KR20110062123A

KR20110062123A - 가변 소음기

Info

Publication number: KR20110062123A
Application number: KR1020090118713A
Authority: KR
Inventors: 계재홍; 문승진
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아자동차주식회사; 세종공업 주식회사
Priority date: 2009-12-02
Filing date: 2009-12-02
Publication date: 2011-06-10
Also published as: KR101114394B1; DE102010060925A1; US20110126531A1; CN102086795B; DE102010060925B4; CN102086795A

Abstract

본 발명은 소음기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 배기가스의 통과량을 2단으로 제어하는 밸브를 구비하는 소음기에 관한 것이다.

이를 위해, 본 발명은 하우징 내부가 격벽에 의해서 복수개로 구획되는 챔버, 상기 하우징 내부로 배기가스를 유입시키기 위한 인렛 파이프, 상기 챔버들로 유입된 배기가스를 외부로 배출하기 위한 배출 파이프, 상기 하우징의 내부에서 상기한 챔버들 사이를 직접 연통시키기 위한 이너 파이프, 상기 이너 파이프의 후류측에 형성되고, 배기가스 압력에 의해서 자동으로 개폐량이 조절되는 가변 밸브를 포함하고, 상기 가변 밸브는 이너 파이프를 통과하는 배기가스의 압력에 따라 다단계로 개폐되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 가변 소음기를 제공한다.

소음기, 가변 밸브, 격벽, 챔버, 인렛 파이프, 아웃렛 파이프, 이너 파이프

Description

가변 소음기{VARIABLE MUFFLER}

일반적으로 자동차 등에 사용되는 엔진인 가솔린 엔진(이하, 엔진이라 함)에 있어서 예를 들면, 아이들 회전의 750회전/분으로부터 2500~3000회전/분의 상용사용회전영역에서는 소음이 없는 정숙함이 요구되고, 3000회전/분 이상의 고회전영역에서는 정숙함보다는 고출력이 요구된다.

이러한 엔진의 소음은 대부분 엔진으로부터 배출되는 배기음에 기인하고, 이러한 배기음을 억제할 뿐만 아니라 고출력을 발휘하기 위하여 소음 장치의 다양한 연구가 진행되고 있다.

이러한 요구를 만족하기 위하여 종래에는 소음기 내부에 배기가스압을 억제하는 가변 밸브를 구비하는 소음 장치가 있다.

이러한 소음 장치는 소음기 내부의 연통관의 배기가스의 출구에 가변 밸브를 탄성부재로 지지하도록 조립한다.

여기서 가변 밸브는 엔진의 통상적인 회전영역에서는 배기가스압이 약하므로 이보다 높은 탄성 부재의 지지력에 의하여 가변 밸브를 연통관 측으로 가압하여서 통로를 폐쇄하는 상태이며, 소음기로부터 외부로 배출되는 배기가스는 배기저항이 높은 통로를 경유하여 배출되므로 배기음도 정숙하게 된다.

한편, 엔진이 3000회전/분 이상의 고회전영역이되면 배기가스압이 증대되므로 탄성 부재의 지지력보다 배기가스압이 강하여서 상기 가변 밸브가 개방된다.

하지만, 종래와 같이 단순히 배기압에 따라 완전히 폐쇄되거나 개방되는 구조의 가변 밸브로는 고속에서 기류음 증대, 저속 토크 저하, 고속에서 배기가스 압력 감소량의 저하 등의 한계(출력 증대량이 적음)가 나타나므로 소음기 본래 목적을 달성하기에는 한계가 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 배기가스의 정밀한 제어를 통하여 소음을 저감시킬 수 있는 소음기를 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 가변 소음기는 하우징 내부가 격벽에 의해서 복수개로 구획되는 챔버, 상기 하우징 내부로 배기가스를 유입시키기 위한 인렛 파이프, 상기 챔버들로 유입된 배기가스를 외부로 배출하기 위한 배출 파이프, 상기 하우징의 내부에서 상기한 챔버들 사이를 직접 연통시키기 위한 이너 파이프, 상기 이너 파이프의 후류측에 형성되고, 배기가스 압력에 의해서 자동으로 개폐량이 조절되는 가변 밸브를 포함하고, 상기 가변 밸브는 이너 파이프를 통과하는 배기가스의 압력에 따라 다단계로 개폐되도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 챔버는 상기 하우징 내부에 형성되는 제1, 제2 격벽에 의해서 제1, 제2, 제3 챔버로 구획되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 이너 파이프는 U자 형상으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 가변 밸브는 제1, 제2 힌지부를 구비하고, 이러한 제1, 제2 힌지부에 의해 각각 회동되는 제1, 제2 밸브가 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1, 제2 힌지부는 각각 제1, 제2 탄성 부재에 의해 탄성 지지되 는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 밸브는 배기가스의 소정 압력 이하에서 개방되고, 상기 제2 밸브는상기 제1 밸브보다 높은 압력에 도달했을 때 개방되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 탄성 부재는 제2 탄성 부재보다 낮은 탄성계수를 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 인렛 파이프의 상류측에는 복수개의 관통홀이 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 이너 파이프의 재질은 유리 섬유인 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 가변 소음기에 의하면, 엔진의 운전 영역 변화에 따라서 가변 소음기 내의 가변 밸브의 동작이 제1, 제2 개폐 판에 의해 다단으로 이루어지게 함으로써, 이너 파이프와 아웃렛 파이프를 통과하는 배기가스량이 조절되어 엔진의 출력향상에 따른 보다 예민한 소음의 감쇄가 가능하게 되는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 가변 소음기를 나타낸 구조도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 가변 소음기에 적용되는 가변 밸브의 평면도이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 가변 소음기의 저속인 경우의 작동 상태도이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 가변 소음기의 중속인 경우의 작동 상태도이다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 가변 소음기의 고속인 경우의 작동 상태도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 가변 소음기는 하우징(100), 인렛 파이프(110), 아웃렛 파이프(120), 이러한 인렛 파이프(110)와 아웃렛 파이프(120)를 연결하는 이너 파이프(130)를 포함한다.

상기 하우징(100)의 내부는 다공판으로 형성된 격벽(140)들에 의해서 복수개의 챔버로 구획된다.

그리고, 상기 인렛 파이프(110)의 일단은 상기 하우징(100)의 외부로 노출되고, 그타단은 배기가스가 상기 하우징(100) 내부로 유입되도록 형성된다.

또한, 상기 인렛 파이프(110)는 상기 하우징(100)으로 유입된 배기가스가 하우징(100)의 후측으로 배출되도록 일단이 각각 하우징(100)의 내부로 인입된 채로 배관된다.

여기서, 상기 인렛 파이프(110)의 상류측 외주면에는 복수개의 관통홀(111) 이 형성될 수 있다.

이러한 관통홀(111)은 상기 인렛 파이프(110)의 외주면을 복수개의 구멍으로 관통형성함으로써 소음 감쇄효과를 얻을 수 있다.

또한, 상기 챔버들(101, 102, 103)을 상호 연통시킬수 있도록 상기 이너 파이프(130)의 양단이 상기 인렛 파이프(110)와 상기 아웃렛 파이프(120)에 각각 연결된 채로 배관된다.

이때, 상기 이너 파이프(130)의 재질을 유리섬유로 형성함으로써 배기가스가 제2 챔버(102)를 통과하는 과정에서 발생하는 기류음을 감쇄시키는 기능을 할 수도 있다.

한편, 상기 이너 파이프(130)의 상류측과 아웃렛 파이프(120)의 상류측을 통과하는배기가스의 양을 조절하기 위한 가변 밸브(200)가 설치된다.

상기 가변 밸브(200)는 도 2에 도시한 바와 같이, 가변 밸브(200)의 몸체를 이루는밸브 바디(201)에 제1, 제2 힌지부를 구비한다.

상기 제1, 제2 힌지부(220)에는 각각 개폐가능하도록 제1, 제2 개폐 판(232)가 각각 설치된다.

이때, 상기 제1, 제2 개폐 판(232)는 각각 제1, 제2 탄성 부재(222)가 구비되어서 이러한 제1, 제2 탄성 부재(222)에 의해 탄성 지지된다.

또한, 상기 제1 탄성 부재(211)는 상기 제2 탄성 부재(222)보다 낮은 탄성 계수를갖도록 형성한다.

즉, 상기 제1 탄성 부재(211)에 의해 탄성 지지되는 제1 개폐 판(231)의 변 위량은 상기 제2 탄성 부재(222)에 의해 탄성 지지되는 제2 개폐 판(232)의 변위량보다 크게 된다.

상기 가변 밸브(200)의 제1, 제2 개폐 판(232)는 상기 이너 파이프(130)의 일단의 개구부를 개폐가능한 면적을 갖고 그 형상은 원판 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.

상기한 가변 소음기는 엔진의 운전영역 변화에 따라서 가변 밸브(200)의 작동 상태가 자동적으로 조절되어 하우징(100)의 각 챔버들(101, 102, 103)을 통과하는 배기가스의 양을 제어하는 것이므로, 가변 밸브(200)의 작동 상태를 엔진의 운전영역의 저속 영역, 중속 영역 및 고속 영역으로 구분하여 설명하기로 한다.

엔진의 운전 영역이 저속 영역인 경우, 평상시의 가변 밸브(200)는 폐쇄상태가 되므로 상기 인렛 파이프(110)를 통과하여 제1 챔버(101)로 유입되는 배기가스는 이너 파이프(130)에 구비되는 복수개의 통공을 통하여 아웃렛 파이프(120)로 유입된 후, 상기 하우징(100)의 외부로 방출된다.

이때, 상기 이너 파이프(130)로 전달되는 배기가스의 압력이 낮기 때문에 상기 가변 밸브(200)는 도 3에 도시한 바와 같이, 폐쇄상태가 유지된다.

즉, 상기 가변 밸브(200)의 제1 개폐 판(231)를 탄성 지지하는 제1 탄성 부재(211)의 탄성력에 의해 상기와 같이 폐쇄상태가 유지된다.

그리고, 엔진의 운전 영역이 중속 영역인 경우, 상기 제2 챔버(102)로 유입되어 상기 이너 파이프(130)의 내부로 가해지는 압력에 의해서 상기 가변 밸브(200)의 제1 개폐 판(231)를 탄성 지지하는 제1 탄성 부재(211)의 탄성력을 극복하고 개방시키게 된다.

즉, 상기 제1 개폐 판(231)에 의해 측정되는 각도인 θ1은 제2 개폐 판(232)에 의해 측정되는 각도인 θ2와 동일한 상태를 유지한다.

따라서, 상기 제2 챔버(102)로 유입된 배기가스 중 일부는 격벽(140)의 통공을 통하여 제1 챔버(101) 및 제3 챔버(103)로 유동하게 되고, 나머지 일부는 상기 이너 파이프(130)를 통하여 제3 챔버(103)로 유동하게 된다.

이후, 상기 배기가스는 아웃렛 파이프(120)를 통하여 상기 하우징(100)의 외부로 배출된다.

또한, 엔진의 운전 영역이 고속 영역인 경우, 상기 제2 챔버(102)로 유입되어 상기 이너 파이프(130)로 가해지는 압력이 엔진의 중속 영역인 경우보다 상대적으로 높아진다.

이와 같은 고압에 의해서 상기 제1 개폐 판(231)는 개방되는 측으로 더욱 회동하게 되고, 제1 개폐 판(231)에 설치된 제2 개폐 판(232)가 별도의 제2 힌지부(220)를 중심으로 개방되는 측으로 회동된다.

즉, 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 제1 개폐 판(231)에 의해 측정되는 각도인 θ1은 상기 제2 개폐 판(232)에 의해 측정되는 각도인 θ2보다 작게 된다.

특히, 상기와 같이 제1 개폐 판(231)과 제2 개폐 판(232)이 동시에 열리게 되므로, 엔진이 고속 영역인 경우에는 엔진의 저속 영역인 경우에 비하여 가변 밸브(200)의 개도량이 많아지게 되므로 제2 챔버(102)로부터 제3 챔버(103)로 전달되 는 배기가스량이 증대되어 엔진의 출력을 향상시키게 된다.

또한, 엔진이 고속 영역에서 운전 중일 때 발생되는 배기가스의 저항을 억제하므로 이에 따른 배기가스 소음을 감쇄시키게된다.

이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시 예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 가변 소음기의 저속영역인 경우의 작동 상태도이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 가변 소음기의 중속영역인 경우의 작동 상태도이다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 가변 소음기의 고속영역인 경우의 작동 상태도이다.

* 도면에 사용된 주요부분 부호설명 *

100: 하우징 101: 제1 챔버

102: 제2 챔버 103: 제3 챔버

110: 인렛 파이프 111: 관통홀

120: 아웃렛 파이프 130: 이너 파이프

140: 격벽 200: 가변 밸브

201: 밸브 바디 210: 제1 힌지부

211: 제1 탄성 부재 220: 제2 힌지부

222: 제2 탄성 부재 231: 제1 개폐 판

232: 제2 개폐 판

Claims

하우징 내부가 격벽에 의해서 복수개로 구획되는 챔버;

상기 하우징 내부로 배기가스를 유입시키기 위한 인렛 파이프;

상기 챔버들로 유입된 배기가스를 외부로 배출하기 위한 배출 파이프;

상기 하우징의 내부에서 상기한 챔버들 사이를 직접 연통시키기 위한 이너 파이프;

상기 이너 파이프의 후류측에 형성되고, 배기가스 압력에 의해서 자동으로 개폐량이 조절되는 가변 밸브;

를 포함하고,

상기 가변 밸브는 이너 파이프를 통과하는 배기가스의 압력에 따라 다단계로 개폐되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 가변 소음기.
제1항에 있어서,

상기 챔버는 상기 하우징 내부에 형성되는 제1, 제2 격벽에 의해서 제1, 제2, 제3 챔버로 구획되는 것을 특징으로 하는 가변 소음기.
제1항에 있어서,

상기 이너 파이프는 U자 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 가변 소음기.
제1항에 있어서,

상기 가변 밸브는 제1, 제2 힌지부를 구비하고, 이러한 제1, 제2 힌지부에 의해 각각 회동되는 제1, 제2 밸브가 형성되는 것을 특징으로 하는 가변 소음기.
제4항에 있어서,

상기 제1, 제2 힌지부는 각각 제1, 제2 탄성 부재에 의해 탄성 지지되는 것을 특징으로 하는 가변 소음기.
제4항에 있어서,

상기 제1 밸브는 배기가스의 소정 압력 이하에서 개방되고, 상기 제2 밸브는상기 제1 밸브보다 높은 압력에 도달했을 때 개방되는 것을 특징으로 하는 가변 소음기.
제5항에 있어서,

상기 제1 탄성 부재는 제2 탄성 부재보다 낮은 탄성계수를 갖는 것을 특징으로 하는 가변 소음기.
제1항에 있어서,

상기 인렛 파이프의 상류측에는 복수개의 관통홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 가변 소음기.
제1항에 있어서,

상기 이너 파이프의 재질은 유리 섬유인 것을 특징으로 하는 가변 소음기.