KR20100004621A - 차량의 가변유로를 가진 소음기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량의 가변유로를 가진 소음기에 관한 것으로, 엔진의 구동 속도에 따라 소음기 하우징의 내부에 형성되는 배기경로를 적절히 가변시켜 엔진의 전체 운전영역에서 소음기를 통한 배기가스의 소음을 효과적으로 저감시켜 차량의 상품성 향상을 도모하도록, 배플의 중앙 부위 근처에 형성된 제1배기통로와, 상기 배플의 가장자리 근처에 형성된 제2배기통로 및, 상기 제1,2배기통로를 개폐하는 개폐밸브를 구비하고 있다.

가변유로, 배기통로, 배플, 개폐밸브

Description

차량의 가변유로를 가진 소음기{Muffler with variable flow passage in vehicle}

본 발명은 차량의 소음기에 관한 것으로, 특히 소음기 내부의 배기가스 유로를 엔진의 구동 속도에 따라 적절히 가변시켜 소음저감효율을 향상시키도록 한 차량의 가변유로를 가진 소음기에 관한 것이다.

종래 차량의 소음기는 소정 용적을 가진 밀폐된 소음기 하우징의 내부에 하나 이상의 배플을 설치하여 다수의 챔버를 형성하고, 상기 소음기 하우징의 내부로 배기가스를 유입시키는 배기유입파이프와 배기가스를 소음기 하우징의 외부로 유출시키는 배기유출파이프 등을 설치하여, 상기 배기유입파이프를 통해 소음기 하우징의 내부로 유입된 배기가스가 소음기 하우징의 내부에 설정된 배기경로를 따라 유동하면서 그 압력과 소음이 저감되어 상기 배기유출파이프를 통해 소음기의 외부로 유출되는 구조로 이루어진다.

도 1에는 종래 기술에 따른 소음기의 일례가 도시되어 있는 바, 즉 대체로 타원 박스형상을 이루는 소음기 하우징(1)에 엔진으로부터 배출되는 배기가스를 유입시키는 배기유입파이프(2)가 상기 하우징(1)의 내부와 연통되게 하우징(1)의 전 면에서 접속되고, 상기 하우징의 내부에서 설정된 경로를 따라 유동하여 그 압력과 소음이 저감된 배기가스를 하우징의 외부로 유출시키는 배기유출파이프(3)가 하우징의 후면에 하우징의 내부와 연통하도록 접속되어 있다.

그리고 상기 소음기 하우징(1)의 내부에는 다수개의 배플(4a,4b)이 하우징의 길이방향을 따라 배치되어 하우징의 내부를 다수의 챔버로 구획지우고, 전방의 제1배플(4a)에는 상기 배기유입파이프(2)가 관통해서 장착되며, 후방의 제2배플(4b)에는 상기 배기유입파이프를 통해 유입된 배기가스를 상기 배기유출파이프(3) 쪽으로 유도하는 유도파이프(5)가 설치되어 있다.

또한 상기 제1배플(4a)에는 엔진의 구동 속도에 따라 개폐되는 가변밸브(6)가 설치되어, 엔진이 고속으로 운전될 경우에 상기 가변밸브(6)가 개방되면서 가변밸브를 통한 배기가스의 유동을 촉진하여 배압과 소음을 저감시키게 되어 있다.

상기 가변밸브(6)와 유도파이프(5)는 엔진과 소음기의 사양에 따라 적절히 제1배플(4a)의 적절한 위치에 튜닝되어 설치되는 데, 그 설치 위치는 가변될 수 없고 특정 부위에 고정되게 된다.

한편 원형의 단면을 가진 덕트를 따라 유동하는 배기가스의 음파가 어떤 임계주파수 이상에서는 점차적으로 가로 방향의 압력분포가 덕트 내에서 전파되는 데, 상기 임계주파수는 덕트의 직경에 반비례하고 음속에 비례하는 것으로 알려져 있다.

그리고 모든 모드수에 있어서 덕트 벽에서 최대압력과 최소 속도를 가지고, 모드수가 변하면 덕트 내부의 최소 압력부위가 가변되게 되며, 주파수가 증가함에 따라 큰 수의 고차 모드가 생성되어 소음기 내로 전파되게 된다.

예컨대 300mm의 직경을 가진 소음기에서 임계주파수가 2000Hz일 경우에 소음기 내에서 여러 개의 고차 모드가 생성되는 데, 그 중에서 모드수가 3.83인 경우에 소음기의 중심에서 최대 압력분포를 형성하여 소음기 내부의 배기가스 입구 및 출구 파이프가 소음기의 중심에 위치할 때에 배비가스의 높은 압력이 출구 파이프로 전파되어 소음 저감효과가 줄어들게 된다.

따라서 소음기 내부에 고차 모드가 형성되는 경우에 소음기 내부의 배기가스 입구와 출구를 최소 압력부위로 적절히 변경하여 배기가스 출구로의 소음 전파를 최소한으로 줄이는 것이 바람직한 바, 즉 소음기의 사양이 특정되어 그 임계주파수가 설정된 경우에 배기가스를 배기유출파이프로 유도하는 배기가스 출구가 임계주파수 이하에서는 소음기 단면의 중심에 근접해서 위치되는 것이 소음저감효과가 크고, 임계주파수 이상에서는 소음기 단면의 외측에 위치하는 것이 소음저감효과가 크다.

그러나 종래의 소음기에서는 상기 유도파이프의 위치가 고정되어 소음기 단면의 외측에 고정되게 위치되어 있어서 엔진이 고속으로 운전될 경우에 그 소음저감효과가 만족스럽지 못하다는 결점이 있었다.

이에 본 발명은 상기한 사정을 감안하여 안출된 것으로, 엔진의 구동 속도에 따라 소음기 하우징의 내부에 형성되는 배기경로를 적절히 가변시켜 엔진의 전체 운전영역에서 소음기를 통한 배기가스의 소음을 효과적으로 저감시켜 차량의 상품성 향상을 도모하도록 한 차량의 가변유로를 가진 소음기를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 배플의 중앙 부위 근처에 형성된 제1배기통로와, 상기 배플의 가장자리 근처에 형성된 제2배기통로 및, 상기 제1,2배기통로를 개폐하는 개폐밸브를 구비하고 있다.

바람직하기로는 상기 제1,2배기통로의 각 개폐밸브는 하나의 공통하는 밸브축에 서로 90도의 위상차를 갖도록 연결된 것을 특징으로 한다.

상기 배플과 대향하는 배플에 배기가스의 압력에 따라 개폐되는 가변밸브가 설치되고, 이 가변밸브의 개폐동작에 연동하여 상기 제1,2배기통로의 각 개폐밸브가 회전해서 제1,2배기통로를 개폐하도록 된 것을 특징으로 한다.

상기 가변밸브는 그 배플에 장착된 밸브하우징에 스프링을 매개로 지지된 밸브바디를 구비하고, 상기 밸브축에는 후크를 가진 아암이 돌출해서 형성되고, 상기 후크에 제1링크의 일단이 끼워져 연결되고, 상기 제1링크의 타단은 상기 밸브바디에 그 일단이 연결된 제2링크의 타단과 핀으로 연결되며, 상기 배플에는 상기 제1링크의 운동을 가이드하는 가이드 슬롯이 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 차량의 가변유로를 가진 소음기에 의하면, 엔진이 저속으로 운전되어 가변밸브가 거의 닫힌 상태에서는 배기유입파이프를 통해 유출되는 대부 분의 배기가스가 소음기 단면의 거의 중앙에 위치한 제1배기통로를 통해 배기유출파이프로 유동되게 하는 반면에 엔진이 고속으로 운전되어 가변밸브가 개방된 상태에서 가변밸브와 배기유입파이프를 통해 배출되는 배기가스가 소음기 단면의 외측에 위치한 제2배기통로를 통해 배기유출파이프로 유동되게 함으로써, 엔진이 저속으로 운전될 경우에 최소 압력이 형성되는 소음기 단면의 중앙 부위에 배기경로를 형성하고, 엔진이 고속으로 운전될 경우에 최소 압력이 형성되는 소음기 단면의 외측에 배기경로가 형성되게 하여, 엔진의 전체 운전 영역에서 항상 배기유출파이프를 통한 배기소음의 전파를 최소한으로 저감시켜 차량의 상품성을 높일 수 있게 된다.

이하 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명한다.

도 2에는 본 발명에 따른 가변유로를 가진 소음기의 내부 구조가 평면도로 도시되어 있고, 도 3에는 본 발명에 따른 가변유로장치의 요부 사시도가 도시되어 있는 바, 종래 기술을 도시한 도 1과 동일한 부위에는 동일한 참조부호를 표기한다.

즉 제1배플(4a)에 설치되는 가변밸브(6)는 제1배플에 관통되게 형성되는 배기통로를 개폐하도록 제1배플(4a)의 일측 외주면에 상기 배기통로가 형성되는 부위에 고정되게 장착된 밸브하우징(6a)과, 상기 배기통로를 개폐하도록 상기 밸브하우징(6a)에 스프링(6b)을 매개로 탄력적으로 지지되게 설치된 밸브바디(6c)를 구비하고, 상기 밸브바디에 가해지는 배기압력이 밸브바디를 지지하는 스프링의 탄성력보 다 큰 경우에 밸브바디가 배기통로를 개방하게 되는 반면에 배기압력이 스프링의 탄성력보다 작은 경우에는 밸브바디가 배기통로를 막아주게 되어 있다.

그리고 상기 제1배플(4a)과 소정 간격을 두고 대향하는 제2배플(4b)에는 소음기 하우징의 단면을 기준으로 단면의 중앙 근처에 부위에 형성된 원형의 제1배기통로(4ba)와 단면의 일측 가장자리에 형성된 원형의 제2배기통로(4bb)가 각각 형성되고, 상기 제1,2배기통로를 개폐하도록 개폐밸브(7a,7b)가 제1,2배기통로에 구비된다.

상기 제1,2개폐밸브(7a,7b)는 하나의 공통하는 밸브축(8)을 매개로 서로 동시에 회전하도록 연결됨과 더불어 서로 90도의 위상차를 두고 밸브축(8)에 장착되어, 어느 한쪽 밸브가 회전해서 해당 배기통로를 막아주면 다른쪽 밸브는 해당 배기통로를 개방하게 된다. 따라서 제1,2배기통로 중에 어느 한쪽의 배기통로는 항상 개방되어 상기 가변밸브(6)와 배기유입파이프(3)를 통해 배출된 배기가스는 어느 한쪽의 개방된 배기통로를 통해 배기유출파이프 쪽으로 유동하게 된다.

상기 밸브축(8)을 회전시키기 위해 밸브축(8)에는 후크(9a)를 가진 2개의 아암(9b)이 돌출하도록 일체로 형성되고, 상기 각 아암(b)의 후크에는 제1링크(10)의 봉형상의 일단(10a)이 끼워져 연결되며, 상기 제1링크(10)의 타단은 제2링크(11)의 일단과 핀(12)으로 연결되는 한편, 상기 제2링크(11)의 타단은 상기 밸브바디(6c)의 소정 부위에 일체로 연동되게 연결되어 있다.

또한 상기 제1링크(11)가 전후로 움직이면서 상하로 이동할 수 있도록 상기 제2배플(4b)에는 가이드 슬롯(4bc)이 상하 방향으로 길게 형성되어 있다.

이에 따라 엔진이 저속으로 운전될 경우에 엔진으로부터 배출되는 배기가스가 배기유입파이프(2)를 통해 소음기 하우징의 내부로 유입될 때에 상기 가변밸브(6)에 작용하는 배기가스의 압력은 가변밸브를 탄력적으로 지지하는 스프링의 탄성력보다 작아서 도 4에 도시한 바와 같이 가변밸브는 닫힌 상태를 유지하게 되므로, 대부분의 배기가스는 배기유입파이프의 출구를 통해 제2배플의 중앙 부위 근처에 형성된 제1배기통로(4ba)를 거쳐서 배기유출파이프(3) 쪽으로 유동하게 된다.

즉, 엔진이 저속으로 운전될 경우에는 배기가스의 파동 주파수가 소음기의 임계주파수보다 작으므로, 소음기의 단면을 기준으로 최소 압력이 형성되는 중앙 부위 근처에 위치된 제1배기통로(4ba)를 통해 유동하게 되어, 배기유출파이프로 전파되는 배기소음이 효과적으로 저감되게 된다.

한편 엔진이 고속으로 운전될 경우에 엔진으로부터 배출되는 배기가스가 배기유입파이프(2)를 통해 소음기 하우징의 내부로 유입될 때에 상기 가변밸브(6)에 작용하는 배기가스의 압력은 가변밸브를 탄력적으로 지지하는 스프링의 탄성력보다 크게 되어 도 5에 도시한 바와 같이 가변밸브는 제2배플 쪽으로 개방되고, 상기 가변밸브의 개방 운동은 상기 제1,2링크를 통해 상기 아암을 거쳐서 상기 밸브축에 작용하여 밸브축이 회전하게 되며, 밸브축의 회전운동으로 제1배기통로의 밸브는 닫히는 쪽으로 회전하는 반면에 제2배기통로의 밸브는 개방하는 쪽으로 회전하게 된다.

따라서 배기가스는 배기유입파이프의 출구와 가변밸브가 개방한 제1배플의 배기통로를 통해 제2배플의 가장자리에 형성된 제2배기통로(4bb)를 거쳐서 배기유 출파이프(3) 쪽으로 유동하게 된다.

즉, 엔진이 고속으로 운전될 경우에는 배기가스의 파동 주파수가 소음기의 임계주파수보다 크게 되어, 소음기의 단면을 기준으로 최소 압력이 형성되는 가장자리 부위 근처에 위치된 제2배기통로(4bb)를 통해 유동하게 되어, 배기유출파이프로 전파되는 배기소음이 효과적으로 저감되게 된다.

도 1은 종래 기술에 따른 소음기의 내부 평면도,

도 2는 본 발명에 따른 가변유로를 가진 소음기의 내부 평면도,

도 3은 본 발명에 따른 가변유로장치의 요부 확대도,

도 4는 본 발명에 따른 가변유로를 가진 소음기가 엔진의 저속 운전시의 작동 설명도,

도 5는 본 발명에 따른 가변유로를 가진 소음기가 엔진의 고속 운전시의 작동 설명도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1-소음기 하우징 2-배기유입파이프

3-배기유출파이프 4a,4b-배플

5-유도파이프 6-가변밸브

7a,7b-개폐밸브 8-밸브축

9-아암 10-제1링크

11-제2링크

Claims (5)

1. 배플의 중앙 부위 근처에 형성된 제1배기통로와, 상기 배플의 가장자리 근처에 형성된 제2배기통로 및, 상기 제1,2배기통로를 개폐하는 개폐밸브를 구비한 차량의 가변유로를 가진 소음기.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 제1,2배기통로의 각 개폐밸브는 하나의 공통하는 밸브축에 서로 90도의 위상차를 갖도록 연결된 것을 특징으로 하는 차량의 가변유로를 가진 소음기.
3. 청구항 2에 있어서, 상기 배플과 대향하는 배플에 배기가스의 압력에 따라 개폐되는 가변밸브가 설치되고, 이 가변밸브의 개폐동작에 연동하여 상기 제1,2배기통로의 각 개폐밸브가 회전해서 제1,2배기통로를 개폐하도록 된 것을 특징으로 하는 차량의 가변유로를 가진 소음기.
4. 청구항 3에 있어서, 상기 가변밸브는 그 배플에 장착된 밸브하우징에 스프링을 매개로 지지된 밸브바디를 구비하고, 상기 밸브축에는 후크를 가진 아암이 돌출해서 형성되고, 상기 후크에 제1링크의 일단이 끼워져 연결되고, 상기 제1링크의 타단은 상기 밸브바디에 그 일단이 연결된 제2링크의 타단과 핀으로 연결되며, 상기 배플에는 상기 제1링크의 운동을 가이드하는 가이드 슬롯이 형성된 것을 특징으 로 하는 차량의 가변유로를 가진 소음기.
5. 청구항 4에 있어서, 상기 가변밸브가 장착된 배플에는 엔진의 배기가스를 소음기 하우징의 내부로 유입시키는 배기유입파이프가 관통해서 설치되고, 상기 제1,2배기통로가 형성된 배플의 후방에는 제1,2배기통로를 통해 유동하는 배기가스를 소음기 하우징의 외부로 유도하는 배기유출파이프가 설치된 것을 특징으로 하는 차량의 가변유로를 가진 소음기.

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