매트(33)가 개재된다.

한편, 상기한 디퓨져(20)는 도 6 내지 도 7에 도시된 바와 같이 그 단면형상이 콘형상으로 형성되는 아웃터 콘(21, Outer cone)의 내측에 WCC(30)의 매트(33)를 향하여 배기가스가 직접 흐르는 것을 방지하기 위하여 인너 콘(22, Inner cone)이 형성된다. 상기한 인너 콘(22)의 상측 끝단은 아웃터 콘(21)의 상부 끝단에 접속되고, 인너 콘(22)의 하부 끝단은 상기한 WCC(30)의 촉매(32)의 상단과 소정의 갭을 두고 위치된다. 따라서 상기한 아웃터 콘(21)과 인너 콘(22) 사이에는 소정 용적의 챔버(23)가 형성된다. 상기한 WCC(30)의 매트(33)를 향하여 배기 매니폴드를 통과한 배기가스가 직접 흐르게 될 경우에는 배기가스의 유동이 불균일하게 되고 매트(33)의 부식이 촉진되는데, 이러한 현상을 방지하기 위하여 인너 콘(22)이 적용되고 있다.

그리고 상기한 WCC(30)를 향해 흐르는 배기가스에 포함된 산소량을 측정하는 산소 센서가 장착되기 위한 산소 센서 홀(25)이 아웃터 콘(21)과 인너 콘(22)의 도중에 절곡형성된 산소 센서 장착용 보스(24)에 형성된다.

그런데 상기와 같이 인너 콘이 구성되는 구조에서는 WCC를 향하여 배기가스가 흐르게 될 경우에 배기가스의 유동에 의하여 비용접 상태의 인너 콘 자체가 공진되므로서 공진소음이 발생될 뿐만 아니라, 산소 센서 홀에 장착된 산소 센서와의 간섭에 의한 에어 모션(air motion)에 의한 이음의 발생 및 산소 센서부를 통해 유입된 배기가스와 매트 보호 구조부와의 간섭에 의한 이음이 발생되고, 상기한 아웃터 콘과 인너 콘 사이의 챔버의 압력과 인너 콘의 내측을 통과하는 배기가스의 압력 차이에 의한 공진음이 발생되는 등의 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 배기 매니폴드와 촉매컨버터를 연결시키는 기능을 담당하는 아웃터 콘과, 배기가스의 흐름을 유도하여 촉매를 지지하는 매트가 고온의 배기가스로부터 보호되도록 하는 기능을 담당하는 인너 콘으로 형성된 디퓨저에서 인너 콘으로 인한 소음발생이 방지되도록 인너 콘을 삭제하는 대신 별도의 매트 프로텍터가 장착된 배기계 디퓨저의 소음저감구조를 제공하는 데 목적이 있다.

본 발명은 상기한 목적의 달성을 위한 수단으로서,

상기한 WCC의 하우징 상단부에 상기한 WCC의 내부에 수용된 촉매를 지지하는 매트를 향해 배기가스가 흐르는 것을 방지하기 위한 매트 프로텍터가 부착되어지 되,

상기한 매트 프로텍터는 그 일측면 단면형상은 원형부의 외측이 개구되고, 그 개구부의 하측부재가 하향절곡되어 소정길이의 수직면 및 수평면를 가진 직각부가 형성되며, 상기 직각부의 수직면이 상기 하우징의 상부 내주연에 고정장착된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 의한 디퓨저 소음저감장치의 구성 및 작용에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면과 함께 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명이 적용된 디퓨저의 단면도이고, 도 2는 본 발명에 의해 형성된 매트 프로텍터의 사시도이고, 도 3은 본 발명에 의해 형성된 매트 프로텍터의 단면도이고, 도 4는 본 발명이 적용된 디퓨저의 배기가스 흐름상태를 표현한 도면이다.

도면 중에 표시되는 도면부호 40은 본 발명에 의한 매트 프로텍터를 지시하는 것이고, 일부의 도면부호는 종래기술의 설명에서 사용된 도면부호가 그대로 인용된다.

상기한 매트 프로텍터(40)는 도 2 내지 도 3에 표현된 바와 같이, 그 단면형상은 원형부(41)의 외측 도중에 개구부(42)가 마련된 형상으로 형성되고, 상기 개구부(42)를 이루기 위한 하측부재의 도중이 하향절곡되어 수직면(43)과 수평면(44) 을 가진 직각부(45)가 형성된 형태로 이루어진다.

상기한 직각부(45)의 수평면(44)은 수직면(43)으로부터 원형단면을 이루는 호의 수직 중심선(C) 상까지 형성된다.

이 매트 프로텍터(40)의 형상은 설명의 편의를 위하여 그 일측면 단면이 원으로 형성되는 것으로, 히트 프로텍터(40)의 제작과정이 일측 도중의 단면이 원형인 것을 이용하여 그 도중을 절개하고 절곡하여 상기와 같은 단면형상을 이룬다는 것을 의미하는 것인 아니다.

매트 프로텍터(40)는 그 두께가 1.5mm 정도되는 판재를 상기와 같은 형상으로 절곡시킨 후에 하우징(31)의 내경 크기로 환형화시키는 방법으로 제작될 수도 있고, 금형에 의해서 성형제작될 수도 있는 것으로, 그 제작방법에는 제한되지 않는 것이다.

상기와 같은 단면형상이 전둘레에 걸쳐 형성된 매트 프로텍터(40)는 디퓨저(50)의 아웃터 콘(51) 하부와 결합된 WCC(30, 촉매컨버터)의 하우징(31)의 상부 내주연 고정장착되어, 종래기술에 의한 디퓨저의 인너 콘이 담당하던 역할을 수행하게 된다. 결과적으로 본 발명이 적용된 디퓨저에서는 종래기술에 의한 디퓨저와는 달리 인너 콘이 삭제가 가능하게 되는 것이다. 즉, 상기한 매트 프로텍터(40)가 인너 콘을 대신하여 WCC(30)의 내부에 수용된 촉매(32)와 하우징(31) 사이에 개재된 매트(33)를 향하여 고온의 배기가스가 직접적으로 흐르지 않도록 하는 역할을 수행 하게 되는 것이다.

매트 프로텍터(40)를 상기한 하우징(31)의 상부 내주연에 고정시키는 방법으로는 상기한 수직면(43)을 하우징(31)의 상단에 용접하는 방법이 사용될 수도 있으며, 상기한 매트 프로텍터(40)의 도중에 돌기를 형성하고 상기 하우징에는 홈을 형성하는 식으로 양부재가 서로 결합되도록 구성될 수도 있으며, 탈장착이 용이한 나사체결 등에 의한 방법으로도 고정장착이 가능할 것이다.

상기한 매트 프로텍터(40)가 장착된 디퓨저(50) 내로 배기 매니폴드로부터 고온의 배기가스가 유입되면, 도 4에 도시된 바와 같이 배기가스는 아웃터 콘(51)의 공간 및 내벽을 따라 흐르게 된다. 이와 같이 배기가스가 유동되는 과정에서 종래기술의 문제점으로 지적되었던 인너 콘에 의한 배기가스의 공진소음이 발생되지 않게 된다.

WCC(30)의 하우징(31)과 촉매(32) 사이에 개재된 매트(33)를 향하여 흐르는 배기가스의 유동은 상기한 매트 프로텍터(40)에 의해서 차단되므로서, 매트(33)가 고온의 배기가스에 직접적으로 노출되는 현상은 방지된다.

이상과 같이 구성되는 본 발명에 의하면, 배기 매니폴드와 촉매 컨버터(WCC) 사이에 마련되는 디퓨저에서 소음의 발생원인으로 지적되어왔던 인너 콘이 삭제되 는 대신에, 하우징의 상부 내주연에 매트를 향하는 배기가스의 흐름이 차단되도록 하기 위한 환형상의 매트 프로텍터가 장착되므로서, 디퓨저의 배기가스 공진소음의 발생이 저감될 뿐만 아니라 매트를 향하는 배기가스의 흐름방향이 차단될 수 있는 커다란 장점이 있는 것이다.

Claims

배기 매니폴드의 런너 합류부와 WCC의 전방 사이를 연결하며 배기가스의 배압을 감소시키는 역할을 수행하는 콘형상의 아웃터 콘이 형성되는 디퓨저에 있어서,

상기한 WCC(30)의 하우징(31) 상단부에 상기한 WCC(30)의 내부에 수용된 촉매(32)를 지지하는 매트(33)를 향해 배기가스가 흐르는 것을 방지하기 위한 매트 프로텍터(40)가 부착되어지되,

상기한 매트 프로텍터(40)는 그 일측면 단면형상은 원(41)의 외측이 개구되고, 그 개구부(42)의 하측부재가 하향절곡되어 소정길이의 수직면(43) 및 수평면(44)를 가진 직각부(45)가 형성되며, 상기 직각부(45)의 수직면(43)이 상기 하우징(31)의 상부 내주연에 고정장착된 것을 특징으로 하는 배기계 디퓨저의 소음저감구조.
제 1항에 있어서,

상기한 직각부(45)의 수평면(44)은 수직면(43)으로부터 원형단면을 이루는 호의 수직 중심선(C) 상까지 형성된 것을 특징으로 하는 배기계 디퓨저의 소음저감구조.