KR20160114761A - 차량용 배기장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 배기가스의 유동 시 소음을 저감시키도록 배기파이프에 연결되는 차량용 배기장치로써, 배기가스가 일단에 형성된 유입구를 통해 유입되고 타단에 형성된 배출구를 통해 배출되도록 배기파이프에 연결되며, 상기 유입구와 배출구 사이에서 내경이 확장된 공명챔버가 형성된 주파이프;와 상기 주파이프에 장착되어 주파이프로 유입된 배기가스의 유동을 허용 또는 차단하도록 개폐가 이뤄지는 밸브; 및 상기 밸브가 닫혔을 때 배기가스가 우회하여 주파이프의 배출구로 유동하도록 일단은 주파이프의 유입구측과 개통되고 타단은 주파이프의 배출구측과 개통된 분기파이프;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
전술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명은 배기파이프에 직접적으로 연결되는 구조를 가지므로 머플러 각각에서 배기가스의 유동량을 제어하는 종래 구조와 대비하여 생산원가를 낮출 수 있으며, 머플러 하우징의 크기를 더 증대시킬 수 있다.

Description

차량용 배기장치{Exhaust system for vehicle}

본 발명은 배기가스의 유동 시 소음을 억제하되 다량의 배기가스가 생성되면 밸브를 개방하여 엔진출력을 증대시킬 수 있는 차량용 배기장치에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 종래의 머플러를 대신하여 배기가스의 유동량 및 소음발생을 제어할 수 있되 배기파이프에 직접적으로 장착되어 생산원가를 절감할 수 있고 더욱 소형화될 수 있는 차량용 배기장치에 관한 것이다.

엔진에서 생성되는 배기가스는 차체 후방으로 배출되되 배기소음이 감소되도록 머플러를 통과한 후에 배출된다.

차량에 장착되는 상기 머플러는 도 1 에 도시된 바와 같이 소정의 크기를 갖는 통 모양의 하우징(4)에 다수 개의 파이프들(1, 2, 3) 및 배플들(baffle)(6)이 장착되고 상기 하우징(4) 내부로 배기가스가 출입할 수 있도록 파이프들에는 통공들(2a, 3a)이 형성되어 배기가스의 유동 시 상기 배기가스의 팽창과 공명 및 흡음을 유도하여 배기소음이 낮아지도록 구성된다.

그리고, 엔진에서 생성되는 배기가스의 양은 차량의 주행상황에 따라 달라지므로, 주행상황에 따라 배기효율과 소음억제 성능을 더 효율적으로 조절할 수 있도록 배기가스가 배출되는 테일파이프들(1, 2) 중 하나에는 밸브(3)가 장착된다.

상기 밸브(3)는 엔진의 저속 회전 시에는 게이트를 닫아 배기소음을 감소시키고 엔진의 고속 회전 시에는 게이트를 개방해 배기성능을 향상시키는 기능을 한다.

한편, 하나의 배기파이프에서 두 개로 분기된 듀얼머플러(도 2 의 머플러 장착구조 참조) 구조의 경우에는 머플러가 두 개소에 장착되어야 하고 밸브 또한 각각에 하나씩 장착되어야 하므로 생산 원가가 증가하는 문제가 발생한다. 또한, (테일파이프와 머플러 사이에 밸브 및 연계부품이 장착되는 관계로) 밸브(3)의 장착공간을 확보하기 위해 머플러의 크기가 줄어드는 문제가 있었다.

따라서, 본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해소할 수 있도록 듀얼머플러 구조를 갖는 차량에서 머플러를 대신하여 (머플러들로 분기되기 전에 배치된) 배기파이프에 장착되어 배기가스의 배출량에 따라 소음을 억제할 수 있고 머플러들의 크기를 증대시킬 수 있으며, 원가를 절감시킬 수 있는 차량용 배기장치를 제공하는 것에 주목적이 있다.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 배기가스의 유동 시 소음을 저감시키도록 배기파이프에 연결되는 차량용 배기장치로써, 배기가스가 일단에 형성된 유입구를 통해 유입되고 타단에 형성된 배출구를 통해 배출되도록 배기파이프에 연결되며, 상기 유입구와 배출구 사이에서 내경이 확장된 공명챔버가 형성된 주파이프;와 상기 주파이프에 장착되어 주파이프로 유입된 배기가스의 유동을 허용 또는 차단하도록 개폐가 이뤄지는 밸브; 및 상기 밸브가 닫혔을 때 배기가스가 우회하여 주파이프의 배출구로 유동하도록 일단은 주파이프의 유입구측과 개통되고 타단은 주파이프의 배출구측과 개통된 분기파이프;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 밸브가 닫혔을 때 헬름홀츠 공명(Helmholtz resonance)에 따라 공명챔버에 의해 배기가스의 유동소음이 낮춰지도록 상기 밸브는 공명챔버에서 배기가스가 배출되는 출구측을 폐쇄할 수 있는 위치에 장착된다.

그리고, 상기 밸브는 전원인가에 따라 개폐가 제어되는 전자식 밸브이며, 상기 분기파이프의 직경은 주파이프의 직경보다 작게 형성된다.

아울러, 상기 주파이프는 유입구측 끝단 또는 배출구측 끝단에는 직경이 확장된 플랜지가 결합되며, 상기 플랜지는 배기파이프에 형성된 플랜지와 볼팅체결된다.

전술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명은 배기파이프에 직접적으로 연결되는 구조를 가지므로 머플러 각각에서 배기가스의 유동량을 제어하는 종래 구조와 대비하여 생산원가를 낮출 수 있으며, (밸브의 장착공간 때문에 크기가 제한되지 않으므로) 머플러 하우징의 크기를 더 증대시킬 수 있다.

아울러, 종래의 구조에서는 밸브가 머플러의 후방 출구부에 장착되어 음압감쇠 및 배압제어를 담당하였지만, 본 발명의 구조에서는 밸브의 위치를 보다 더 차량의 전방쪽으로 이동시킬 수 있으므로 감쇄효율을 더욱 증대시킬 수 있다(즉, 맥동 압력파가 최대치로 발생하는 위치에 장착하여 소음감쇄효율을 극대화 시킬 수 있다).

또한, 차량의 급가속시 밸브가 열림에 따라 다이나믹한 배기음질을 생성하고 동력성능을 증대시킬 수 있으며, 완만한 가속시에는 밸브 게이트의 개도량이 작아짐과 동시에 공명챔버에 의해 배기소음을 감소시킴으로써 정숙한 배기음질을 구현할 수 있다.

도 1 은 종래 구조에 따른 머플러의 단면모습이 도시된 도면,
도 2 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량용 배기장치가 배기파이프에 장착된 모습과 확대된 모습을 도시한 도면,
도 3 은 본 발명의 실시예에 따른 밸브의 사시도,
도 4a 는 밸브가 닫혔을 때의 모습을 도시한 도면,
도 4b 는 밸브가 개방됐을 때의 모습을 도시한 도면.

본 발명은 배기가스의 유동 시 소음을 저감시키도록 배기파이프에 연결되는 차량용 배기장치에 관한 것으로써, 이하 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 더욱 상세히 설명한다.

본 발명의 배기장치(100)는 머플러에 장착되던 종래 구조와는 달리 도 2 에 도시된 바와 같이, 배기파이프(50: 50a, 50b)에 직접적으로 장착되되 주파이프(10)에 밸브(20)와 분기파이프(30)가 결합된 상태로 장착이 이뤄진다.

상기 주파이프(10)는 엔진측 배기파이프(50a)와 머플러측 배기파이프(50b) 사이에 장착되어 배기가스가 일단에 형성된 유입구를 통해 유입되고 타단에 형성된 배출구를 통해 배출되며, 상기 유입구와 배출구 사이에서 내경이 확장된 공명챔버(11)가 형성된다.

그리고, 상기 밸브(20)는 주파이프(10)의 후방쪽에 장착되어 주파이프(10)로 유입된 배기가스의 유동을 허용 또는 차단하도록 개폐가 이뤄진다. 도 3 에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 밸브(20)는 모터부(22)에 전원이 인가되면 게이트(21)가 회동하여 개폐가 이뤄지는 전자식 밸브로 구성된다.

상기 분기파이프(30)는 밸브(20)가 닫혔을 때 배기가스가 우회하여 주파이프(10)의 배출구로 유동하도록 일단은 주파이프(10)의 유입구측과 개통되고 타단은 주파이프(10)의 배출구측과 개통되도록 장착된다.

한편, 상기 밸브(20)는 게이트(21)가 닫혔을 때 헬름홀츠 공명 현상에 따라 공명챔버(11)가 공명기로써 배기가스의 유동소음을 낮추도록 공명챔버(11)에서 배기가스가 배출되는 출구측을 폐쇄할 수 있는 위치에 장착된다. 그리고, 본 발명의 실시예에서 상기 분기파이프(30)의 직경은 주파이프(10)의 직경보다 작게 형성된다.

아울러, 상기 주파이프(10)는 배기파이프(50: 50a, 50b)가 소정의 깊이로 삽입되는 방식으로 결합되거나, 유입구측 끝단 및/또는 배출구측 끝단에는 직경이 확장된 플랜지(40)가 결합되어 배기파이프에 형성된 플랜지와 볼팅체결되는 방식으로 결합이 이뤄진다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 배기장치(100)는 메인 유로를 형성하는 주파이프(10)에 공명챔버(11)와 밸브(20)가 직렬로 배치되고, 분기파이프(30)가 병렬로 배치된 구조로써, 밸브(20)가 닫히면 상기 공명챔버(11)가 공명기 역할을 하게 하고 밸브(20)가 열리면 주파이프(10) 및 분기파이프(30) 양쪽으로 배기가스가 유동하게되어 배기 저항 감소 효과를 볼 수 있다.

즉, 엔진의 아이들(idle) 시 또는 저부하 시에는 도 4a 에 도시된 바와 같이, 단면적이 작은 분기파이프(30)를 통해 배기가스가 유동하게 되며 이때 공명챔버(11)는 소음을 감쇄시키는 저주파 공명기로서 활용되어 발진 부밍(booming)을 감소시킨다.

그리고, 밸브(20)가 개방되는 엔진의 고부하 시에는 도 4b 에 도시된 바와 같이, 배기가스가 주파이프(10)는 물론 분기파이프로(30)도 통과과능하므로 유동경로 상의 단면적이 증대되어 배기저항을 최소화하여 엔진출력을 극대화시킬 수 있다.

한편, 본 명세서에 개시된 본 발명의 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

10 : 주파이프
11 : 공명챔버
20 : 밸브
30 : 분기파이프

Claims (4)

1. 배기가스의 유동 시 소음을 저감시키도록 배기파이프에 연결되는 차량용 배기장치로써,
   배기가스가 일단에 형성된 유입구를 통해 유입되고 타단에 형성된 배출구를 통해 배출되도록 배기파이프에 연결되며, 상기 유입구와 배출구 사이에서 내경이 확장된 공명챔버가 형성된 주파이프;와
   상기 주파이프에 장착되어 주파이프로 유입된 배기가스의 유동을 허용 또는 차단하도록 개폐가 이뤄지는 밸브; 및
   상기 밸브가 닫혔을 때 배기가스가 우회하여 주파이프의 배출구로 유동하도록 일단은 주파이프의 유입구측과 개통되고 타단은 주파이프의 배출구측과 개통된 분기파이프;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 배기장치.
   
2. 제 1 항에 있어서, 상기 밸브가 닫혔을 때 헬름홀츠 공명(Helmholtz resonance)에 따라 공명챔버에 의해 배기가스의 유동소음이 낮춰지도록 상기 밸브는 공명챔버에서 배기가스가 배출되는 출구측을 폐쇄할 수 있는 위치에 장착된 것을 특징으로 하는 차량용 배기장치.
   
3. 제 2 항에 있어서, 상기 밸브는 전원인가에 따라 개폐가 제어되는 전자식 밸브인 것을 특징으로 하는 차량용 배기장치.
   
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분기파이프의 직경은 주파이프의 직경보다 작게 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 배기장치.

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