KR20090063494A

KR20090063494A - 배기 방사음 저감타입 차량의 배기 장치

Info

Publication number: KR20090063494A
Application number: KR1020070130873A
Authority: KR
Inventors: 계재홍
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2007-12-14
Filing date: 2007-12-14
Publication date: 2009-06-18
Also published as: KR100925938B1

Abstract

본 발명의 배기 장치를 이루는 센터(Center) 소음기(4)는 내부로 충진된 글래스 울 매트(BULKY Glass Wool Mat)타입 선·후단 흡음재(11,12)사이로 챔버(5b)공간을 형성하면서, 외관이 복 곡면을 이루는 포밍 형성부(5a)를 형성한 곡면 스타일 상·하 케이스(5',5")로 이루어진 하우징(5)을 적용함에 따라, 한 쌍의 유입·배출 튜브(7,7',9,9')를 통해 배기 가스가 통과될 때, 고유진동수 동 강성이 증대된 하우징(5)의 진동 저감은 물론 배기 가스의 가속 투과 음과 방사 음 저감을 통해 약 5dB정도 실내 정숙성이 향상될 뿐만 아니라, 상기 하우징(5)을 이루면서 글래스 울 매트가 사이로 끼워진 상·하 케이스(5',5")가 용접이 없이 보강 파이프(13)를 매개로 서로 결합되면서 틈새 형성을 없에 줌에 따라, 외부에 노출된 하우징(5)의 내식성도 향상 할 수 있는 특징이 있게 된다.

방사음, 배기, 소음기

Description

배기 방사음 저감타입 차량의 배기 장치{Exhaust gas radiation noise decreasing typed exhaust system in vehicle}

본 발명은 차량의 배기 장치에 관한 것으로, 특히 배기 방사음 저감타입 차량의 배기 장치에 관한 것이다.

일반적으로 배기 장치는 엔진에서 배출되는 배기가스의 온도와 압력을 낮추어 배기 소음을 감소시키고 오염물질을 저하시킨 후, 외부로 배출시켜주는 작용을 한다.

이러한 배기 장치는 배기 가스를 단순히 대기로 배출시키는 작용뿐 아니라, 엔진 출력 상승을 도와 출력 증대된 엔진의 성능 구현을 원활하게 할 수 있도록 하는 작용을 하게 된다.

이와 같은 배기 장치는 통상, 엔진에 장착된 배기 매니폴드에서 이어진 배기 파이프 상에 오염물질과 소음 및 배압을 줄여 주는 각종 장치들이 장착 즉, 엔진 쪽에서부터 WCC와 UCC 타입 촉매를 설치해 오염물질을 저감하고, 이어 센터(Center)소음기와 메인(Main)소음기를 설치해 소음과 배압을 낮춘 후, 테일 파이프를 통해 외부로 배출되도록 구성되어진다.

또한, 폭발음 증대로 인해 큰 배압을 형성하는 고 출력 엔진이 사용됨에 따라, 배기 장치의 성능을 향상하기 위한 다양한 기술이 적용되는데 일례로, 소음기의 경우는 폭발음 증대에 따른 강성과 중량 및 비용을 고려한 최적화된 케이스 두께 설계는 물론, 통과하는 배기 가스에 의한 방사음 저감과 주변부에 대한 최적의 열해 방지 및 대기 배출 소음 저감을 위한 저 배압화를 이루도록 개발되어진다.

하지만 배기 장치의 성능 향상을 위한 기술은 엔진의 연비향상을 위해 다양한 방법과 장치들이 사용됨에 따라 한계성을 갖게 되는데, 일례로 엔진의 작동 RPM 하향이나 아이들(Idle) RPM 하향에 대응해 연비를 향상하기 위한 댐퍼 클러치의 적용은 배기 부밍 소음을 과도하게 증대하게 된다.

이와 같이 ECU와 TCU 및 댐퍼 클러치 등을 적용한 엔진 측 변경 요인은 배기 장치 성능을 저하하는 특히, 배기 장치를 이루는 촉매와 최 후단에 설치된 메인(Main)소음기 사이로 위치된 센터(Center)소음기를 통한 방사음 저감 성능이 약하게 된다.

이를 위해 센터(Center)소음기에 대한 설계 변경을 하게 되는데 일례로, 케이스 두께나 내부의 배기 가스 흐름 튜브 두께를 증가하거나 또는, 소음기 내부로 충진되는 흡음재 량을 증대하는 방식을 적용하지만, 이러한 방식은 센터 소음기의 원가와 중량을 상승하는데 비해 방사음 저감이 저조한 한계가 있게된다.

이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 것으로, 배기 장치를 이루는 촉매와 메인 소음기 사이에 위치된 센터 소음기의 하우징 형상을 곡면 적용해 방상음 저감과 더불어 용접을 사용하지 않으면서 외관미도 함께 향상함은 물론, 하우징의 진동 저감을 통해 배기 가스의 가속 투과 음도 저감해 실내 정숙성을 향상 할 수 있도록 함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 차량의 배기 장치가 엔진에서 발생된 배기 가스를 모아 외부로 배출하도록 설치된 배기 파이프와;

상기 배기 파이프(1)에 장착되면서 엔진 쪽으로 가까이 위치된 한 쌍의 촉매 컨버터;

상기 촉매 컨버터 중 후단에 위치된 제2 촉매 컨버터에 간격을 두고 배기 파이프에 장착되어져, 보강 파이프가 관통해 서로 결합되는 상·하 케이스로 이루어진 하우징과, 상기 하우징의 내부 공간을 배기 가스가 유입되는 챔버공간으로 형성하도록, 하우징의 양쪽 부위로 채워진 선·후단 충진재, 상기 선단 충진재를 관통해 하우징의 챔버공간으로 배기 가스를 유입시키는 한 쌍의 유입 튜브, 상기 하우징의 챔버공간으로 유입된 배기 가스를 외부로 배출하도록, 후단 충진재를 관통해 설치된 배출 튜브 및 상기 유입·배출 튜브를 감싸는 커버(8,8',10,10')로 이루어진 센터(Center) 소음기 및;

상기 센터(Center) 소음기에 간격을 두고 배기 파이프(1)에 장착되어, 배기 파이프를 빠져나가는 배기 가스의 소음을 저감시키는 메인(Main) 소음기;

로 구성되어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 하우징의 상·하 케이스는 함몰된 포밍 글로브를 형성함과 더불어, 상기 상·하 케이스의 결합 부위로는 글래스 울 매트(BULKY Glass Wool Mat)가 더 구비되어진다.

그리고, 상기 보강 파이프는 하우징을 이루는 상·하 케이스에 함몰된 용접 홈을 형성 한 후, 상기 용접 홈부위를 보강 파이프가 관통한 상태에서 양단을 각각 고정하는 용접부로 고정된다.

이러한 본 발명에 의하면, 용접을 이용하지 않고 서로 결합되는 케이스로 이루어진 하우징을 결합하고 곡면으로 하우징을 형성한 센터 소음기를 배기 장치를 이루는 촉매와 메인 소음기 사이로 위치시킴에 따라, 배기 가스가 통과되는 센터 소음기의 하우징 고유진동수 동 강성 증대로 하우징 진동 저감이 이루어지면서, 동시에 배기 가스의 가속 투과 음 저감과 방사 음을 저감해 실내 정숙성(약 5dB정도 저감)을 향상 할 수 있는 효과가 있게 된다.

또한, 본 발명의 센터 소음기가 외관을 이루는 하우징을 곡면으로 형성해 외관미도 향상하면서, 용접을 사용하지 않고 보강 부재를 이용해 소음기의 결합 구조를 지지해 내식성도 향상 할 수 있는 효과도 있게 된다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도 1(가),(나)는 본 발명에 따른 배기 방사음 저감타입 차량의 배기 장치의 구성도를 도시한 것인바, 본 발명에 따른 배기 장치는 엔진 쪽으로 가까이 위치된 촉매 컨버터를 장착하고, 배기 가스를 외부로 배출하도록 이어진 배기 파이프(1)와, 엔진 쪽에서부터 가까이 위치되도록 상기 배기 파이프(1)상에 순차적으로 장착된 센터(Center) 소음기(4)와 메인(Main) 소음기(20)로 구성되어진다.

여기서, 상기 촉매 컨버터는 엔진 쪽에 근접된 위치에서 배기 파이프(1)에 설치된 제1 촉매 컨버터(2,WCC)와, 상기 제1 촉매 컨버터(2,WCC)에 간격을 두고 배기 파이프(1)에 설치된 제2 촉매 컨버터(3,UCC)로 구성되어진다.

그리고, 상기 센터(Center) 소음기(4)는 배기 가스가 통과할 때 방사음을 크게 저감해 실내 소음을 5db줄여줌과 더불어, 통과되는 배기 가스 열의 외부 방출을 줄여 소음기 주변부의 배기 복사열에 따른 훼손을 방지하는 작용을 하게 된다.

이를 위해 상기 센터(Center) 소음기(4)는 서로 결합되는 상·하 케이스(5',5")로 이루어져, 배기 가스가 유입되어 배출되는 내부 공간을 형성하는 하우징(5)과, 상기 하우징(5)의 내부 공간을 배기 가스가 유입되는 챔버(5b)공간으로 형성하도록, 하우징(5)의 양쪽 부위로 채워진 글래스 울(BULKY Glass Wool) 타입 선·후단 충진재(11,12), 상기 선단 충진재(11)를 관통해 하우징(5)의 챔버(5b)공간으로 배기 가스를 유입하는 한 쌍의 유입 튜브(7,7') 및 상기 하우징(5)의 챔버(5b)공간으로 유입된 배기 가스를 외부로 배출하도록, 후단 충진재(12)를 관통해 설치된 배출 튜브(9,9')로 구성되어진다.

이에 더해 상기 유입·배출 튜브(7,7',9,9')에는 선·후단 충진재(11,12)에 직접 접촉되지 않도록 커버(8,8',10,10')가 감싸게 되며, 상기 커버(8,8',10,10')는 스테인레스 울(Stainless Wool)로 이루어진다.

또한, 상기 하우징(5)을 이루는 상·하 케이스(5',5")는 용접을 하지 않고 2곳의 위치에서 보강 파이프(13)를 이용해 결합 강성을 강화시키는데, 이를 위해 도 1(나)에 도시된 바와 같이 상·하 케이스(5',5")에 함몰된 용접 홈(5c)을 형성 한 후, 상기 용접 홈(5c)부위를 보강 파이프(13)가 관통한 상태에서 양단을 각각 고정하는 용접부(K)를 형성하게 된다.

이때, 상기 보강 파이프(13)는 하우징(5)의 선단 흡음재(11)가 충진된 위치와, 하우징(5)의 챔버(5b)공간을 이루는 위치에 각각 결합되어진다.

그리고, 상기 하우징(5)의 상·하 케이스(5',5")는 도 2(가),(나)에 도시된 바와 같이, 등 간격으로 함몰된 포밍 글로브(5a)를 형성함과 더불어, 상기 상·하 케이스(5',5")의 결합 부위로는 글래스 울 매트(BULKY Glass Wool Mat)가 더 구비되어진다.

이때, 상기 상·하 케이스(5',5")에 형성된 포밍 글로브(5a)는 복 곡면을 형성하면서 함몰되어 이루어진다.

또한, 상기 유입 튜브(7,7')는 유입되는 배기 가스의 흐름 경로를 보다 길게 하도록 입구 부위에서 경사진 구간을 형성한 후 직선 구간을 갖도록 함과 더불어, 경사진 구간과 직선 구간으로는 배출 홀(7a,7a',7b,7b')을 각각 뚫어 주게 된다.

이러한 상기 배출 홀(7a,7a',7b,7b')은 유입 튜브(7,7')를 흐르는 배기 가스중 일부를 배출해 줌에 따라, 상기 유입 튜브(7,7')를 감싸는 커버(8,8')와 선단 충진재(11)를 통해 소음 에너지가 열에너지로 전환되면서 소음을 저감시켜 주게 된다.

그리고, 상기 배출 튜브(9,9')는 하우징(5)의 후단 충진재(12)를 관통하는 직선 구간으로 이루어지면서 배출 홀(9a,9a')을 뚫어 줌과 더불어, 배기 가스가 유입되는 입구 부위로는 벨 마우스를 구비하게 된다.

이와 같이 입구 부위로는 구비된 벨 마우스는 상기 배출 튜브(9,9')로 유입되는 배기 가스의 기류 저항을 감소시키며, 배출 홀(9a,9a')로 배출되는 일부 배기 가스는 배출 튜브(9,9')를 감싸는 커버(10,10')와 후단 충진재(12)를 통해 소음 에너지가 열에너지로 전환되면서 소음을 저감시켜 주게 된다.

이하 본 발명의 작동을 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.

본 발명의 배기 장치를 이루는 센터(Center) 소음기(4)는 내부로 충진된 글래스 울 매트(BULKY Glass Wool Mat)타입 선·후단 흡음재(11,12)사이로 챔버(5b)공간을 형성하면서, 외관이 복 곡면을 이루는 포밍 형성부(5a)를 형성한 곡면 스타일 상·하 케이스(5',5")로 이루어진 하우징(5)을 적용함에 따라, 한 쌍의 유입· 배출 튜브(7,7',9,9')를 통해 배기 가스가 통과될 때, 고유진동수 동 강성이 증대된 하우징(5)의 진동 저감은 물론 배기 가스의 가속 투과 음과 방사 음 저감을 통해 약 5dB정도 실내 정숙성이 향상될 뿐만 아니라, 상기 하우징(5)을 이루면서 글래스 울 매트가 사이로 끼워진 상·하 케이스(5',5")가 용접이 없이 보강 파이프(13)를 매개로 서로 결합되면서 틈새 형성을 없에 줌에 따라, 외부에 노출된 하우징(5)의 내식성도 향상 할 수 있는 특징이 있게 된다.

이러한 특징을 갖는 본 발명의 배기 장치는 배기 파이프(1)에 장착된 센터(Center) 소음기(4)를 통해 구현되는데, 이를 위해 상기 센터(Center) 소음기(4)는 도 2에 도시된 바와 같이, 배기 가스를 유입하고 유입된 후 내부의 챔버(5b)공간을 거쳐 배출하도록 충진재(11,12)와 커버(8,8',10,10')로 감싸인 한 쌍의 유입 튜브(7,7')와 배출 튜브(9,9')를 구비한 하우징(5)으로 이루어지면서, 상기 하우징(5)이 포밍 형성부(5a)로 복 곡면을 갖도록 함과 더불어, 용접이 없이 보강 파이프(13)를 이용해 글래스 울 매트가 끼워진 상·하 케이스(5',5")로 구성되어진다.

이때, 상기 보강 파이프(13)는 하우징(5)의 2곳에 결합되는데, 즉 선단 흡음재(11)가 충진된 위치와, 하우징(5)의 챔버(5b)공간을 이루는 위치에 각각 결합되고, 상기 보강 파이프(13)의 결합을 위해 상·하 케이스(5',5")에 함몰된 용접 홈(5c)을 형성 한 후 용접하게 된다.

이에 따라 엔진에서 배출된 배기 가스가 센터(Center) 소음기(4)를 이루는 한 쌍의 유입 튜브(7,7')로 유입되면, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 유입 튜브(7,7')로 유입된 배기 가스는 하우징(5)내 챔버(5b)공간으로 배출되는데, 이러한 배기 가스 흐름은 경사진 구간을 지나므로 보다 긴 흐름 경로를 갖게 된다.

이때, 상기 유입 튜브(7,7')를 흐르는 배기 가스 중 일부 가스는 경사진 구간과 직선 구간에 각각 형성된 배출 홀(7a,7a',7b,7b')을 통해 배출되는데, 이와 같이 상기 배출 홀(7a,7a',7b,7b')을 통해 배출된 배기 가스는 유입 튜브(7,7')를 감싼 커버(8,8')와 선단 충진재(11)를 통해 소음 에너지가 열에너지로 전환되고, 이는 유입 튜브(7,7')를 흐르는 배기 가스의 소음을 저감시키는 작용을 하게 된다.

이어, 상기 유입 튜브(7,7')를 통해 하우징(5)내 챔버(5b)공간으로 유입된 배기 가스는 챔버(5b)공간으로 위치된 한 쌍의 배출 튜브(9,9')로 유입된 후, 배기 파이프(1)쪽으로 배출되며, 이러한 과정에서 상기 배출 튜브(9,9')에 형성된 배출 홀(9a,9a')을 통해 일부 배기 가스가 빠져나가게 된다.

이와 같은 일부 배기 가스의 배출은 배출 튜브(9,9')를 감싸는 커버(10,10')와 후단 충진재(12)를 통해 소음 에너지가 열에너지로 전환되고, 이는 상기 배출 튜브(9,9')를 흐르는 배기 가스의 소음을 다시 저감시킨 상태에서 배기 파이프(1)로 내 보내주므로, 하우징(5)으로 유입된 후 배출될 때 배기 가스의 소음이 저감될 수 있게 된다.

이때, 상기 배출 튜브(9,9')의 배기 가스 유입구 부위로 구비된 벨 마우스는 배기 가스의 기류 저항을 감소시키는 작용을 하므로, 챔버(5b)내 배기 가스의 배출 튜브(9,9')유입 시 간섭 영향을 보다 적게 받게 된다.

이와 같이 한 쌍의 유입 튜브(7,7')를 통해 유입되어 하우징(5)내 챔버(5b)공간으로 유입된 배기 가스가, 배출 튜브(9,9')를 통해 다시 배기 파이프(1)로 배 출될 때, 상기 하우징(5)내 충진된 충진재(11,12)를 통해 소리 에너지가 열 에너지로 전환되어 소음을 감소 시켜 줌에 따라, 도 3(가),(나)에 도시된 바와 같이 센터(Center) 소음기(4)를 갖춘 배기 장치의 전체적인 소음 성능이 향상될 수 있게 된다.

도 1(가),(나)는 본 발명에 따른 배기 방사음 저감타입 차량의 배기 장치의 구성도

도 2(가),(나)는 본 발명에 따른 배기 방사음 저감용 소음기의 외관과 내부 단념도

도 3은 본 발명에 따른 배기 방사음 저감타입 차량의 배기 장치의 성능 분석도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 배기 파이프 2 : 제1 촉매 컨버터(WCC)

3 : 제2 촉매 컨버터(UCC) 4 : 센터(Center) 소음기

5 : 하우징 5',5" : 상·하 케이스

5a : 포밍 글로브 5b : 챔버

5c : 용접 홈 6a,6b : 격벽

7,7' : 유입 튜브

7a,7a',7b,7b',9a,9a' : 배출 홀

8,8',10,10' : 커버 9,9' : 배출 튜브

11,12 : 선·후단 충진재

13 : 보강 파이프

20 : 메인(Main) 소음기

K : 용접부

Claims

엔진에서 발생된 배기 가스를 모아 외부로 배출하도록 설치된 배기 파이프(1)와;

상기 배기 파이프(1)에 장착되면서 엔진 쪽으로 가까이 위치된 한 쌍의 촉매 컨버터(2,3);

상기 촉매 컨버터 중 후단에 위치된 제2 촉매 컨버터(3,UCC)에 간격을 두고 배기 파이프(1)에 장착되어져, 보강 파이프(13)가 관통해 서로 결합되는 상·하 케이스(5',5")로 이루어진 하우징(5)과, 상기 하우징(5)의 내부 공간을 배기 가스가 유입되는 챔버(5b)공간으로 형성하도록, 하우징(5)의 양쪽 부위로 채워진 선·후단 충진재(11,12), 상기 선단 충진재(11)를 관통해 하우징(5)의 챔버(5b)공간으로 배기 가스를 유입시키는 한 쌍의 유입 튜브(7,7'), 상기 하우징(5)의 챔버(5b)공간으로 유입된 배기 가스를 외부로 배출하도록, 후단 충진재(12)를 관통해 설치된 배출 튜브(9,9') 및 상기 유입·배출 튜브(7,7',9,9')를 감싸는 커버(8,8',10,10')로 이루어진 센터(Center) 소음기(4) 및;

상기 센터(Center) 소음기(4)에 간격을 두고 배기 파이프(1)에 장착되어, 배기 파이프(1)를 빠져나가는 배기 가스의 소음을 저감시키는 메인(Main) 소음기(20);

로 구성되어진 것을 특징으로 하는 배기 방사 음 저감 타입 차량의 배기 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 하우징(5)의 상·하 케이스(5',5")는 등 간격으로 함몰된 포밍 글로브(5a)를 형성함과 더불어, 상기 상·하 케이스(5',5")의 결합 부위로는 글래스 울 매트(BULKY Glass Wool Mat)가 더 구비되어진 것을 특징으로 하는 배기 방사 음 저감 타입 차량의 배기 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 유입 튜브(7,7')는 유입되는 배기 가스의 흐름 경로를 보다 길게 하도록 입구 부위에서 경사진 구간을 형성한 후 직선 구간을 갖도록 함과 더불어, 경사진 구간과 직선 구간으로 각각 배출 홀(7a,7a',7b,7b')이 뚫려진 것을 특징으로 하는 배기 방사 음 저감 타입 차량의 배기 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 배출 튜브(9,9')는 하우징(5)의 후단 충진재(12)를 관통하는 직선 구간으로 이루어지면서 배출 홀(9a,9a')이 뚫려짐과 더불어, 배기 가스가 유입되는 입구 부위로는 벨 마우스를 구비한 것을 특징으로 하는 배기 방사 음 저감 타입 차량의 배기 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 선·후단 충진재(11,12)는 글래스 울(BULKY Glass Wool) 타입이고, 상기 커버(8,8',10,10')는 스테인레스 울(Stainless Wool)타입인 것을 특징으로 하는 배기 방사 음 저감 타입 차량의 배기 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 보강 파이프(13)는 하우징(5)을 이루는 상·하 케이스(5',5")에 함몰된 용접 홈(5c)을 형성 한 후, 상기 용접 홈(5c)부위를 보강 파이프(13)가 관통한 상태에서 양단을 각각 고정하는 용접부(K)로 고정된 것을 특징으로 하는 배기 방사 음 저감 타입 차량의 배기 장치.
청구항 6에 있어서, 상기 보강 파이프(13)는 하우징(5)의 선단 흡음재(11)가 충진된 위치와, 하우징(5)의 챔버(5b)공간을 이루는 위치에 각각 결합되어진 것을 특징으로 하는 배기 방사 음 저감 타입 차량의 배기 장치.