KR20070030707A - Muffler - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 차단 위치(blocking position)에 있는 밸브 수단(valve means) 및 조정 수단(adjusting means)을 구비하는 소음기를 세로로 절단한 개략적인 단면도이다.1 is a schematic cross-sectional view in longitudinal cut of a muffler having valve means and adjusting means in a blocking position;
도 2는 차단 위치에 있는 밸브 수단 및 조정 수단을 세로로 절단하여 도시한 확대 단면도이다.Fig. 2 is an enlarged cross sectional view showing the valve means and the adjustment means in a cut position in the longitudinal direction.
도 3은 도 1과 유사하지만 개방 위치(opening position)에 있는 밸브 수단 및 조정 수단을 갖는 소음기를 세로로 절단한 단면도이다.FIG. 3 is a cross-sectional view similar to FIG. 1 but cut longitudinally with a silencer having valve means and adjustment means in an open position; FIG.
도 4는 도 2와 유사하지만, 도 3에서와 같이 개방 위치에 있는 밸브 수단 및 조정 수단을 세로로 절단한 단면도이다.FIG. 4 is a sectional view similar to FIG. 2 but with longitudinal cuts in the valve means and the adjustment means in the open position as in FIG. 3.
도 5는 밸브 수단 및 조정 수단의 변형 형태를 비스듬히 본 도면이다.5 is an oblique view of a variant of the valve means and the adjustment means.
도 6은 도 5에 도시되어 있는, 박스가 열리는 조정 수단을 비스듬히 본 도면이다.FIG. 6 is an oblique view of the adjusting means for opening the box shown in FIG. 5. FIG.
*도면의 부호설명* Explanation of symbols in the drawings
1: 소음기(muffler) 3: 하우징(housing)1: muffler 3: housing
3a: 케이스(case) 3b: 단부벽(end wall)3a:
3c: 단부벽 5: 하우징 내부(housing-interior)3c: end wall 5: housing-interior
5a: 내부 영역 5b: 내부 영역5a:
5c: 내부 영역 7: 칸막이벽(partition)5c: interior region 7: partition wall
9: 칸막이벽 11: 입구(inlet)9: partition wall 11: inlet
13: 입구관(inlet pipe) 13a: 출구(outlet)13:
15: 축(axis) 21: 제1 출구15: axis 21: first exit
23: 제1 출구관(outlet pipe) 23: first outlet pipe
23a: 제1 출구관의 소기구(scavenging port)23a: scavenging port of the first outlet pipe
25: 제2 출구 27: 제2 출구관25: second outlet 27: second outlet tube
27a: 제2 출구관의 소기구 31: 밸브 수단(valve means)27a: extinguisher of the second outlet pipe 31: valve means
33: 밸브(valve) 35: 조정 수단(adjusting means)33: valve 35: adjusting means
41: 박스(box) 43: 박스 축(box axis)41: box 43: box axis
44: 박스벽(box wall) 45: 박스 케이스(box case)44: box wall 45: box case
45a: 가스 통로 구멍(gas passage hole)45a: gas passage hole
45b: 가스 통로 구멍45b: gas passage hole
45c: 개구(opening)(=제어 라인 연결부: control line connection)45c: opening (= control line connection)
47: 단부벽 49: 단부벽47: end wall 49: end wall
49a: 평평한 링형 섹션(ring-shaped flat section)49a: ring-shaped flat section
49b: 칼라(collar) 49c: 밸브 시트(valve seat)49b:
49d: 가스 통로 구멍 53: 칸막이벽49d: gas passage hole 53: partition wall
53a: 칼라 53b: 가스 통로 구멍53a: collar 53b: gas passage hole
55: 칸막이벽 55a: 칼라55:
57: 박스 내부(box-interior) 57a: 내부 영역57: box-
57b: 내부 영역 57c: 내부 영역57b:
59: 제어 라인(control line) 59a: 단부 섹션(end section)59:
59b: 소기구 61: 부시(bush)59b: prop 61: bush
61a: 구멍(hole) 65: 차단 부재(blocking element)61a: hole 65: blocking element
67: 밸브 몸체(valve body) = 밸브 디스크(valve disk)67: valve body = valve disk
67a: 제1 표면(first surface) 67b: 제2 표면(second surface)67a:
69: 로드(rod) 71: 나사(screw)69: rod 71: screw
73: 감쇠 부재(damping element) 75: 감쇠 부재73: damping element 75: damping member
77: 조정 몸체(adjusting body)(= 조정 플래이트(adjusting plate) 또는 조정 디스크(adjustiong disk))77: adjusting body (= adjusting plate or adjusting disk)
77a: 제1 표면 77b: 제2 표면77a:
79: 링 갭(annular gap) 81: 쉘(shell)79: annular gap 81: shell
83: 스프링(spring) 87: 고압실(high pressure chamber)83: spring 87: high pressure chamber
89: 저압실(low pressure chamber)89: low pressure chamber
113: 입구관 115: 축(axis)113: inlet tube 115: axis
127: 제2 출구관 127a: 제2 출구관의 소기구127:
129: 축 131: 밸브 수단129: axis 131: valve means
133: 밸브 135: 조정 수단133: valve 135: adjustment means
141: 박스 145: 박스벽141: box 145: box wall
145a: 전면벽(front wall) 145b: 후면벽(back wall)145a:
145c: 측벽(side wall) 145d: 측벽145c:
145e: 개구 = 제어 라인 연결부 145f: 가스 통로 구멍145e: opening =
149: 프로젝션(projection) 149c: 밸브 시트149:
153: 아이(eye) 155: 베어링 볼트(bearing bolt)153: eye 155: bearing bolt
156: 선회축(swivelling axis) 157: 박스 내부156: swivelling axis 157: inside the box
159: 제어 라인 159a: 단부 섹션159:
159b: 소기구 165: 차단 부재159b: prop 165: blocking member
167: 밸브 몸체 = 밸브 플랩(valve flap)167: valve body = valve flap
167a: 도그(dog) 169: 허브(hub)167a: dog 169: hub
169a: 케이스 169b: 허브의 단부벽169a:
173: 감쇠 부재173: damping member
177: 조정 몸체 = 조정 플레이트(adjusting plate) 또는 조정 플랩(adjusting flap)177: adjusting body = adjusting plate or adjusting flap
179: 갭(gap) 183: 스프링179: gap 183: spring
187: 제1 챔버 = 고압실 189: 제2 챔버 = 저압실187: first chamber = high pressure chamber 189: second chamber = low pressure chamber
191: 화살표 193: 화살표191: arrow 193: arrow
본 발명은 특허청구범위 제1항의 전제부에 따른 유동 가스(flowing gas), 특히 맥동(pulsation)하며 흐르는 내연기관(internal combustion engine)의 배출 가스(waste gas)용 소음기(muffler)에 관한 것이다.The present invention relates to a muffler for a flowing gas according to the preamble of
소음기를 구비하는 배출기(exhauster)와 결합되는 내연기관이 각각 그 내부에서 밀어 움직일 수 있는 피스톤(piston)을 갖는 하나 이상의 실린더(cylinder)를 구비하는 경우, 실린더 및 피스톤이 완전히 작동할 때마다 해당 실린더 내지 각각의 실린더가 배출 가스를 내뿜는다. 그래서 배출기에서 배출 가스의 압력(pressure)은 이러한 간헐적인 배출 가스 공급의 결과로 변동(fluctuation)된다. 이러한 변동은 엔진 속도(engine speed)가 일정할 때 규칙적 및 주기적이고, 음향적 압력 변동(acoustic pressure fluctuation)이라고도 지칭된다. 이러한 음향적 압력 변동의 진동수(frequency)는 엔진의 회전 속도(rotational speed) 및 배출기와 결합되는 실린더의 수에 비례한다.If an internal combustion engine coupled with an exhauster with a silencer has one or more cylinders each having a piston that can be pushed therein, the cylinder and the cylinder each time the piston is fully operated To each cylinder exhales exhaust gas. Thus, the pressure of the exhaust gas in the ejector fluctuates as a result of this intermittent exhaust gas supply. This fluctuation is also referred to as regular and periodic, and acoustic pressure fluctuation when the engine speed is constant. The frequency of this acoustic pressure fluctuation is proportional to the rotational speed of the engine and the number of cylinders associated with the ejector.
또한 엔진의 회전 속도 및 출력된 동력(output power)의 변화는, 음향적 압력 변동의 온전한 한 주기 또는 여러 주기를 통한 평균 유량(mean flow rate)의 변화를 야기한다. 유량의 이러한 변화는 그 자체로 배출 가스의 압력 변화를 야기하거나, 이러한 압력 변화와 연관된다. 이러한 압력 변화는 주기적이지 않고, 일반적으로는 주기적인 음향적 압력 변동보다 다소 느리다.In addition, changes in the rotational speed and output power of the engine cause a change in the mean flow rate through one or several cycles of acoustic pressure fluctuations. This change in flow rate itself causes a change in the pressure of the exhaust gas or is associated with this pressure change. This pressure change is not periodic and is generally somewhat slower than the periodic acoustic pressure fluctuations.
소음기는 특히 자동차 또는 경우에 따라서는 다른 모터 차량(motor vehicle)의 내연기관용 배출기의 일부로 사용하기 위해 구비되고, 밸브 수단들로 부분적으 로 또는 완전히 차단 가능한 연결 통로(connecting passage)를 갖는다. 밸브 수단들은 연결 통로 내부 및/또는 측면에 배열되는 밸브 시트(valve seat) 및 조정 가능한 차단 부재(blocking element)를 구비한다. 연결 통로를 때때로, 적어도 부분적으로 차단함으로써 소음기의 감쇠 특성들이 달라질 수 있어서, 배출 가스의 유량에 적응이 가능하다. 밸브 수단이 조정 수단(adjusting means)을 구비하거나 구비함과 동시에 조정 수단과 연결됨으로써 차단 부재를, 소음기에 공급되는 가스의 유량 및/또는 특정한 위치에 존재하며 유량과 연관되는 압력 내지 가스의 압력 차이에 따라 자동으로 조정할 수 있다. 이때, 이러한 압력 내지 압력 차이는 유량에 좌우된다. 배출 가스에 의해 자동으로 작동 가능한 밸브 수단을 구비하는 이러한 소음기는 또한 반-활성 소음기(semi-active muffler)라고도 지칭된다.The muffler is in particular provided for use as part of an exhaust for internal combustion engines of motor vehicles or, in some cases, other motor vehicles, and has a connecting passage which can be partially or completely blocked by valve means. The valve means have a valve seat and an adjustable blocking element arranged inside and / or on the side of the connecting passage. The damping characteristics of the muffler can sometimes be varied by at least partially blocking the connecting passage, so that adaptation to the flow rate of the exhaust gas is possible. By means of the valve means having or with adjusting means and at the same time being connected with the adjusting means, the blocking member is provided with a flow rate of the gas supplied to the muffler and / or a pressure difference between the pressure present at a specific position and associated with the flow rate to the pressure of the gas. Can be adjusted automatically. At this time, the pressure to pressure difference depends on the flow rate. Such a muffler with valve means operable automatically by the exhaust gas is also referred to as a semi-active muffler.
독일 실용신안 DE 89 08 244 U에 기재된 소음기는 하나의 입구관(inlet pipe) 및 두 개의 출구관(outlet pipe)을 갖고 있으며, 두 개의 출구관 중 하나는 밸브 시트를 구비한다. 밸브 시트는 출구관의 소기구(scavenging port)로부터 흐름 방향(direction of flow)을 따라서 원추형으로 확장되도록 출구관을 연장하여 형성된다. 밸브 수단은 하우징(housing) 내부에 배열되는 파형관(corrugated pipe)을 구비하고, 파형관의 한쪽 단부는 차단 가능한 출구관과 움직이지 않게 결합된다. 파형관의 다른쪽 단부는 밀어 움직일 수 있게 유도되는 생크에 의해, 밸브 시트를 차단하기 위한 차단 부재로 기능하는 밸브 디스크(valve disk)와 연결된다. 파형관은 양쪽 단부가 닫혀 있으며, 내부(interior)를 포함한다. 내부는 제어 라인(control line)에 의해 입구관의 연결 통로와 연결된다. 파형관은 약간의 탄성(elasticity)을 가져서 또한 스프링 수단(spring means)을 형성한다. 배출 가스가 소음기 내부로 전혀 흘러들지 않거나 극히 미미하게 흘러든다면, 밸브 디스크는 파형관의 탄성에 의해 파형관 및 밸브 시트를 향해 끌어당겨지고 밸브 시트에 압착된다. 배출 가스의 유량이 늘어남에 따라 입구관 및 파형관에서 배출 가스의 압력이 올라간다. 그 결과 파형관은 길이가 길어지고 밸브 디스크가 원추형 밸브 시트에서 분리되는 것은 물론, 밸브 디스크를 출구관의 연장부(extension) 내부로 계속 밀어넣는다. 파형관에서 배출 가스 압력이 특정한 압력 한계치를 넘어선다면, 차단 가능한 출구관의 연결 통로는 배출 가스 압력이 늘어날수록 점차적으로 더 열리다가 마침내 밸브 디스크가 최종 위치(end position)에 도달된다. 밸브 디스크가 밸브 시트로부터 분리되어 졌을 때, 소음기의 내부로부터 나오는 배출 가스는 밸브 디스크에 대해 차단 가능한 출구관의 소기구를 통해 흐르고, 밸브 디스크를 통해 방향을 변환하고 이어서 출구관의 내부면 및 밸브 디스크 사이의 링 갭(ring gap)을 지나 흐른다. 그 다음 배출 가스는 출구관의 세로 방향에서 계속 출구관을 통해 흐른다.The silencer described in German
독일 실용신안 DE 89 08 244 U에서 파형관에 대해서는 상세히 기술되지 않았다. 그러나 잘 알려져 있는 파형관들은 통상 얇은 박강판(sheet steel)으로 이루어지고 약간 탄성을 갖는 변형 가능한 케이스(case)를 갖는다. 독일 실용신안 DE 89 08 244 U에 기재된 소음기의 경우, 특히 예컨대 600℃까지의 온도를 갖고 또한 부식성(corrosive)인 뜨거운 배출 가스에 의해 파형관이 부하를 심하게 받으므로 비교적 빨리 피로하고 수명이 짧아지는 단점이 있다. 뿐만 아니라 매연 입자(soot particle)와 같은 단단한 불순물(impurity)이 파형관 내부에 모여 파형관의 작동에 나쁜 영향을 미칠 수 있다. 또한 상온 시동(cold start) 때 응축수(condensation water)가 파형관에 모일 수 있어서 부식(corrosion)이 더욱 심해질 수 있다. 뿐만 아니라 파형관은 밸브 디스크의 비교적 작은 허브(hub)만을 허용한다.In the German
독일 실용신안 DE 89 08 244 U에 기재된 소음기의 밸브 디스크는 차단 가능한 출구관을 열 때, 출구관을 통해 흐르는 배출 가스의 일반적인 흐름 방향에서 보면 밸브 시트의 지지면(supporting surface)으로부터 멀리 밀려난다. 따라서 배출 가스는 출구관으로 흘러 들어갈 때, 밸브 디스크에 의해 방향을 변환할 때, 그리고 소위 링 갭을 관류할 때 큰 유속(flow velocity)을 갖는다. 그 결과, 배출 가스가 밸브 디스크의 주위를 흐를 때 심한 유동 노이즈(flow noise)가 만들어진다는 단점이 생긴다. 이로써 차단 가능한 연결 통로를 부분적으로 개방한 후 유량이 클 때, 소음기의 소음(silencing) 상태는 더욱 나빠진다. 이것은 특히 배출 가스 압력이 파형관에서 소위 압력 한계치보다 약간 클 뿐이고, 밸브 디스크가 중간 위치에 남아있을 때의 경우이다. 중간 위치에서는 배출 가스에 의해 만들어진 압력이 파형관에 의해 만들어진 탄성과 균형을 이루고, 출구관의 내부면 및 밸브 디스크 사이에 존재하는 링 갭이 좁을 뿐이다. 설령 배출 가스 유량이 대단히 클 때 밸브 디스크가 최종 위치로까지 밸브 시트에서 밀려났을지라도, 배출 가스는 여전히 밸브 디스크 주위를 흘러야 한다. 이때 파형관은 앞에서 언급된 바와 같이 밸브 디스크의 작은 스트로크(stroke)만 가능하게 하므로, 밸브 디스크가 이에 따라 밸브 시트로부터 멀리 밀려날 수 없다는 점도 유념해야 한다. 뿐만 아니라 상기에서 기술된 바와 같이 배출 가스가 출구관에서 밸브 디스크 주위를 흐르면, 밸브 디스크가 흐름 저항(flow resistance)을 높이고, 소음기 및 배출기에 의해 야기되는 배압(back pressure)을 높인다는 단점이 있다.The valve disc of the muffler described in German
독일 실용신안 DE 89 08 244 U에 기재된 소음기의 경우, 파형관에 의해 만들어지는 힘(force)은 주기적으로 배출 가스를 뿜어내는 것에 따라 변화된다. 회전 속도가 일정할 때 주기적인 이러한 힘의 변화는 밸브의 주기적인 열림과 닫힘 및 채터링 노이즈(chattering noise)를 야기할 수 있다. 이것은 더욱이 파형관 내부로 통하는 제어 라인의 소기구가, 배출 가스를 소음기의 하우징으로 유도하는 입구관의 케이스 내에 놓여있기 때문에 발생하는 경우이다. 제어 라인에 의해 파형관 내로 유도되는 배출 가스의 압력은 따라서 정압(static pressure)과 똑같고, 그래서 입구관을 통해 흐르는 배출 가스의 전체 압력보다 작다. 따라서 특히 유량의 변화에 의해 야기되는 압력 변화는 비교적 작을 뿐이다. 여기에서 또한 파형관에 의해 만들어지는 탄성이 작게 분배되어야 하고, 배출 가스의 맥동에 의해 야기되는 주기적인 힘의 변화가 탄성에 비해 비교적 크다는 단점도 생긴다.In the case of the muffler described in German
소음기의 내부로 통하는 입구관 또는, 소음기의 내부에 완전히 위치되고 소음기의 여러 챔버(chamber)를 연결해주는 내부관의 연결 통로가 조정 가능한 차단 부재로 부분적으로 차단될 수 있는 소음기들도 잘 알려져 있다. 독일 특허 DE 195 03 322 A에 기재된 소음기의 경우, 밸브 디스크는 하우징 내부로 통하는 입구관의 출구를 차단하기 위해 존재한다. 밸브 디스크를 조정하기 위해 이용되는 소음기의 조정 수단은 박스, 박스에 배열되는 가요성 막(flexible membrane) 및 스프링을 구 비한다. 가요성 막은 박스 내부(box-interior)를 고압실(high pressure chamber) 및 저압실(low pressure chamber)로 구분한다. 고압실과 연결되는 제어 라인은 입구관의 출구 위쪽 및 소음기 하우징 바깥쪽에서 측면으로 입구관과 결합되거나 로드(rod) 내로 통합되며, 로드는 가요성 막을 밸브 디스크와 연결시켜준다. 따라서 고압실에는 배출 가스의 맥동하는 정압이나 맥동하는 전체 압력이 지배적이다. 저압실은 주위의 대기와 결합되므로, 저압실에는 적어도 잠깐 동안 다소 일정하고 특히 맥동하지 않는 대기압(atmospheric pressure)이 지배적이다.Mufflers are also well known in which the inlet tube leading to the interior of the muffler or the connecting passage of the inner tube which is located completely inside the muffler and which connects the various chambers of the muffler can be partially blocked by an adjustable blocking member. In the case of the silencer described in German patent DE 195 03 322 A, a valve disc is present to block the outlet of the inlet pipe into the housing. The adjusting means of the muffler used to adjust the valve disc comprises a box, a flexible membrane arranged on the box and a spring. The flexible membrane divides the box-interior into a high pressure chamber and a low pressure chamber. The control line, which is connected to the high pressure chamber, is combined with the inlet tube or integrated into the rod from side to side above the outlet of the inlet tube and outside the muffler housing, the rod connecting the flexible membrane to the valve disc. Therefore, the high pressure chamber is dominant in the pulsating positive pressure or the pulsating total pressure. Since the low pressure chamber is combined with the ambient atmosphere, the low pressure chamber is dominated by a rather constant, especially non-pulsating atmospheric pressure for at least a short time.
가요성 막에 의해 만들어지고 밸브 디스크 상에 전해지는 힘은 배출 가스를 내뿜는 주기에 따라 심하게 변화된다. 입구(inlet)를 통해 흐르는 배출 가스는 밸브 디스크에 직접 닿는 힘을 밸브 디스크 상에 인가한다. 이때의 힘도 마찬가지로 배출 가스를 내뿜는 주기에 따라 변화되고, 배출 가스가 가요성 막에 인가하는 힘과 같은 방향을 갖는다. 독일 특허 DE 195 03 322 A에 기재된 소음기의 밸브들은 따라서 배출 가스를 내뿜는 주기에서 볼 때 독일 실용신안 DE 59 08 244 U에 따른 밸브보다 채터링을 심하게 하는 경향이 있다.The force produced by the flexible membrane and imparted on the valve disc changes severely with the cycle of exhaling the exhaust gas. The exhaust gas flowing through the inlet exerts a force on the valve disk that directly contacts the valve disk. The force at this time is also changed in accordance with the cycle of exhaling the exhaust gas, and has the same direction as the force applied by the exhaust gas to the flexible membrane. The valves of the silencer described in German patent DE 195 03 322 A therefore tend to have a greater chattering than the valves according to the German
독일 특허 DE 195 03 322 A에 기재된 소음기 조정 수단의 박스는 본래의 소음기 하우징 외부에 배열되고, 따라서 본래의 소음을 위해 쓰이지 않는 추가 공간이 필요하다. 박스에 배열되는 가요성 막이 대단히 얇고 무척 탄력적이어야 하기에 거의 금속으로 이루어질 수 없기 때문에, 박스를 가요성 막과 함께 하우징 내부에 배열하는 것 역시 하우징 내부의 고온으로 인해 거의 불가능하다. 뿐만 아니라 박스를 하우징 외부에 배열하는 것은 대단히 위험하다. 박스에서 또는 박스를 나 머지 소음기와 연결시키는 제어 라인에서 누출(leakage)이 발생하여 뜨거운 배출 가스가 새어나올 가능성이 있기 때문이다. 게다가 가요성 막은 밸브 디스크의 작은 스트로크만 가능하게 한다. 또한 가요성 막을 박스에 기밀 배열(gas tight arrangement)하는 것은 복잡하고 비용이 많이 든다. 더욱이 박스의 고압실에는 매연 입자와 같은 단단한 불순물이 모일 수 있고, 상온 시동 때는 응축수가 모일 수 있다. 독일 특허 DE 195 03 322 A에 기재된 소음기의 경우, 또한 앞에서 언급한 바와 같이 입구관의 소기구가 차단 부재로 차단되므로, 소음기 하우징에서 흘러나오는 배출 가스에 맞게 사용할 수 있는 통로 횡단면은 밸브로 인해 달라질 수 없다. 또한 독일 특허 DE 195 03 322 A에 기재된 소음기의 경우 연결 통로를 적어도 부분적으로 차단하기 위해 사용하는 차단 부재는, 배출 가스가 차단 가능한 연결 통로를 통해 흐르는 일반적인 흐름 방향에서 열릴 때 밀려 옮겨진다. 따라서 독일 특허 DE 195 03 322 A에 따른 소음기들의 경우 밸브는 열릴 때 앞에서 기술한 독일 실용신안 DE 89 08 244 U에 기재된 소음기에서와 유사하게 수많은 구동 상태에서 작은 통로 영역들만 비워주므로, 가스는 통로 영역들을 관류할 때 심한 유동 노이즈를 만들어낸다.The box of the muffler adjusting means described in German patent DE 195 03 322 A is arranged outside the original muffler housing and therefore requires additional space which is not used for the original noise. Since the flexible membrane arranged in the box cannot be made of almost metal because it must be very thin and very elastic, it is also almost impossible to arrange the box with the flexible membrane inside the housing due to the high temperature inside the housing. In addition, arranging the box outside the housing is very dangerous. Leakage may occur at the box or at the control line that connects the box to the rest of the silencer, resulting in the release of hot exhaust gases. In addition, the flexible membrane allows only a small stroke of the valve disc. In addition, gas tight arrangements of flexible membranes in boxes are complex and expensive. Furthermore, the box's high-pressure chamber can collect solid impurities such as soot particles and condensate at room temperature startup. In the case of the muffler described in German patent DE 195 03 322 A, as also mentioned earlier, since the element of the inlet pipe is blocked by the blocking member, the passage cross-section that can be used for the exhaust gas flowing out of the muffler housing will vary due to the valve. Can not. Also in the case of the silencer described in German patent DE 195 03 322 A, the blocking member used to at least partially block the connecting passage is pushed out when the exhaust gas is opened in the general flow direction flowing through the pluggable connecting passage. Therefore, in the case of the silencers according to German patent DE 195 03 322 A, when the valve is opened, the gas is vacated in the passage area since only a small passage area is emptied in numerous driving states, similar to the silencer described in German
독일 특허 DE 125 837 C는 하우징, 입구관 및 출구관을 구비하는 소음기를 개시하고 있다. 출구관은 서로 마주보는 두 개의 측면 개구(side opening)를 갖고, 측면 개구는 하나의 로드에 고정되는 두 개의 밸브 디스크로 차단될 수 있다. 스프링은 로드의 한쪽 단부에서 로드에 접촉된다. 로드의 다른쪽 단부에는 깔대기형 도그(funnel-shaped dog)가 고정되고, 도그는 하우징 내부에서 입구관의 출구 맞은편에 위치된다. 스프링이 로드에 인가하는 힘은, 두 개의 밸브 디스크를 출구관에 대해 비스듬하게 출구관의 측면 개구로부터 분리시키는 경향이 있다.German patent DE 125 837 C discloses a silencer having a housing, an inlet tube and an outlet tube. The outlet pipe has two side openings facing each other, which can be blocked by two valve discs fixed to one rod. The spring is in contact with the rod at one end of the rod. A funnel-shaped dog is fixed to the other end of the rod, which is located opposite the outlet of the inlet tube inside the housing. The force that the spring applies to the rod tends to separate the two valve discs from the side opening of the outlet tube at an angle to the outlet tube.
내연기관이 소음기의 입구관과 연결되고 구동 때 입구관에 간헐적으로 배출 가스를 공급한다면, 소음기의 출구는 공급된 배출 가스를 내뿜을 때마다 밸브에 의해 소정의 시간 동안 완전히 닫혔다가 다시 열린다. 밸브는 따라서 채터링 노이즈를 만들어낸다. 밸브가 열리면 배출 가스는 출구관의 양쪽 개구를 통해 서로 반대 방향에서 출구관에 대해 비스듬히 출구관 내부로 흘러 들어간 후 출구관에서 심하게 방향을 변화한다. 이러한 흐름은 심한 난류(turbulence) 및 노이즈(noise)를 야기한다. 이러한 난류 및 노이즈는 제2 밸브 디스크가 열릴 때 밸브 디스크에 의해 폐쇄 가능한 개구에서 일반적인 흐름 방향과 관련하여 흐름 위쪽에서 출구관의 내부로 밀려들어가고 그곳에서 흐름을 추가로 방해함으로써 더욱 심해진다.If the internal combustion engine is connected to the inlet tube of the muffler and intermittently supplies the exhaust gas to the inlet tube when driven, the outlet of the muffler is completely closed by the valve for a predetermined time and then reopened every time the exhaust gas is supplied. The valve thus produces chattering noise. When the valve is opened, the exhaust gas flows into the outlet tube at an angle to the outlet tube in opposite directions through both openings of the outlet tube and then severely changes in the outlet tube. This flow causes severe turbulence and noise. This turbulence and noise is exacerbated by being pushed into the interior of the outlet pipe from above the flow in relation to the general flow direction in the opening which can be closed by the valve disc when the second valve disc is opened and further disturbing the flow there.
현대적 엔진들의 경우 통상 그렇듯이 엔진이 다수의 실린더를 구비하는 경우, 각각의 실린더마다 별도의 소음기가 구비되어야 하므로, 비용이 대단히 많이 들게 된다.In the case of modern engines, as usual, if the engine is provided with a plurality of cylinders, each cylinder must be provided with a separate silencer, which is very expensive.
엔진이 공급하는 배출 가스를 내뿜을 때마다 밸브가 완전히 닫히고 다시 열리기 때문에, 현대적 엔진을 사용할 때 두 개의 밸브 디스크는 진동수가 많아지고 속도가 올라갈수록 이리저리 밀린다. 따라서 밸브는 구동 때 부하를 심하게 받게 된다. 심한 부하 때문에 엔진에 필요한 소음기 내지 각각의 소음기에 구비되는 밸브의 제작에 비용이 많이 들게 된다. 구동 때 마찬가지로 부하가 심한 스프링이 부러지는 경우 출구는 계속 완전히 닫혀 있으므로, 배출 가스가 더 이상 흘러나갈 수 없게 된다. 이로써 엔진과 배출기에 상당한 손상이 계속 발생될 수 있다.The valve closes and reopens every time the engine emits exhaust gas, so when using modern engines, the two valve discs are more frequent and push back and forth as the speed increases. As a result, the valve is heavily loaded when driven. Due to the heavy load, the manufacture of the mufflers required for the engine or the valves provided in the respective mufflers is expensive. Likewise during operation, if the heavily loaded spring breaks, the outlet remains closed completely so that the exhaust gas can no longer flow. This can continue to cause significant damage to the engine and the exhaust.
미국 특허 US 6 427 645 B는 내부가 분리벽(dividing wall)에 의해 제1 챔버 및 제2 챔버로 구분되는 소음기를 개시하고 있다. 제1 챔버는 2행정 엔진의 실린더에 있는 배출 가스 채널(waste gas channel)과 연결된다. 제2 챔버는 출구를 구비한다. 분리벽은 원을 따라 분포하는 세 개의 개구를 갖는다. 세 개의 개구는 하나의 밸브 플래이트(valve plate)에 의해 폐쇄될 수 있다. 밸브 플레이트는 원주를 따라 분포되는 변형 가능하고 파형관형 가이드 부재(guide element)와 함께 유도되고, 제2 챔버 내에 배열되고 스프링이 접촉되는 가요성 막과 함께 로드를 통해 연결된다. 가요성 막은 소음기의 하우징 벽에 고정되고, 고무(rubber) 또는 고무형 물질로 이루어진다.US Pat. No. 6,427,645 B discloses a silencer whose interior is divided into a first chamber and a second chamber by a dividing wall. The first chamber is connected with a waste gas channel in the cylinder of the two-stroke engine. The second chamber has an outlet. The partition wall has three openings distributed along a circle. The three openings can be closed by one valve plate. The valve plate is guided with a deformable, corrugated guide element distributed along the circumference and connected via a rod with a flexible membrane arranged in a second chamber and contacted by a spring. The flexible membrane is fixed to the housing wall of the muffler and consists of rubber or rubber-like material.
구동 때 제2 챔버에 큰 압력이 지배적이고 가요성 막에 접촉되면, 밸브 플레이트는 분리벽의 표면에 의해 형성되는 밸브 시트에 압착되고 분리벽의 개구를 막으므로 제1 챔버에서 배출 가스가 전혀 흘러나갈 수 없게 된다. 제2 챔버의 압력이 한계치 이하로 내려간다면, 밸브 플레이트는 스프링에 의해 야기된 힘을 통해 흐름 위쪽에서 분리벽으로부터 분리된다.If a large pressure in the second chamber at the time of driving is in contact with the flexible membrane, the valve plate is pressed against the valve seat formed by the surface of the dividing wall and closes the opening of the dividing wall so that no exhaust gas flows in the first chamber. You will not be able to go out. If the pressure in the second chamber drops below the threshold, the valve plate separates from the dividing wall above the flow through the force caused by the spring.
밸브가 소음기에 배출 가스를 공급하는 2행정 엔진 실린더의 작동 사이클 때마다 완전히 닫혔다가 다시 열리기 때문에, 밸브의 여러 부분 및 특히 밸브 플레이트를 유도하는 변형 가능한 파상관형 가이드 부재뿐만 아니라 특히 밸브 플레이트를 밀어 옮기는 데 이용되는 가요성 막이 대단히 심한 부하를 받는다.Since the valve is fully closed and reopened every two cycles of the two-stroke engine cylinders supplying exhaust gas to the muffler, the valve plate, as well as the deformable coronary guide member that guides the various parts of the valve and in particular the valve plate, The flexible membranes used to load are very heavily loaded.
이것은 더욱이 소음기가 직접 엔진에 배열되고 배출 가스가 이에 따라 대단 히 고온으로 소음기 내로 흘러 들어가기 때문에 발생하는 경우이다. 따라서 수명이 충분히 긴 이러한 소음기를 만드는 것은 까다롭고 비용이 많이 들게 된다. 구동 때 스프링이 부러지는 경우 개구들이 분리벽에 계속 닫힌 채 있게 되므로, 독일 특허 DE 125 837 C에 기재된 소음기에서와 비슷하게 계속 손상, 특히 엔진 손상도 발생될 수 있다.This is furthermore the case because the muffler is arranged directly in the engine and the exhaust gases thus flow into the muffler at a very high temperature. Therefore, making such a silencer long enough in life is tricky and expensive. Since the openings remain closed in the dividing wall if the spring breaks during operation, similar damage can occur, especially engine damage, as in the silencer described in German patent DE 125 837 C.
또한, 미국 특허 US 6 427 645가 개시하는 소음기는 수평으로 흔들 수 있는 플랩(flap)을 구비하는 밸브를 갖는다. 플랩은 엔진의 크랭크축(crankshaft) 상에 배열되는 플레이트 캠(plate cam) 및 플레이트 캠을 감지하는 로드에 의해 조정된다.In addition, the muffler disclosed in US Pat. No. 6,427,645 has a valve having a flap that can swing horizontally. The flap is adjusted by a plate cam arranged on the crankshaft of the engine and a rod sensing the plate cam.
이러한 소음기는 특히 앞서 언급된 로드가 외부에서 통로를 지나 소음기의 내부로 유도되어야 하고, 이러한 로드가 소음기 외부에 자리를 잡아야 하므로, 소음기의 위치 결정의 가능성이 심하게 제한 받는다는 단점이 있다.Such a muffler has the disadvantage that in particular the previously mentioned rods must be guided through the passages from the outside into the muffler and the rods must be located outside the muffler, so that the possibility of positioning the muffler is severely limited.
또한, 미국 특허 US 6 27 645 B에 기재된 앞에서 기술된 두 개의 소음기는 2행정 엔진에만 적합하다. 이러한 엔진이 다수의 실린더를 갖고 있다면, 또한 각 실린더마다 별도의 소음기가 제작 및 조립되어야 한다. 따라서 제조 및 조립 비용이 올라간다.In addition, the two silencers described above described in US Pat. No. 6,27,645 B are only suitable for two-stroke engines. If such an engine has multiple cylinders, a separate silencer must also be built and assembled for each cylinder. Therefore, manufacturing and assembly costs go up.
본 발명의 목적은 적어도 부분적으로 차단 가능한 연결 통로를 하나 이상 구비하고 종래의 소음기들이 갖고 있는 단점들을 방지할 수 있는 소음기를 제공하는 데 있다. 소음기는 특히, 독일 특허 DE 195 03 322 A에서 시작하여, 차단 부재가 배출 가스의 맥동에 의해 가능한 한 적게 움직일 수 있어야 한다. 뿐만 아니라 조정 수단이 고온에 대해 충분히 내구성이 있어야 하고, 조정 수단 및 특히 조정 수단의 가동성 부분들이 적어도 대체로 그리고 주로 완전히 소음기의 하우징 내에 배열될 수 있어야 한다. 또한 단단한 불순물 및/또는 응축수 및/또는 기타 액체가 제어 라인과 연결되는 조정 수단의 챔버(chamber)에 모이는 것을 가능한 한 계속 방지해야 한다. 조정 수단은 또한 밸브의 차단부재를 크게 조정할 수 있어야 한다. 더 나아가 차단 가능한 통로를 연 다음 연결 통로를 흘러 지나가는 가스가 유동 노이즈를 가능한 한 적게 만들고 배압도 가능한 한 작게 야기해야 한다. 게다가 소음기 및 특히 연결 통로를 차단하고 비우는 데 이용되는 소음기의 밸브 수단 및 조정 수단은 견고하고 수명이 길어야 할 뿐만 아니라, 고장 없이 구동이 가능해야 한다. 또한 소음기 및 소음기의 밸브 수단 및 조정 수단은 경제적으로 제조 가능해야 한다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a muffler which has at least one partly blockable connection passageway and which can avoid the disadvantages of conventional mufflers. The muffler, in particular, starting from German patent DE 195 03 322 A, the blocking member should be able to move as little as possible by the pulsation of the exhaust gas. In addition, the adjusting means must be sufficiently durable against high temperatures and the adjusting means and in particular the movable parts of the adjusting means must be able to be arranged at least largely and mainly completely within the housing of the muffler. It should also be kept as far as possible from the collection of hard impurities and / or condensate and / or other liquids in the chamber of the adjusting means which are connected to the control line. The adjusting means should also be able to greatly adjust the blocking member of the valve. Furthermore, open the blockable passageway, and the gas flowing through the connecting passageways should make the flow noise as low as possible and the back pressure as low as possible. In addition, the valve means and the adjusting means of the muffler and in particular the muffler used to block and empty the connection passages must not only be robust and have a long service life but also be able to operate without failure. In addition, the silencer and the valve means and the adjustment means of the silencer must be economically manufacturable.
본 발명의 목적은 특허청구범위 제1항의 특징들을 지닌 소음기에 의해 달성된다.The object of the present invention is achieved by a silencer having the features of
소음기의 바람직한 개선 형태들은 종속항에 나타난다.Preferred improvements of the muffler appear in the dependent claims.
본 발명에 의한 소음기는, 예컨대 다수의 실린더를 갖는 4행정 엔진용 배출기에 내장될 수 있다. 본 발명에 의한 소음기의 입구는 예를 들면 가령 관(pipe), 컨버터(converter) 및 경우에 따라서는 다른 전면 소음기(front muffler) 등 직렬 연결되는 배출기 부분들을 통해, 엔진의 모든 실린더 또는 두 개 이상의 실린더와 연결될 수 있다. 그러나 본 발명에 의한 소음기는 단 하나의 실린더만 갖는 2행정 엔진에도 사용 가능하다. 소음기는 또한 엔진 아래쪽에 비교적 멀리 배열될 수 있으므로, 배출 가스는 소음기 내로 흘러들 때 이미 엔진에서 흘러나갈 때보다 온도가 낮고 압력 변동(pressure variation)도 작다.The silencer according to the invention can be built in, for example, an exhaust for a four stroke engine having a plurality of cylinders. The inlet of the muffler according to the invention is provided in all cylinders or two or more of the engine, for example via a discharger part connected in series, such as a pipe, a converter and optionally another front muffler. Can be connected with the cylinder. However, the silencer according to the present invention can also be used in a two-stroke engine having only one cylinder. Since the muffler can also be arranged relatively far below the engine, the exhaust gas is cooler and has a lower pressure variation when flowing into the muffler than when it is already flowing out of the engine.
본 발명은 특히 배출 가스의 맥동이 차단 부재를 거의 움직이지 않으며, 특히 밸브의 주기적인 열림과 닫힘을 야기하지 않는다는 장점이 있다.In particular, the present invention has the advantage that the pulsation of the exhaust gas hardly moves the blocking member, and in particular, does not cause periodic opening and closing of the valve.
또한, 본 발명은 고압실의 한계점(limit stop) 및 나머지 밸브 수단 역시 가스가 고온에 이를 때까지 열에 강할 뿐만 아니라 부식에도 강한 부품들로 만들어질 수 있다는 장점이 있다. 이러한 부품들은 밸브 수단의 긴 수명과 고장 없는 구동을 보장해준다. 덧붙여서 알아야 할 사항은, 조정 수단의 고압실이 전적으로 형태가 고정된 부분들에 의해, 다시 말해 박스 벽 및 박스 내에 이동 가능하게 배열되는 조정 기관(adjusting organ), 특히 조정 기관의 조정 몸체(adjusting body)에 의해 경계가 형성될 수 있다는 점이다. 따라서, 본 발명에 의한 소음기의 조정 수단의 고압실의 경계를 형성할 때는 종래의 수많은 소음기들의 경우와는 달리, 변형 가능한 가요성 막도 변형 가능한 파형관도 그밖의 변형 가능한 부품도 필요하지 않게 된다.In addition, the present invention has the advantage that the limit stop of the high-pressure chamber and the remaining valve means can also be made of parts that are resistant to heat as well as corrosion until the gas reaches a high temperature. These parts ensure long life and trouble-free operation of the valve means. In addition, it should be noted that the adjusting body of the adjusting body, in particular the adjusting body, in which the high-pressure chamber of the adjusting means is arranged movably by means of fixed parts, that is to say within the box wall and the box. The boundary can be formed by). Therefore, when forming the boundary of the high-pressure chamber of the adjusting means of the silencer according to the present invention, unlike the case of many conventional silencers, no deformable flexible membrane, deformable corrugated pipe, or other deformable parts are required.
또한, 본 발명에 따르면 밸브를 열 때 차단 부재를 밸브 시트로부터 멀리 움직이도록 소음기를 형성할 수 있다. 그 결과 밸브가 열린 상태에서 배출 가스가 차단 부재의 주위를 돌 때 유동 노이즈 및 높은 배압을 만들어내지 못하게 된다.Further, according to the present invention, it is possible to form a silencer to move the blocking member away from the valve seat when opening the valve. As a result, when the exhaust gas circulates around the blocking member with the valve open, it does not produce flow noise and high back pressure.
본 발명의 대상은 도면에 도시되는 실시예에 의거하여 설명된다.The subject matter of the present invention is described based on the embodiment shown in the drawings.
도 1 및 도 3에서 여러 구동 상태로 도시된 소음기(1)는 내연기관용 배출기의 일부로 사용하기 위해 구비된다. 소음기(1)는 간단하게 도시된 하우징(3)을 갖고, 하우징은 횡단면에서, 예컨대 대략 원형 또는 타원형 케이스(case; 3a) 및 상기 케이스 단부에 배열되는 두 개의 단부벽(end wall; 3b, 3c)을 구비한다.The
하우징(3)은 하우징 내부(5)를 둘러싸고, 예를 들면 하나 이상의 칸막이벽(partition), 다시 말해 케이스(3a)에 대해 횡으로 연장되고 케이스에 고정되는 두 개의 칸막이벽(7 및 9)을 포함한다. 두 개의 칸막이벽은 적어도 곳곳에 가스가 통과하게 되어 있고, 다시 말해 구멍이 형성되어 있으며, 하우징 내부(5)를 세 개의 내부 영역(5a, 5b, 5c)으로 분할한다.The
소음기는 단부벽(3b)으로부터 하우징 내부(5)로 돌출하는 입구관(13)을 갖는 입구(11)를 구비한다. 입구관은, 예를 들어 두 개의 칸막이벽(7 및 9)을 관통하여 단부벽(3b) 및 예컨대, 칸막이벽(7, 9)에도 고정되며, 내부 영역(5c)으로 통하는 출구(13a) 및 축(axis; 15)을 갖는다. 소음기는 또한 두 개 이상의 출구를 갖는다. 다시 말해 제1 출구관(23)을 갖는 제1 출구(21) 및 제2 출구관(27)을 갖는 제2 출구(25)를 구비한다. 두 개의 출구관(23, 27)은 단부벽(3c)으로부터 하우징 내부(3)로 돌출되고, 예를 들면 칸막이벽(7, 9)을 관통하여 내부 영역(5a)까지 연장된다. 두 개의 출구관(23, 27)은 단부벽(3c) 및 예를 들어 칸막이벽(7, 9)에도 고정된다. 제1 출구관(23)은 하우징 내부에 위치하는 단부에 계속 열려 있는 소기구(23a)를 구비한다. 제2 출구관(27)은 하우징 내부에 위치하는 단부에 소기구(27a)를 갖고 소기구 근처에 밸브 수단(31)을 구비하므로, 제2 출구(25)는 때때 로 가스가 거의 새지 않게 차단될 수 있다.The muffler has an
입구관(13)은 하우징(3) 외부 또는 하우징의 단부벽(3b) 근처에서 통상적으로 다른 배출기 부분들을 통해 내연기관과 연결된다. 두 개의 출구관(23, 27)은 예컨대 하우징(3)에서 외측으로 돌출되고 주위의 대기로 통하는 관부(pipe section)를 갖거나, 추가적인 관(pipe)들을 통해 주위의 대기와 연결된다.The
밸브 수단(31)은 도 2 및 도 4에서 여러 구동 상태로 알아볼 수 있는 밸브(33)를 구비하고, 밸브는 작동에 이용되는 조정 수단(35)과 연결되거나 조정수단(35)을 구비한다. 밸브 수단(31) 내지 밸브(33) 및 조정 수단(35)은 하기에서 박스(box; 41)로 표시되는 공동의 하우징을 구비한다. 박스(41)는 박스 축(box axis; 43) 및 형태가 고정된 박스 벽(box wall; 44)을 갖는다. 박스 벽은 박스 축(43)을 둘러싸는 대체로 실린더형이고 횡단면이 원형인 박스 케이스(box case; 45) 및, 각각 케이스(45)의 단부와 단단히 결합되는 두 개의 단부벽(47, 49)을 구비한다.The valve means 31 has a
단부벽(47)의 외부 에지에는 박스 케이스에 대해 평행이고 박스 케이스에 인접한 부분을 갖는 만곡 플랜지(bending flange) 및, 하나 이상의 링형 보강 리브(stiffening rib) 및/또는 보강 그루브(stiffening groove) 등이 구비된다. 단부벽(47)은, 예를 들면 소형이고 구멍이 없다. 다른 단부벽(49)은 링형이고, 평평한 링형 섹션(49a) 및 링형 섹션의 내부 에지 근처에 칼라(collar; 49b)를 구비하고, 칼라는 박스 및 다른 단부벽(47)으로부터 멀리 외부로 만곡되거나 만곡됨과 동시에 탄젠트 만곡(tangent-bending)되고 제2 출구관(27)의 외부면에 인접하며 제2 출구관에 고정된다. 이에 따라 박스(41)는 제2 출구관(27)과 견고하게 결합되고, 예를 들면 칸막이벽(7)에도 인접될 뿐만 아니라 칸막이벽에 고정되지만, 칸막이벽과 이격될 수도 있다. 박스는 하우징 내부(5)에 적어도 일부 또는 전체가 위치된다.At the outer edge of the
박스(41) 단부벽(49)의 평평한 섹션(49a)에서 가장 내부에 있는 링형 영역은 밸브 시트(49c)를 형성하고, 밸브 시트는 박스 내부(57) 쪽을 향한 측면에 평평한 링형 지지면 또는 베어링면(bearing surface)을 갖는다. 밸브 시트(49c)는 제2 출구의 차단 가능한 통로의 소기구 근처에서 직접 통로 내부 및/또는 측면에 배열되므로 소기구의 경계를 형성하고, 밸브 시트의 링형 지지면 내부 에지가 소기구를 둘러싸게 된다. 밸브 시트를 둘러싸는 단부벽(49)의 평평한 섹션(49a)의 외부 링형 영역은 예를 들면 원주를 따라 분포하는 다수의 가스 통로 구멍(gas passage hole; 49d)을 구비하고, 가스 통로 구멍들은 박스의 내부 영역(57c)으로 통한다. 또한 박스 축(43)은 당연히 밸브 시트(49c)의 축을 형성하고, 박스와 연결되는 제2 출구관(27)의 직선 단부 섹션의 축과 적어도 대략 일치한다. 여기에서 주목해야 할 것은, 소음기의 제조 때 주로 밸브 시트를 갖는 전체 박스가 만들어지고, 그 다음에 박스가 밸브 시트와 함께 출구관(27)과 연결되어 소음기 내에 설치되므로, 박스 축이 밸브 시트의 축과 정확히 일치한다는 점이다. 반면에 출구관의 축은 경우에 따라서는 제조의 부정확성 때문에 박스 축을 향해 약간 기울거나 기울어짐과 동시에 위치가 변경될 수 있다.The innermost ring-shaped region in the
박스(41)는 두 개의 칸막이벽(53, 55)을 포함한다. 각각의 칸막이벽은 박스 축(43)에 대해 수직인 평평한 디스크(disk)를 갖고, 에지에 칼라(53a 내지 55a)를 구비한다. 칼라는 디스크로부터 밸브 시트 반대쪽 측면으로 돌출되고, 박스 케이스(45)의 내부면에 인접되며 박스 케이스에 고정된다. 이때, 적어도 밸브 시트(49c) 가까이 위치되는 칸막이벽(55)은 박스 케이스와 적어도 어느 정도 또는 완전히 가스가 새지 않도록 결합된다. 밸브 시트(49c)로부터 더 멀리 떨어져 있는 칸막이벽(53)은 가스 통로 구멍(53b)의 캡(cap)을 구비하고, 따라서 가스가 통과될 수 있게 된다. 박스(41)는 칸막이벽(53, 55)에 의해 세 개의 내부 영역(57a, 57b, 57c)으로 구분되는 박스 내부(57)를 둘러싼다. 밸브 시트로부터 가장 멀리 떨어져 있는 내부 영역(57a) 및 중간 내부 영역(57b)은 가스 통로 구멍(53b)에 의해 상호 연결되는 반면, 중간 내부 영역(57b) 및 밸브 시트(49c)에 인접하는 내부 영역(57c)은 적어도 어느 정도 가스가 새지 않도록 서로 분리된다.The
박스 케이스(45)는 두 개의 단부 각각 가까이 링형 영역을 갖고, 링형 영역은 원주를 따라 분포하는 다수의 가스 통로 구멍(45a 내지 45b)을 구비한다. 가스 통로 구멍(45a)은 내부 영역(57a)으로 통하는 반면, 가스 통로 구멍(45b)은 박스의 내부 영역(57c)으로 통한다. 박스 케이스는 또한 원주 근처에서 가스 통로 구멍들(45a, 45b) 사이에 배열되는 개구(45c)를 구비하고, 개구는 두 개의 칸막이벽(53, 55) 사이에 존재하는 중간 내부 영역(57b)으로 통한다. 개구(45c)는 제어 라인 연결부(control line connection)로서 기능하고, 제어 라인 연결부 단부 근처에서 만곡되는 관으로 된 제어 라인(59)과 가스가 통과하지 못하게 기밀식으로 결합된다. 제어 라인(59)은 입구관(13)의 케이스에 있는 구멍을 통해 입구관과 경계 를 이루는 연결통로 내부로 돌출되고, 입구관의 케이스에 있는 상기 구멍 근처에서 입구관과 적어도 어느 정도 가스가 새지 않도록 기밀식으로 결합되고, 적어도 축(15)에 대해 대략 평행일뿐만 아니라 대략 동축인 직선 단부 섹션(59a)을 갖고 입구관에 위치되는 만곡된 섹션을 구비한다. 단부 섹션을 구비하는 소기구(59b)는 입구관의 축(15)에 대해 적어도 대략 수직인 평면에 위치되고, 입구관에 대해 대략 동심이며, 제어 라인 위쪽에 위치하는 입구관 영역 쪽을 향한다. 제어 라인(59)의 외경(outer diameter)은 입구관(13)의 내경(inner diameter)보다 확실히 작다. 따라서 입구관(13)의 내부면 및 축(15)에 대해 평행인 제어 라인의 직선 단부 섹션(59a) 사이에 단부 섹션(59a)을 중단 없이 둘러싸는 연결 통로의 빈 링형 영역이 존재한다. 제어 라인 연결 통로의 횡단면은 입구관 연결 통로의 횡단면보다 훨씬 작고, 대체로 입구관 연결통로의 횡단면의 50%, 내지 5%, 예를 들어 대략 15% 내지 35%에 달한다.The
제어 라인(59)의 소기구(59b)는 입구관(13)에서 당연히 입구관의 출구(13a) 위쪽에 위치되고 출구와 간격을 갖고 이격되는데, 간격은 입구관(13) 내경의 최소 한 배 및 주로 최소 세 배이다.The
박스(41)의 중간 내부 영역(57b)에 박스 축(43)에 대해 동축인 부시(bush; 61)가 움직이지 않게 배열된다. 부시는 두 개의 칸막이벽(53 및 55)의 중앙 구멍들 내부로 돌출되고, 적어도 어느 정도 가스가 새지 않도록 칸막이벽에 고정된다. 부시는 박스 축에 대해 동축인 중단 없는 구멍(61a)이다.In the middle
밸브(33)는 밸브 시트(49c)의 연결 통로 및 제2 출구관(27)을 때때로 적어도 대략 가스가 새지 않도록 차단하기 위해 조정 가능한, 다시 말해 박스 축(43)에 대해 평행하게 밀어 움직일 수 있는 차단 부재(65)를 구비한다. 상기 차단 부재(65)는 밸브 몸체(valve body; 67), 즉 플레이트형 밸브 디스크(67)를 구비한다. 밸브 몸체는 대개 평평하고 원형이며 형태가 고정된 금속 플레이트 또는 디스크로 이루어지고, 중앙에 구멍을 가지며, 플레이트를 관통하는 나사(71)에 의해 로드(69)에 고정된다. 로드(69)는 부시(61)의 구멍(61a)을 관통하고, 약간의 공차(clearance)를 가지고 움직일 수 있게 부시에 유도된다. 밸브 디스크는 밸브 시트(49c) 쪽을 향한 측면의 외부 에지 근처에 링형 감쇠 부재(damping element; 73)를 구비하고, 도 1 및 도 2에 도시된 밸브의 차단 위치에서 감쇠 부재와 함께 밸브 시트 상에 놓인다. 밸브 디스크는 밸브 시트 반대쪽 측면에 링형 감쇠 부재(75)를 구비하고, 감쇠 부재는 로드(69)의 단부를 둘러싸고 도 3 및 도 4에 도시된 밸브의 개방 위치(opening position)에서 칸막이벽(66) 및/또는 부시(61)에 인접된다. 감쇠 부재(75)는 칸막이벽(55) 및/또는 부시(61)와 함께, 밸브 디스크의 개방 위치를 결정하는 슬링(sling)을 형성한다. 두 개의 감쇠 부재(73, 75)는 예컨대 약간 변형 가능하고, 예를 들면 와이어 피스들(wire pieces), 가령 하나 이상의 와이어 메시(wire mesh) 층(n) 또는 와이어 피스로 형성되는 플리스(fleece) 등으로 이루어지고, 예컨대 다수의 포인트형 용접 이음(point-formed welded joint)을 통해 밸브 디스크의 디스크에 고정된다.The
밸브 몸체 내지 밸브 디스크(67)는 밸브 시트 반대쪽 측면에 제1 표면(first surface; 67a)을 갖고, 밸브 시트쪽 측면에 제2 표면(second surface;67b)을 구비 한다. 밸브 시트(49c)의 평평한 지지면 외경 및 밸브 디스크(67)의 외경은 박스 케이스(45)의 내경보다 확실히 작고, 최대로 박스 케이스 내경의 90%, 예를 들면 대략 70% 내지 80%에 달한다. 따라서 밸브 디스크의 원주 에지 및 박스 케이스 사이의 밸브 디스크 어느 위치에서나, 박스 내부의 링형이고 폭이 상당히 넓은 빈 영역이 존재한다. 박스 케이스(45)의 가스 통로 구멍(49b 및 49c) 횡단면 및 박스(41) 단부벽(49)의 횡단면을 합치면, 제2 출구관(27) 통로의 횡단면보다 훨씬 크다.The valve body or
조정 수단(35)은 박스(41)에서 박스 축을 따라 밀어 움직일 수 있는 형태가 고정된 조정 기관(adjusting organ)을 갖는다. 조정 기관은 주요 구성요소로서 형태가 고정된 조정 몸체(adjusting body; 77), 즉 원형이고 적어도 대개 평평한 금속성 조정 플레이트(adjusting plate) 또는 조정 디스크(adjusting disk; 77)를 구비한다. 조정 몸체(77)는 박스(41)의 내부 영역(57a)에 밀어 움직일 수 있게 배열되고, 중앙에 구멍을 하나 구비하며, 구멍 근처에서 내부 영역(57a) 내부로 돌출되는 로드(69) 단부 섹션에 고정된다. 조정 몸체(77)는 밸브 시트쪽 측면에 제1 표면(77a)을 갖고, 밸브 시트 반대쪽 측면에 제2 표면(77b)을 구비한다. 조정 몸체(77)의 외경은 박스 케이스(45)의 내경보다 약간, 대체로 0.5㎜ 내지 3㎜, 예컨대 약 1㎜ 내지 2㎜ 작으므로, 박스 케이스 및 조정 몸체 사이에 가스가 통과하는 빈 링 갭(ring gap; 79)이 존재한다. 링 갭은 조정 몸체를 완전히 중단 없이 둘러싸고, 링 갭의 폭은 소정의 직경 차이에 맞게 적어도 대체로 0.25㎜ 내지 1.5㎜, 예컨대 약 0.5㎜ 내지 1㎜에 달한다. 링 갭(79)의 횡단면은 주로 제어 라인(59)의 통로 횡단면보다 작고, 최대 제어 라인 통로 횡단면의 60%, 더 작다 해도 50%에 달한다. 박스 케이스(45)의 내경 및 조정 몸체(77)의 직경은 또한 링 갭(79)의 통로 표면이 주로 조정 몸체를 포함하는 박스 내부(57) 영역의 횡단면 전체에서 최대 15%, 적어도 1%, 예컨대 대략 3% 내지 10%에 이르게 할당된다.The adjusting means 35 has an adjusting organ which is fixed in shape so as to be able to slide along the box axis in the
조정 디스크의 밸브 시트 반대쪽 측면에 쉘(shell; 81)이 고정된다. 쉘은 적어도 대부분 실린더형일 뿐만 아니라 횡단면에서 보면 원형이고, 조정 디스크 반대쪽 단부가 개방되어 있다. 쉘의 실린더형 주요부분이 갖는 외경은 박스 케이스(45)의 내경보다 확실히 작고, 최대 박스 케이스 내경의 70%, 적어도 30%, 예를 들면 대략 45% 내지 55%에 달한다. 조정 수단은 또한 압력 나사 스프링(pressure screw spring)으로 형성되는 스프링(spring; 83)을 포함하는 스프링 수단을 갖는다. 스프링(83)의 한쪽 단부는 박스(41)의 단부벽(47)에 인접되고, 박스 내부를 향해 돌출하는 단부벽(47)의 상승에 의해 중심이 결정된다. 스프링(83)의 다른쪽 단부는 조정 몸체(77)에 접촉된다. 스프링은, 예컨대 쉘(81) 내부로 돌출되고, 쉘(81)의 내경보다 약간 작은 외경을 갖는다. 그 대신에 또한 스프링은 쉘 보다 약간 큰 직경을 갖고, 쉘을 틈새로 둘러쌀 수 있다.A
플레이트형 또는 디스크형의 조정 몸체(77)는 조정 몸체를 포함하는 박스 내부 영역(57a) 및, 가스 통로 구멍(53b)을 통해 내부 영역(57a)과 연결되는 박스 내부 영역(57b)을 두 개의 챔버(chamber)로 구분된다. 두 개의 챔버는 이하에서 제1 챔버(87) 또는 고압실(87) 및, 제2 챔버(89) 또는 저압실(89)로 표시된다. 고압실(87)은 내부 영역(57b) 및, 가스 통로 구멍(53b)에 의해 내부 영역(57b)과 연결 되고 조정 몸체(77)의 밸브 시트쪽 측면에 위치하는 내부 영역(57a)의 부분 영역에 의해 형성된다. 따라서 고압실(87)은 제어 라인(59)에 의해 입구관(13)과 연결된다. 저압실(89)은 단부벽(47) 및 조정 몸체(77) 사이에 위치되고, 박스 케이스(45)의 가스 통로 구멍(45a)에 의해 박스(41)를 포함할 뿐만 아니라 박스를 둘러싸는 소음기 내부 영역(5a)과 연결된다.The plate- or disc-shaped adjusting
앞서 기술된 소음기의 부분들은 전부 적어도 600℃의 온도 및 예컨대 적어도 700℃까지, 또는 적어도 800℃까지 열에 강한 금속 물질로 구성된다. 스프링(83)은, 예를 들면 인코넬(Inconel)로 잘 알려진 니켈 염기 합금(nickel base alloy)으로 이루어진다. 나머지 부분은 예컨대 강(steel)으로 이루어진다. 상호 단단히 결합되는 소음기의 금속 부분은, 예를 들면 서로 용접 연결된다.The parts of the silencer described above all consist of a temperature resistant metal material which is at least 600 ° C. and for example up to at least 700 ° C., or at least 800 ° C. The
이하에서는 소음기(1)의 구동 및 구동과 결부되는 다수의 특성들이 설명된다. 소음기와 연결되는 내연기관은 구동 때 소음기에 맥동하면서 흐르는 뜨거운 가스, 즉 배출 가스를 공급한다. 이때, 배출 가스의 유량 및 압력은 변화 가능하고, 보통은 회전속도가 올라가고 엔진의 동력이 커지는 것과 함께 늘어난다. 배출기 및 배출기에 속하는 소음기를 통과하는 유동 배출 가스에 의해 야기되는 노이즈는 비교적 회전속도가 작을 때와 작은 유량에 따라 특히 배출 가스 흐름의 맥동에 의해 발생된다. 회전속도가 커지고 유량이 커지면, 통로의 관류 때 배출 가스에 의해 발생되는 유동 노이즈(flow noise)가 중요하고 지배적으로 된다.In the following, a number of characteristics are described which are associated with the driving and driving of the
내연기관이 정지상태일 때와 시동(start) 후 소음기에 소량의 유량으로만 배출 가스를 공급할 때, 밸브(33)의 밸브 몸체 내지 밸브 디스크(67)는 차단 위치에 위치되어, 제2 출구(25)의 통로를 가스가 거의 새지 않도록 차단하므로, 실제로 제1 출구(21)를 통해서만 배출 가스가 하우징 내부(5)로부터 흘러나올 수 있다. 그 결과 배출 가스 흐름의 맥동에 의해 야기되는 노이즈의 감쇠가 특히 양호하게 이루어진다.When the internal combustion engine is stopped and after supplying the exhaust gas only to a small flow rate to the muffler after start, the valve body or the
소음기에 공급되는 배출 가스의 유량이 증가될 뿐만 아니라 특정한 개방 한계치를 넘어선다면, 밸브의 밸브 몸체 내지 밸브 디스크(67)는 조정 수단(35)에 의해 자동으로 개방 위치로 이동되고 제2 출구(24)의 통로를 비워주므로, 두 개의 출구(21, 25)를 통해 배출 가스가 하우징 내부로부터 흘러나올 수 있다. 이로써 제1 출구만 열려 있을 때보다 유동 노이즈가 적게 되고 배압도 작아진다. 소음기에 공급되는 배출 가스의 유량이 차단 한계치 이하로 내려간다면, 밸브 디스크는 다시 차단 위치로 이동된다. 도 1 및 도 3에서는 차단 위치 내지 개방 위치에서 발생되는 다수의 가스 흐름이 화살표로 표시된다.If the flow rate of the exhaust gas supplied to the muffler is not only increased but also exceeds a certain opening limit, the valve body or
이와 같이 구동을 일반적으로 설명한 후 이제 밸브 작동의 다수의 세부사항을 보다 상세히 설명한다. 먼저 알아두어야 할 것은, 배출 가스가 적어도 부분적으로 또는 완전히 개방된 밸브의 경우 일반적인 흐름 방향에서 제2 출구(25)의 통로를 지나 흐른다는 점이다. 이러한 일반적인 흐름 방향은 밸브 시트(49c) 및 밸브 시트에 이어지는 통로 섹션에서 박스, 밸브 시트 및 밸브 시트에 이어지는 통로 섹션의 공동의 축에 대해 평행이다. 밸브 시트의 평평한 지지면은 따라서 일반적인 흐름 방향과 연관하여 볼 때 밸브 시트 위쪽에 위치하는 공간 영역쪽을 향한다. 밸브 시트의 지지면을 향하고 지지면과 경계를 이루는 이러한 공간 영역은 물론 박 스의 내부 영역(57c)에 의해 형성되고, 내부 영역은 가스 통로 구멍(45b)을 통해 박스를 둘러싸고 박스와 경계를 이루는 내부 영역(5a)과 연결되고, 예컨대 가스 통로 구멍(49d) 및 가스가 통과하는 벽(7)을 지나 하우징 내부(5)의 내부 영역(5b)과 연결된다.After this drive has been described in general, many details of valve operation will now be described in more detail. It should be noted first that the exhaust gas flows through the passage of the
스프링(83)은 초기 응력(prestress)을 받고, 어느 구동 상태에서건, 즉 엔진이 정지해 있을 때와 작동 중일 때, 그리고 밸브 몸체 내지 밸브 디스크(67)의 어느 위치에서나 조정 몸체(77), 즉 조정 플레이트 또는 조정 디스크에 탄성을 인가한다. 이러한 탄성은 로드(69)에 의해 밸브 몸체 내지 밸브 디스크(67)에 전달되고, 밸브 몸체 내지 밸브 디스크를 밸브 시트(49c)를 향해 압박하게 된다.The
내연기관이 소음기에 배출 가스를 공급할 때, 배출 가스는 더 상세히 기술된 방식대로 추가로 힘을 조정 몸체(77)에 인가하고, 조정 몸체로부터 로드(69)를 거쳐 밸브 몸체 내지 밸브 디스크(67)에 인가할 뿐만 아니라 밸브 디스크에 직접 인가할 수도 있다.When the internal combustion engine supplies the exhaust gas to the muffler, the exhaust gas further applies a force to the regulating
차단 부재(65)가 도 1 및 도 2에 도시된 차단 위치에 있다면, 박스(41)의 내부 영역(57c) 안으로 흐르는 배출 가스는 밸브 시트를 겨냥한 압력을, 내부 영역(57c)과 경계를 이루는 밸브 디스크(67)의 제1 표면(67a) 상에 인가한다. 제2 출구관(27)은 가스, 즉 공기 및/또는 배출 가스를 포함하고, 가스는 대기압(atmospheric pressure)을 갖고 압력을 밸브 디스크의 제2 표면(67b) 영역에 인가한다. 이때, 밸브 디스크는 밸브 시트(49c)의 지지면 내에 위치되고, 즉 이 지지면 위에 장착되지 않고 밸브 시트 위쪽에 위치하는 통로 영역과 경계를 이루며, 통로는 제2 출구관(27) 및 칼라(49b)에 의해 둘러싸인다. 내부 영역(57c)의 차단 위치에서의 가스 압력(gas pressure)은 제2 출구관(27)에서보다 크고, 내부 영역(57c)에 존재하는 배출 가스는 제2 출구관에서 대기압을 갖는 가스보다 큰 밸브 디스크의 표면에 이르기 때문에, 밸브 디스크에 이르는 가스는 전체적으로 밸브 시트를 겨냥하는 힘을 밸브 디스크 상에 인가한다. 가스가 직접 밸브 디스크 상에 인가하는 이러한 힘은 하기에서 지탱력(retention force)으로 표시되고, 같은 방향의 탄성에 가산된다.If the blocking
내연기관의 구동 시 입구(11)에 공급되는 배출 가스의 대부분, 즉 가장 큰 부분이 입구관(13)의 출구(13a)를 통해 하우징 내부(5)의 빈 영역 안으로 흘러 들어간다. 그러나 배출 가스도 입구관(13)으로부터 제어 라인(59)을 통해 박스(41)의 고압실(87)로 흘러 들어간 후, 링 갭(79)을 통해 박스의 저압실(89)로 흘러 들어가며, 가스 통로 구멍(45a)을 통해 박스에서 나와 박스를 둘러싸는 소음기 내부 영역(5a)으로 흘러 들어간다. 이때, 링 갭(79) 위에 압력차가 발생된다. 이 경우 입구관(13) 내부에 배열되는 제어 라인의 단부 섹션(59a)은 피토관(Potot tube)과 유사하게 압력 프로브(pressure probe)로 작용하고, 제어 라인의 소기구(59b) 근처에 존재하고 입구관을 통해 흐르는 배출 가스의 전체 압력, 즉 정압 및 동압(dynamic pressure)의 총계를 탐지한다. 배출 가스의 이러한 압력은 박스(41)의 제1 챔버 내지 고압실(87) 내로 전달된다. 고압실(87)에서의 배출 가스는 저압실(89)에서의 배출 가스보다 압력이 크고, 저압실에서 압력의 크기는 대략 하우징의 내부 영역(5a)에서와 동일하다. 플레이트형 또는 디스크형 조정 몸체(77)는 박 스를 통해 흐르는 배출 가스용 압축력 센서(compression force sensor)로 기능한다. 배출 가스는 두 챔버(87, 89)에서 서로 반대되는 힘을 조정 몸체(77)의 두 개의 표면(77a, 77b)에 인가하고, 이 힘은 전체적으로 밸브 시트에서 멀리 떨어진 방향을 가리키고 탄성에 반대되는 힘이 된다. 배출 가스가 조정 디스크에 인가하는 힘은 아래에서 개방력(opening force)으로 표시된다.Most of the exhaust gas supplied to the
여기에 배출 가스의 압력 변화에 대한 다수의 설명들을 부연한다.Here are a number of explanations for the change in pressure of the exhaust gas.
소음기(1)는 서두에서 언급된 것처럼 주로 두 개 이상의 엔진 실린더와 연결되고 비교적 멀리 엔진 위쪽 배출기에 배열되므로, 엔진의 간헐적인 배기 가스 공급에 의해 야기되고 회전 속도가 일정할 때 주기적인 음향적 압력 변동은 배기 가스가 제어 라인(59) 내로 흘러 들어갈 때 이미 어느 정도 균형을 이루고 매끄럽게 된다.As the
박스 내부(57) 및 특히 조정 몸체(77)와 인접하는 고압실(87) 영역의 횡단면은 제어 라인의 통로 횡단면보다 훨씬 크다. 그 결과 간헐적인 배출 가스 공급에 의해 야기되는 압력 변동의 균형이 추가로 이루어진다. 또한 배출 가스의 맥동은 조정 몸체 양쪽에서 대략 동시적(synchronous)이고 크기가 거의 같은 압력 변동을 야기한다. 이러한 음향적 압력 변동에 의해 조정 몸체 양쪽에 가해진 힘은 따라서 서로 적어도 포괄적으로 보충된다. 제어 라인(59)에 의해 형성되는 배출 가스 전체 압력의 압력 프로브가 제어 라인의 소기구 근처의 입구에서 탐지되기 때문에, 평균 유량에 좌우되는 고압실(87) 및 저압실(89) 사이의 압력 차이는 비교적 크다. 그 결과, 스프링(83)은 비교적 큰 탄성을 야기하게 할당될 수 있다. 따라서 이런 이유에서 조정 수단은 밸브의 밸브 차단 부재(65)를 거의 평균 유량과 연관되는 압력에 따라서만 움직이게 된다. 반면에 밸브는 간헐적인 배출 가스 공급에 의해 야기되는 음향적 압력 변동을 통해 열리고 닫히지 않거나, 적어도 실제로는 열리고 닫히지 않는다.The cross section of the
내연기관이 시동 후 소음기에 작은 유량으로만 배출 가스를 공급하고 배출 가스가 조정 몸체에 인가하는 개방력이 탄성 및 지탱력을 합친 것보다 작다면, 밸브 디스크는 차단 위치에 그대로 있게 된다. 유량이 증가되면 또한 조정 몸체에 가해지는 개방력은 증가되고, 개방 한계치에 도달할 때 탄성 및 지탱력을 합친 값과 개방력이 같아진다. 유량이 개방 한계치 이상 증가할 때 배출 가스가 조정 몸체에 인가하는 개방력은 조정 몸체(77)를 밀어 움직이게 하고, 조정 몸체와 연결되는 밸브 디스크(67)를 밸브 시트(49c)로부터 멀리 밀어낸다. 이때, 밸브 디스크의 변위(displacement)는 밸브 디스크를 밸브 시트로부터 분리한 후 발생하는 배출 가스의 일반적인 흐름 방향에 어긋나게 제2 출구(25)의 연결 통로에서 일어난다. 밸브 디스크가 밸브 시트로부터 약간 떨어지자마자 배출 가스는 하우징 내부(5)로부터 박스 내부(57)의 내부 영역(57c)을 통과하여 제2 출구관의 통로로 흘러 들어갈 뿐만 아니라 통로를 지난 다음 주위의 대기 속으로 흘러 들어간다. 이런 경우 하우징 내부의 가스 압력은 내려가고, 특히 밸브 디스크(67)의 제1 표면(67a)에 닿는 가스 압력이 내려간다. 더 나아가 특히 가스가 밸브 디스크에 인가하는 지탱력이 적어도 대략 제로(0)로 내려간다. 반면에 조정 몸체의 두 개의 표면(77a, 77b)에 이르는 압력들 사이의 차이 및 조정 몸체에 이르는 개방력은 밸브가 열릴 때 약간 만 달라진다. 탄성과 지탱력의 총계로 이루어지고 밸브 시트를 향하는 힘은 따라서 밸브 디스크가 밸브 시트로부터 떨어질 때 거의 갑자기 줄어들고, 이때 개방력보다 확실히 작아진다. 유량이 개방 한계치를 약간만 넘어설지라도, 밸브 디스크는 따라서 밸브 시트로부터 비교적 멀리 밀려나고, 개방 한계치를 약간 넘어설 때 이미 슬링에 의해 고정되고 도 3 및 도 4에 도시된 개방 위치에 즉시 도달된다.If the internal combustion engine supplies the exhaust gas to the silencer only at a small flow rate after starting, and the opening force applied by the exhaust gas to the regulating body is less than the combined elastic and support forces, the valve disc remains in the shut off position. Increasing the flow rate also increases the opening force exerted on the adjusting body and when the opening limit is reached, the opening force is equal to the combined elastic and support forces. When the flow rate increases above the opening limit, the opening force exerted by the exhaust gas on the adjusting body pushes the adjusting
밸브가 개방 위치에 있다면 배출 가스는 실제로 더 이상 밸브 디스크에 힘을 인가하지 못한다. 배출 가스의 유량이 줄어드는 경우 밸브는 열린 상태로 있다가, 결국 배출 가스가 조정 몸체에 인가하는 개방력이 개방 위치에서 스프링이 조정 몸체에 인가하는 탄성보다 작아지게 된다. 유량이 더욱 내려간다면, 스프링은 조정 몸체 및 밸브 디스크를 밸브 시트를 향해 밀어 움직인다. 소음기에 공급되는 배출 가스의 유량이 차단 한계치로 떨어지면, 밸브 디스크는 다시 밸브 시트 상의 코팅(coating)에 이르고 제2 출구관을 차단한다. 그 다음에 가스는 다시 지탱력을 밸브 디스크에 인가하여, 밸브 디스크가 밸브 시트에 대해 탄성을 갖도록 추가로 압박한다. 유량의 차단 한계치는 개방 한계치와 약간 다르다. 다시 말하면 유량의 차단 한계치가 개방 한계치보다 약간 작다. 밸브 디스크가 도 3 및 도 4에 도시된 개방 위치로부터 도 1 및 도 2에 도시된 차단 위치로 밀리기 위해서는, 유량 및 배출 가스 압력의 변화가 밸브 디스크가 반대로 밀리는 것보다 약간 커야 한다. 그러나 밸브 시트의 경우 제2 출구관(27) 내로 흐르는 배출 가스가 밸브 시트 및 제2관 시작 부분에서 일반적인 흐름 방향을 갖고 있고, 일반적인 흐름 방향은 밸브 디스크가 차단 위치로 밀릴 때의 변위와 같은 방향을 갖고 있기 때문에, 밸브 디스 크가 개방 위치에서 차단 위치로 밀리기 위해서는 또한 유량 및 배출 가스 압력의 비교적 작은 변화만 필요할 뿐이다. 뿐만 아니라 모터 차량의 제동(brake) 과정에서는 유량의 축소가 흔히 일어난다. 이때, 밸브 디스크는 마찬가지로 개방 위치에서 차단 위치로 즉시 이동된다.If the valve is in the open position, the exhaust gas can no longer apply force to the valve disc. When the flow rate of the exhaust gas decreases, the valve remains open, so that the opening force exerted by the exhaust gas on the adjusting body becomes smaller than the elastic force applied by the spring to the adjusting body in the open position. If the flow rate goes further down, the spring pushes the adjusting body and the valve disc toward the valve seat. When the flow rate of the exhaust gas supplied to the muffler drops to the cutoff limit, the valve disc again reaches the coating on the valve seat and shuts off the second outlet pipe. The gas then again applies a bearing force to the valve disk, which further forces the valve disk to be elastic with respect to the valve seat. The cutoff limit of the flow rate is slightly different from the open limit. In other words, the cutoff limit of the flow rate is slightly less than the open limit. In order for the valve disc to push from the open position shown in FIGS. 3 and 4 to the shut off position shown in FIGS. 1 and 2, the change in flow rate and exhaust gas pressure must be slightly larger than the valve disc being pushed in reverse. However, in the case of the valve seat, the exhaust gas flowing into the
따라서 밸브는 대개 완전히 닫히거나 완전히 열린다. 밸브가 적어도 부분적으로 열려있고, 특히 밸브 디스크가 도 3 및 도 4에 도시된 개방 위치에 있다면, 배출 가스는 박스(41)를 둘러싸는 하우징 내부(9) 영역으로부터 가스 통로 구멍(45b 및 49d) 및 가스가 통과하는 칸막이벽(7)을 통해 박스의 내부 영역(57c) 내부로 흘러 들어가고, 그 다음에 밸브 시트 근처에서 실제로 제지 없이 밸브 디스크(67)를 통해 제2 출구관(27)의 통로 내부로 흘러 들어갈 수 있다. 따라서 가스의 흐름은 따라서 밸브 시트를 통과할 때도 심한 유동 노이즈를 전혀 야기하지 않는다. 분명히 더 언급할 것은, 전술한 설명에 따르면 가스가 직접 밸브 디스크에 인가하는 지탱력뿐만 아니라 가스가 조정 몸체에 인가하는 개방력 역시 밸브 디스크의 조정에 도움이 되고, 따라서 밸브 디스크 자체가 조정 수단의 부분으로도 작용한다는 점이다.Thus, the valve is usually fully closed or fully open. If the valve is at least partially open and in particular the valve disc is in the open position shown in FIGS. 3 and 4, the exhaust gas is passed through the gas passage holes 45b and 49d from the area inside the
박스 케이스(45) 및 조정 몸체(77) 사이에 존재하는 링 갭(79)은 부시(61) 내에 있는 로드(69)의 반경 틈새보다 폭이 넓어서, 온도가 높을 때에도 조정 몸체가 전혀 압축되지 않는다는 점을 보장한다. 감쇠 부재(73 및 75)는 밸브 디스크가 차단 위치 내지 개방 위치에서 소음기의 진동 때문에 채터링(chattering)을 일으키지 못하게 한다. 또한 감쇠 부재(73)는 밸브 디스크의 차단 위치에서 소정의 밀 봉(sealing) 작용을 한다. 틈새를 갖는 로드(69)를 유도하는 부시(69)가 경우에 따라 마찬가지로 와이어 메시 또는 와이어 플리스 등으로 된 링형 감쇠 부재를 적어도 하나 포함할 수 있다는 점은 이미 언급되었다. 또한 박스 및 스프링은 밸브 디스크가 밸브의 구동 때 비교적 큰 간격으로 밀리도록 배치된다. 그 간격은 주로 제2 출구관(27) 내폭(diameter inside)의 적어도 25% 및 예를 들면 적어도 50%에 이른다.The
링 갭(79)을 통해 저압실(89)로 흐르는 가스는, 경우에 따라서는 가청 가스 진동(gas oscillation)을 야기할 수 있다. 쉘(81)은 저압실의 빈 내부를 분할하고, 가스 진동을 야기하지 못하게 저지하며, 경우에 따라서는 더 야기되는 진동의 진동수를 불가청 위쪽 영역으로 밀어 옮긴다. 또한 밸브는 내구성이 있고(sturdy) 고온까지 열에 강할(heat resistant) 뿐만 아니라, 저렴한 비용으로 만들 수 있고 소음기 내에 장착이 가능하다.Gas flowing into the
배출 가스는 소음기를 이용할 때 가능한 한 그을음 입자 및/또는 그밖의 고체 및/또는 액체의 불순물을 박스(41) 내부로 이송할 수 있다. 특히, 상온 시동(cold start)일 때 응축수가 생겨나고 박스에 도달할 가능성도 존재한다. 이미 설명된 바와 같이, 구동 때 배출 가스는 박스의 고압실(87)로부터 링 갭(79)을 통해 박스의 저압실(89)로 흘러 들어가고 저압실로부터 흘러나온다. 박스를 통해 흐르는 이러한 배출 가스는 박스에 도달하는 고체 및 액체 불순물을 불어서 박스로부터 다시 내보내고, 이로써 고장의 예방에 기여한다.The exhaust gas may transport soot particles and / or other solids and / or liquid impurities into the
도 5 및 도 6에서 개략적인 부분들을 도시하고 있는 다른 소음기는 개략적으 로 점선으로만 표시되는 축(115)을 포함하는 입구관(113) 및 두 개의 출구관을 구비하고, 두 개의 출구관 중 제2 출구관(127)만 표시되어 있다. 이 출구관은, 예컨대 원형 소기구(127a)를 갖고, 소기구는 출구관(127)의 축(129)에 대해 수직인 평면에 놓여있다. 두 개의 관(113, 127) 및 제1 출구관(도시되지 않음)은, 예를 들면 도 1 내지 도 4에 도시된 소음기(1)의 상응하는 관들과 다소 유사하게 배열될 수 있다.Another silencer, which shows the schematic parts in FIGS. 5 and 6, has an
도 5 및 도 6이 도시하는 밸브 수단(131)은 도 1 내지 도 4를 통해 알 수 있는 밸브 수단(31)을 대신하고 밸브(133)를 구비한다. 밸브 수단(131)은 조정 수단(135)을 구비하거나 구비함과 동시에 조정 수단과 연결된다. 조정 수단(135)은 금속 박스벽(145)을 갖는 박스(141)를 구비한다. 박스벽은 전면벽(front wall; 145a), 전면벽 맞은편의 후면벽(back wall; 145b), 서로 마주보는 두 개의 측벽(side wall; 145c)(그 중 하나는 도 6에서 도시되지 않음) 및 전면벽(145d)을 갖는다. 벽(145a, 145c, 145d)은 대개 평평한 반면, 후면벽(145b)은 만곡된다. 전면벽(145a)은 제어 라인 연결부로 기능하는 원형 개구(145e)를 갖는다. 박스(141)는 전면벽(145d) 반대쪽 측면이 대개 열려 있고, 그곳에 가스 통로 구멍(145f)을 형성하는 개구를 갖고, 가스 통로 구멍은 출구관(127)을 통해 두 개의 부분으로 분할된다. 박스벽에 고정되는 프로젝션(projection; 149)은 전면벽(145d) 반대쪽에 있는 박스 측면 상으로 박스로부터 멀리 돌출되고, 대개는 평평한 플레이트형 주요부를 구비한다. 주요부는 전면벽에 대해 평행하고, 대략 전면벽과 동일한 평면에 놓여있다. 제2 출구관의 소기구(127a)를 형성하는 출구관 단부는 프로젝션(149)의 개구 내부로 돌출되고, 프로젝션의 개구는 부분적으로 눈에 보이지 않는 프로젝션 측면 상으로 프로젝션으로부터 멀리 돌출하는 칼라에 의해 경계가 결정된다. 출구관(127)은 박스벽(145) 및 프로젝션(149)과 견고하게 결합된다. 다시 말하면 박스벽의 후면벽(145b) 및 프로젝션(149)과 용접 연결된다. 출구관(127)의 축(129)은 프로젝션(149)의 개구를 통해 규정되는 축과 대략 또는 정확히 일치된다. 이러한 개구를 둘러싸는 프로젝션의 영역은 밸브 시트(149c)로 기능한다. 밸브 시트는 칼라 반대쪽 측면 상에 프로젝션 개구의 축에 대해 수직인 평평한 시트 표면(seat surface)을 갖는다. 박스벽은 프로젝션(149)과 연결되는 곳 가까이에 두 개의 아이(eye; 153)를 구비하거나, 두 개의 아이와 견고하게 결합된다. 상기 아이는 베어링 볼트(bearing bolt; 155)가 고정되는 단부 섹션을 구비하고, 베어링 볼트는 선회축(swivelling axis; 156)을 제한한다. 박스(141)는 박스 내부(157)를 포함한다. 선회축(156)은 대략 박스 내부의 에지 및/또는 박스 내부의 약간 외부에서, 대략 밸브 시트(149)에 의해 규정되는 개구(145e) 및 밸브 시트(149c) 사이의 평면에 위치된다. 선회축은 또한 밸브 시트(149c)의 평평한 시트 표면에 대해 평행이고, 프로젝션(149)의 개구에 대해 수직이지만, 프로젝션 개구의 축에 대해서는 오프셋(offset)된다.The valve means 131 shown in FIGS. 5 and 6 replaces the valve means 31 shown in FIGS. 1 to 4 and includes a
제어 라인(159)은 박스 전면벽(145a)의 개구(145e) 근처에서 견고하면서 기밀식으로 박스 전면벽과 결합되는, 다시 말해 용접 연결되는 단부 및, 입구관(113)에 위치되고 입구관의 축(115)에 대해 대략 동축이며 소기구(159b)를 갖는 단부 섹션(159a)을 구비한다. 소기구는 배열 및 크기가 도 1 및 도 3에 도시된 제어 라 인(59)에서와 비슷할 수 있다.The
밸브(133)는 밸브 플랩(valve flap)으로 형성되는 플레이트형 밸브 몸체(167)를 갖는 조정 가능한 차단 부재(165)를 갖고, 밸브 플랩은 이하에서 마찬가지로 도면 부호 167로 표시되고 선회축(156) 주위를 선회할 수 있다. 밸브 플랩은 원형의 주요 섹션을 갖는다. 원형 주요 섹션은 도그(dog; 167a)에 의해, 베어링 볼트(155)에 의해 장착되고 베어링 볼트 주위를 선회할 수 있는 허브(hub; 169)와 견고하게 결합된다. 허브는 속이 비어 있고, 실린더형 케이스(169a) 및 두 개의 단부벽(169b)을 구비한다. 밸브 몸체 내지 밸브 플랩(167)은 대부분 형태가 고정된 금속 플레이트로 이루어지고, 플레이트의 밸브 시트(149c)쪽 측면에 링형의 감쇠 부재, 즉 약간 변형 가능한 감쇠 부재(173)가 고정된다. 감쇠 부재는, 예를 들면 앞에서 기술된 감쇠 부재(73, 75)와 유사하게 와이어 피스들로 형성되고, 닫힌 밸브 근처의 밸브 시트 상에 놓인다.The
조정 수단(135)은 형태가 고정된 조정 기관을 갖는다. 조정 기관은 주요 구성요소로서 형태가 고정된 조정 몸체(177)를 구비한다. 조정 몸체는 대체로 사각형이고 평평한 플레이트로 이루어지고 에지 중 하나에서 허브(169)의 케이스(169a)에 고정되고, 즉 용접될 뿐만 아니라, 선회축(156) 주위를 선회할 수 있고, 이하에서는 조정 플레이트 또는 조정 플랩(177)으로도 표시된다. 조정 플랩은 적어도 대개 박스 내부(157)에 위치된다. 선회축(156)에 대해 동축으로 만곡되는 후면벽(145b) 및 박스의 두 측벽(145c) 쪽을 향하는 조정 플랩의 에지들 및 앞서 언급된 박스벽들 사이에 가스가 통과하는 빈 갭(gap; 179)이 존재한다. 상기 갭(179) 은 사각형 조정 플랩의 세 개의 에지를 따라 연장되고, 따라서 사각형 및 대략 U자형 또는 C자형이다.The adjusting means 135 has an adjusting engine fixed in shape. The adjusting engine has a fixed
허브(169)쪽 조정 플랩(177)의 에지는, 예컨대 그 길이의 일부분을 통해서만, 예를 들어 서로 간격을 두고 있는 두 개의 고정 섹션(fixing section)에서만 허브의 케이스와 용접 연결된다. 그렇게 되면 조정 플랩의 앞서 언급된 에지 및 허브의 용접 연결되지 않은 남아있는 섹션들 사이에서, 경우에 따라서는 마찬가지로 가스가 새는 폭이 좁은 갭이 존재할 수 있다. 또한 선회 가능한 허브 및 허브쪽 전면벽(145a) 에지 사이에 갭 역시 존재한다.The edge of the adjusting
조정 플랩의 세 에지를 따라 연장되는 갭(179)의 부분들은 도 1 내지 도 4에 도시된 조정 수단의 갭(79)과 폭이 비슷할 수 있다. 또한 갭(79)은 경우에 따라서는 허브 및 허브쪽 조정 플랩 에지 사이의 갭과 함께, 박스 내부(157)의 횡단면과 비교할 때 링 갭(79)에 대해 제시된 것과 비슷한 표면을 가질 수 있다. 이때, 박스 내부(157)의 횡단면은 선회축에 대해 반경인 절단면(cutting plane)에서 측정된다.Portions of the
속이 빈 허브는 스프링(183), 다시 말해 베어링 볼트(155)를 둘러싸는 나사형 토션 스프링(torsion spring)을 포함한다. 눈에 보이지 않는 스프링(183)의 한쪽 단부는 내부를 향해 만곡되고, 베어링 볼트(155)의 구멍 내부로 돌출되며, 이로써 베어링 볼트 및 박스벽과 선회할 수 없게 결합된다. 도 5 및 도 6에 도시되어 있는 스프링(183)의 다른쪽 단부는 외부로 만곡되고, 돌출되어 허브의 실린더형 케이스(169a)의 구멍을 지나고, 따라서 허브(169)에 닿으며, 밸브 플랩을 밸브 시 트(149)를 향해 압착하는 경향이 있는 토크(torque)를 허브에 인가한다.The hollow hub includes a
조정 몸체(167) 내지 조정 플랩(167)은 조정 몸체 내지 조정 플랩이 포함되는 박스 내부를 제1 챔버(187) 또는 고압실(187) 및 제2 챔버(189) 또는 저압실(189)로 구분된다. 고압실(187)은 제어 라인(159)이 박스 내부로 통하는 개구(145e)에 인접된다. 저압실(189)은 박스(41)의 가스 통로 구멍(145f)을 통해 박스를 둘러싸는 소음기 내부 영역과 연결된다.The adjusting
내연기관이 도 5 및 도 6에서 화살표로 표시된 방식으로 배출 가스를 입구관(113)에 공급한다면, 이러한 배출 가스의 일부분은 제어 라인(159)을 통해 박스의 고압실(187) 안으로 흘러 들어가고, 갭(179) 및 경우에 따라서는 허브(169) 및 허브쪽 조정 플랩 에지 사이를 지나 박스의 저압실 내로 흘러 들어간다. 그 다음에 이러한 배출 가스는 박스의 가스 통로 구멍(145f)을 통해 박스로부터 흘러나와, 박스와 인접하는 소음기의 나머지 내부 영역으로 들어간다. 배출 가스가 공급될 때 조정 플랩 위에서 압력차(pressure difference)가 발생된다. 이러한 압력차는 힘을 조정 플랩에 인가한다. 이러한 힘 및 여기에서 기인하는 토크는 밸브 플랩을 밸브 시트로부터 멀리 선회시킨다.If the internal combustion engine supplies the exhaust gas to the
입구관(159)에 배출 가스가 전혀 공급되지 않거나 아주 미미하게만 공급된다면, 차단 부재(165)의 밸브 플랩은 밸브 시트(149c) 상에 놓이고, 제2 출구관을 적어도 대략 기밀식으로 폐쇄한다. 공급되는 배출 가스의 유량 및 압력이 더 커지고 가스가 조정 플랩에 인가하는 힘이 개방 한계치를 넘어선다면, 조정 플랩(177)은 도 6에 화살표(191)로 도시되는 방향에서 사전 선회된다. 이로써 밸브 플랩은 화 살표(193)로 표시되는 방향으로 선회하고 밸브 시트로부터 분리된다. 그 결과 밸브가 열리므로, 배출 가스는 제2 출구관(127)을 통해 소음기로부터 흘러나올 수 있다. 조정 플랩 및 밸브 플랩은 밸브가 열릴 때, 예컨대 조정 플랩(177)이 제2 출구관(127)에 나타날 때까지 선회할 수 있어서, 제2 출구관은 또한 한계점(limit stop)으로도 기능한다.If no exhaust gas is supplied to the
앞에서 설명한 바와 같이 도 5 및 도 6에 도시되어 있는 밸브 수단(131)을 구비하는 소음기는 도 1 내지 도 4에 의거하여 설명된 밸브 수단(31)을 갖는 소음기(1)와 비슷하게 형성되고 작동될 수 있다.As described above, the silencer with the valve means 131 shown in FIGS. 5 and 6 can be formed and operated similarly to the
앞에서 설명된 두 개의 소음기 및 소음기의 밸브는 여러 관점에서 볼 때 변화될 수 있다. 예컨대, 도 1 내지 도 6에 도시된 두 개의 밸브 수단 및 조정 수단의 특징들은 여러 방법으로 필요한 경우에는 약간 변경되는 형태로 상호 결합될 수 있다. 그래서, 예컨대 가스 통로 구멍(45a)은 유일한 큰 구멍에 의해, 또는 가스 통로 구멍(145f)은 다수의 구멍에 의해 대체될 수 있다.The two silencers and the valves of the silencer described above can be changed in many respects. For example, the features of the two valve means and the adjustment means shown in FIGS. 1 to 6 can be combined with one another in a slightly modified manner if necessary in various ways. Thus, for example, the
또한, 하우징 내부에는 두 개 이상의 칸막이벽(7, 8) 또는 단 하나의 칸막이벽만 배열되거나 칸막이벽이 전혀 배열되지 않을 수 있다. 뿐만 아니라 밸브 시트는 제2 출구관(27 내지 127)에 직접 형성되고, 제2 출구관과 함께 하나의 부품인 본체(body)로 이루어질 수 있다. 이런 경우, 제작 시 밸브 시트를 형성하는 관 또는 관 부품의 축이 박스 및 조정 가능한 차단 부재와 연관하여 정확히 바람직한 위치 및 방향을 갖도록 고려해야 한다. 또한 밸브 시트는 평평한 지지면 대신 원추형 지지면을 구비할 수 있다. 원추형 지지면은 배출 가스의 일반적인 흐름 방향과 관련하여 볼 때 위쪽으로 테이퍼(taper)되고, 도 1 내지 도 6에 표시된 밸브의 지지면처럼 밸브 시트 위쪽에 위치하는 공간 영역쪽을 향한다.In addition, only two or
또한 박스(41)의 칸막이벽(55 또는 53)은 박스의 단부벽으로 형성될 수 있고, 밸브 시트가 제2 출구관에 형성 및/또는 고정되며, 박스가 가스가 통과하는 고정 수단들에 의해 제2 출구관 및/또는 밸브 시트에 고정될 수 있다. 이러한 고정 수단은, 예를 들면 박스 축 및 밸브 시트 주위에 분포하는 다수의 서포트(support)를 구비할 수 있고, 서포트 사이에 가스 통로 구멍이 존재한다. 그렇게 되면 박스는 밸브 시트와 간격을 두고 있으므로, 밸브 시트의 지지면이 하우징 내부의 빈 내부 영역과 직접 인접하게 된다. 박스는 밸브 시트 반대쪽 단부에서 경우에 따라서는 하우징으로부터 약간 돌출될 수 있다. 조정 몸체(77)는 비교적 얇은 플레이트 또는 디스크 대신, 축 방향으로 두꺼운 피스톤으로 구성될 수 있다.The
경우에 따라서는 계속 열려있는 출구 및 밸브로 차단 가능한 출구에 더하여, 계속 개방된 적어도 하나의 추가 출구 및/또는 밸브로 차단 가능한 하나 이상의 추가 출구를 구비할 수 있다.In some cases it may be provided with at least one further outlet which is continuously open and / or at least one further outlet which can be blocked by the valve, in addition to the outlet which is still open and the outlet which can be shut off by the valve.
밸브 몸체 및/또는 조정 몸체의 형태가 고정된 플레이트는 금속 물질 대신 세라믹(ceramic)으로 이루어질 수 있다.The plate in which the valve body and / or the adjustment body are fixed may be made of ceramic instead of metallic material.
또한 하우징 내부에 완전히 배열되는 연결관 및/또는 내부관도 존재할 수 있고, 연결관 및/또는 내부관은 소음기의 여러 내부 영역을 서로 연결한다. 출구를 차단하기 위해 이용되는 밸브 대신, 또는 이러한 밸브에 추가하여 밸브를 배열하여, 소음기 하우징의 여러 내부 영역을 서로 연결하는 내부 통로를, 다시 말해 예 컨대 통로의 소기구를 차단하는 것도 가능하다.There may also be connecting tubes and / or inner tubes which are arranged completely inside the housing, which connects the various inner regions of the muffler with one another. It is also possible to arrange the valves in place of, or in addition to, the valves used to block the outlet, to block the internal passages connecting the various interior regions of the muffler housings to one another, in other words the openings of the passages.
본 발명에 따른 소음기는 적어도 부분적으로 차단 가능한 연결 통로를 하나 이상 구비하고 종래의 소음기들이 갖고 있는 단점들을 방지할 수 있다.The silencer according to the invention is provided with at least one connectable passageway at least partially and can avoid the disadvantages of conventional silencers.
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