KR20210019208A - 차량의 배기가스 가속 배출용 배기관 구조 - Google Patents

차량의 배기가스 가속 배출용 배기관 구조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량의 배기가스 가속 배출용 배기관 구조로서, 본 발명의 일 실시예에 따르는 차량의 배기가스 가속 배출용 배기관 구조는 차량의 배기가스를 배출하는 배기관, 배기관의 내부로 삽입되며, 배기관과의 접촉 부위가 밀봉된 상태로 상기 배기관에 고정 결합되며 내부중공을 갖는 연결몸체와, 연결몸체의 내부중공을 통해 연결몸체의 길이 방향으로 삽입 배치되며, 배기관을 통해 배출되는 배기가스를 가속 배출시키는 삽입몸체를 포함하는 삽입형 튜너를 포함한다.

Description

차량의 배기가스 가속 배출용 배기관 구조{EXHAUST PIPE STRUCTURE FOR EXHAUST GAS ACCELERATING DISCHARGE OF VEHICLE}
본 발명의 실시예들은 차량의 배기가스 가속 배출용 배기관 구조에 관한 것이다.
내연기관을 이용하는 차량은 흡입, 압축, 폭발, 배기의 4행정에 의하여 동력이 얻어지게 된다.
내연기관의 행정 중 흡기 배기의 공기 흐름을 살펴보면, 흡입 과정에서 에어 클리너, 스로틀 밸브 등을 통과할 때는 비교적 커다란 저항 없이 공기의 유입이 이루어진다.
그러나 배기 과정에서는 배기 매니폴드, 촉매를 이용하는 공기 정화 장치, 및 소음기 등을 거쳐 배기관으로 배기되므로 배기 흐름에 상당한 저항이 발생하게 된다.
구체적으로는, 내연기관의 실린더에서 소음기의 배기관까지 배출되는 과정에서 배기 매니폴드에서는 내연기관의 4행정 중에 흡기밸브와 배기밸브가 순간적으로 동시에 개방되는 이른바 밸브 오버랩(valve overlap)이 발생하는 시기가 있다. 이 과정에서 배출되던 가스가 실린더 내로 다시 유입되는 현상이 발생하면서 순간적으로 배기 매니폴드 내에는 진공상태가 형성되며, 이로 인하여 배기가스 배출을 방해하는 1차 배기압이 형성된다. 그리고 공기정화기인 삼차원 촉매장치에서는 배출되던 가스가 배기가스 정화기의 미세한 통기공을 경유하면서 배기가스의 유속이 현저하게 줄어들게 되어 2차 배기압이 형성된다. 이어서, 배출되던 가스가 소음기에 유입되면 다단으로 구획된 칸막이를 돌며 흡음될 때 3차 배기압이 형성된다.
이와 같이 배기과정에서 배기가스는 소정의 압력(예: 3~5㎏/㎤ 등)과 온도(예: 600℃ 등)로 배기되며, 소음기의 사용이 필수적이다. 그런데 소음기는 대개 배기량의 15~20배 정도의 용적으로 설계되며, 소음기의 공기 저항으로 인해 내연기관의 연소가스가 원활하게 배출되지 못하여 대략 출력의 5~10%가 감소되는 폐단이 있다.
따라서, 배기가스의 원활한 배출을 도모하여 내연기관의 출력을 향상시키고, 연비를 개선할 수 있으며, 배기가스의 역류를 극감시켜 카본 등 연소 잔류물의 퇴적을 저감시켜 엔진 수명을 연장시키고 고가의 매연정화 장치 등 배기 계통의 다수 부품을 청정하게 유지 관리하여 내구수명을 증가시킬 수 있는 차량의 배기가스 가속 배출용 배기관 구조에 대한 개발이 필요한 실정이다.
본 발명과 관련된 선행기술로서 대한민국 공개특허 제10-2000-0056951호가 있으며, 상기 선행문헌에는 공기의 흐름을 이용한 자동차의 배기통에 관한 기술이 개시되어 있다. 다만, 선행기술에 따른 자동차의 배기통은 실제 차량에 적용하여 부착시키기에는 구조적으로 비대하고 번잡한 단점이 있으며 실용화에 어려운 문제가 있다.
본 발명의 목적은 차량의 배기가스가 배출되는 배기관 말단에 깔때기 형상의 삽입 튜너를 삽입하여 벤츄리 현상을 이용하여 배기가스의 가속 배출을 유도할 수 있는 차량의 배기가스 가속 배출용 배기관 구조를 제공함에 있다.
본 발명의 목적은 깔때기 형상의 삽입 튜너의 내부에 나선형 가이드를 형성하여 배출되는 배기가스가 와류 형태로 유동하도록 안내하여 배기가스의 배출 효율을 개선함으로써 연비 및 출력을 향상시킬 수 있는 차량의 배기가스 가속 배출용 배기관 구조를 제공함에 있다.
본 발명의 목적은 삽입 튜브의 입구 측 원추형상면 중간 부위와 삽입 튜브의 출구 측 사이를 관통하여 형성되는 다수의 역류 홀을 이용하여 밸브 오버랩으로 인해 배기관 내부로 역류하는 역류가스를 빠른 배기속도로 배출되는 배기가스와 혼합시켜 배출함으로써 역류 방지를 통해 출력을 증대시킬 수 있는 차량의 배기가스 가속 배출용 배기관 구조를 제공함에 있다.
본 발명의 목적은 배기가스가 배기관 내부로 역류하는 것을 차단하고 배기가스의 배출 속도를 증가시킴으로써 카본 등의 연소 잔류물의 퇴적을 저감시켜 엔진의 수명을 연장시키고 고가의 매연정화 장치 등 배기 계통의 부품을 청정하게 유지하고 내구수명을 증가시킬 수 있는 차량의 배기가스 가속 배출용 배기관 구조를 제공함에 있다.
본 발명의 목적은 기존 차량의 머플러의 구조를 변경하지 않으면서 이미 설치된 배기구 내에 연결 관 및 삽입 튜너를 카트리지 형태로 삽입시켜 추가 장착이 간편한 차량의 배기가스 가속 배출용 배기관 구조를 제공함에 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기의 하나의 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 차량의 배기가스 가속 배출용 배기관 구조는 차량의 배기가스(g)를 배출하는 배기관(110); 상기 배기관(110)의 내부로 삽입되며, 상기 배기관(110)과의 접촉 부위가 밀봉된 상태로 상기 배기관(110)에 고정 결합되며 내부중공을 갖는 연결몸체(130)와, 상기 연결몸체(130)의 내부중공을 통해 상기 연결몸체(130)의 길이 방향으로 삽입 배치되며, 상기 배기관(110)을 통해 배출되는 배기가스(g)를 가속 배출시키는 삽입몸체(150)를 포함하는 삽입형 튜너(120);를 포함한다.
상기 연결몸체(130)는, 상기 배기관(110)의 내경 사이즈보다 작은 외경 사이즈를 갖는 원형 관일 수 있다.
또한, 상기 배기관(110)과 상기 연결몸체(130) 사이에는 복수의 돌기(160)가 구비될 수 있다.
상기 복수의 돌기(160)는, 상기 연결몸체(130)가 상기 배기관(110)의 내부로 삽입 시 상기 연결몸체(130)의 외부 면으로부터 상기 배기관(110)의 내부 면을 향하여 돌출되는 형상을 가질 수 있다.
또한, 상기 복수의 돌기(160)는, 상기 배기관(110)의 내부 면으로부터 상기 배기관(110)의 내부로 삽입되는 상기 연결몸체(130)를 향하여 돌출되는 형상을 가지고, 상기 연결몸체(130)는, 상기 배기관(110)의 내부로 삽입되는 방향의 선단 부위에서, 상기 연결몸체(130)의 외경보다 외측으로 더 돌출되어 형성되는 외경확장부(140)를 구비할 수 있다.
또한, 상기 외경확장부(140)는, 상기 연결몸체(130)의 선단에서 미단 방향으로 갈수록 상기 연결몸체(130)의 외경을 점진적으로 확장시키도록 경사지게 형성된 제1 경사부(141); 및 상기 제1 경사부(141)와 연결되며 상기 연결몸체(130)의 선단에서 미단 방향으로 갈수록 상기 연결몸체(130)의 외경을 점진적으로 축소시키도록 경사지게 형성된 제2 경사부(143);를 포함한다.
또한, 상기 삽입몸체(150)는, 상기 연결몸체(130)의 내부중공을 통해 삽입 시, 상기 연결몸체(130)의 선단 부위에 위치하며, 입구(1511)를 통해 배기가스(g)를 도입하여 출구(1513)를 통해 배출시키되, 출구 방향으로 갈수록 유동단면적이 감소하는 콘 형상 유로를 이용하여 배기가스(g)를 가속 배출시키는 콘형유로부(151); 및 상기 연결몸체(130)의 미단 부위에 위치하며, 입구(1551)는 상기 콘형유로부(151)의 출구(1513)와 일체로 연결되고, 출구(1553)는 상기 입구(1551)와 동일한 유동단면적을 갖도록 전체적으로 일정한 직경을 갖는 축관형유로부(155);를 포함한다.
또한, 상기 삽입몸체(150)는, 상기 콘형유로부(151)의 내부 면에는 상기 콘형유로부(151)의 입구(1511)에서 출구(1513)를 향하여 나선 방향으로 함몰 형성된 나선 유동 가이드(153)를 구비할 수 있다.
또한, 상기 연결몸체(130)의 미단 부위에는 상기 축관형유로부(155)를 제외한 나머지 영역을 단면 방향으로 밀폐시키는 환형밀폐부(157)가 더 구비될 수 있다.
도한, 상기 축관형유로부(155)는 상기 환형밀폐부(157)보다 상기 연결몸체(130)의 미단 방향으로 더 돌출하여 설정길이만큼 연장 형성되는 돌출부(1555)를 구비할 수 있다.
또한, 상기 환형밀폐부(157)와 상기 콘형유로부(151) 사이에는 역류가스(g′)의 유동을 가능하게 해주는 역류유로부(170)가 형성될 수 있다.
또한, 상기 환형밀폐부(157)를 두께 방향으로 관통하여 형성되며, 상기 축관형유로부(155)를 중심으로 소정의 거리를 두고 원주 방향으로 배치되는 복수의 역류 홀(171); 및 상기 콘형유로부(151)의 측면을 관통하여 형성되며, 상기 역류 홀(171)의 위치 및 개수에 대응하여 상기 콘형유로부(151)에 위치하는 복수의 관통 홀(173);을 포함하며, 상기 역류유로부(170)는 상기 복수의 역류 홀(171) 각각과 상기 복수의 관통 홀(173) 각각을 연결하여 형성될 수 있다.
또한, 상기 연결몸체(130)가 상기 배기관(110)의 내부로 삽입되면, 상기 연결몸체(130)의 미단 부위와 상기 배기관(110)의 내부 사이에 형성된 틈새를 밀봉하는 밀봉부(190)를 더 포함하며, 상기 밀봉부(190)는, 상기 연결몸체(130)의 미단 부위 외경과 상기 배기관(110)이 내경 사이를 밀봉하는 제1 밀봉부(191)와, 상기 제1 밀봉부(191)와 일체로 연결되며, 상기 연결몸체(130)의 미단 부위에서 반경 방향으로 연장되어 상기 환형밀폐부(157)의 일부를 감싸도록 밀봉하는 제2 밀봉부(193)를 포함한다.
본 발명에 의하면, 차량의 배기가스가 배출되는 배기관 말단에 깔때기 형상의 삽입 튜너를 삽입하여 벤츄리 현상을 이용하여 배기가스를 가속 배출시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 깔때기 형상의 삽입 튜너의 내부에 나선형 가이드를 형성하고, 후미로 배출되는 배기가스가 와류 형태로 유동하도록 안내할 수 있다. 그 결과, 배기가스의 배출 효율이 개선될 수 있으며, 차량의 연비 및 출력이 향상될 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 삽입 튜브의 출구 측에 형성된 축관형유로부를 중심으로 다수 개의 역류 홀이 원주 방향으로 형성될 수 있다. 역류 홀은 삽입 튜브의 입구 측에 형성된 콘형유로부의 중간 위치까지 관통하여 형성될 수 있는데, 이로써, 밸브 오버랩으로 인한 역류가스가 역류 홀을 통해 콘형유로부의 중간 위치까지 유동한 후 삽입 튜브를 빠른 속도로 통과하는 배기가스와 혼합되어 함께 배출될 수 있다. 이로써, 역류가스의 유동을 방지하고 차량의 출력을 증대시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 배기가스가 배기관 내부로 역류하는 것을 차단하고 배기가스의 배출 속도를 증가시킴으로써, 카본 등의 연소 잔류물의 퇴적을 저감시켜 엔진의 수명을 연장시킬 수 있다. 나아가 고가의 매연정화 장치 등 배기 계통의 부품을 청정하게 유지할 수 있으며 내구수명을 증가시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 배기가스의 가속 배출을 위해 기존 차량에 설치된 머플러 구조를 변경하지 않으면서도 기 설치된 배기구 내에 연결 관 및 삽입 튜너를 간단한 카트리지 방식으로 삽입 장착하여 기존 차량에 손쉽게 적용할 수 있는 장점이 있다.
상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 배기가스 가속 배출용 배기관 구조를 간략히 도시한 결합단면도 이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 배기가스 가속 배출용 배기관 구조를 간략히 도시한 분해사시도 이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 배기가스 가속 배출용 배기관 구조를 입구 쪽에서 바라본 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 역류 홀의 배치 형태를 보여주도록 차량의 배기가스 가속 배출용 배기관 구조를 출구 쪽에서 바라본 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 배기가스 가속 배출용 배기관 구조를 통해 역류가스가 배기가스와 혼합하여 배출되는 가스 흐름을 표현한 도면이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 배기가스 가속 배출용 배기관 구조의 결합 전, 후 형상을 보여주는 도면들이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다. 또한, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다.
본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 다른 구성 요소가 "개재"되거나, 각 구성 요소가 다른 구성 요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도면에서, 도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 배기가스 가속 배출용 배기관 구조를 간략히 도시한 단면도와 분해사시도 이다. 또한, 도 3은 차량의 배기가스 가속 배출용 배기관 구조를 입구 쪽에서 바라본 도면이다. 그리고 도 4는 역류 홀의 배치 형태를 보여주도록 차량의 배기가스 가속 배출용 배기관 구조를 출구 쪽에서 바라본 도면이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 차량의 배기가스 가속 배출용 배기관 구조(100)는 배기관(110)과, 연결몸체(130)와 삽입몸체(150)를 포함하는 삽입형 튜너(120)를 포함한다.
배기관(110)은 차량의 배기가스(g)를 배출하는 관을 말하는데, 다른 용어로 머플러라고 부르기도 한다.
삽입형 튜너(120)는 연결몸체(130)와, 삽입몸체(150)를 포함한다.
연결몸체(130)는 배기관(110)의 내부로 삽입되며, 상기 배기관(110)과의 접촉 부위가 밀봉된 상태로 상기 배기관(110)에 고정 결합되는데, 내측에 소정의 크기의 내부중공을 갖는다.
구체적으로는, 연결몸체(130)는 배기관(110)의 내경 사이즈보다 작은 외경 사이즈를 갖는 원형 관 형태로 이루어질 수 있다.
그리고 배기관(110)과 연결몸체(130) 사이에는 복수의 돌기(160)가 더 구비될 수 있다.
복수의 돌기(160)는 연결몸체(130)가 상기 배기관(110)의 내부로 삽입 시 상기 연결몸체(130)의 외부 면으로부터 상기 배기관(110)의 내부 면을 향하여 돌출되는 형상을 가질 수 있다.
복수의 돌기(160)에 의해 연결몸체(130)는 배기관(110)의 내부에 억지 끼워 맞춤 형태로 삽입되어 서로 간의 위치가 견고하게 고정될 수 있다.
예를 들어, 복수의 돌기(160)는 도 1에 도시된 바와 같이 상기 배기관(110)의 내부 면으로부터 상기 배기관(110)의 내부로 삽입되는 상기 연결몸체(130)를 향하여 돌출되는 형상을 가질 경우, 연결몸체(130)는 외경확장부(140)를 더 구비할 수 있다.
외경확장부(140)는 배기관(110)의 내부로 삽입되는 방향의 연결몸체(130)의 선단 부위에서, 연결몸체(130)의 외경보다 외측으로 더 돌출되어 형성되는 돌출 형상을 말한다.
구체적으로는, 외경확장부(140)는 연결몸체(130)의 선단에서 미단 방향으로 갈수록 상기 연결몸체(130)의 외경을 점진적으로 확장시키도록 경사지게 형성된 제1 경사부(141)와, 상기 제1 경사부(141)와 연결되며 상기 연결몸체(130)의 선단에서 미단 방향으로 갈수록 상기 연결몸체(130)의 외경을 점진적으로 축소시키도록 경사지게 형성된 제2 경사부(143)를 가질 수 있다. 이러한 외경확장부(140)에 의해 연결몸체(130)의 두께가 t1에서 t2로 증가되어 외측으로 돌출된 형상을 가지게 된다.
이에 따라, 연결몸체(130)의 선단 부위가 배기관(110)을 통해 삽입 시에는 완만한 경사면을 갖는 제1 경사부(141)의 슬라이딩 작용에 의해 연결몸체(130)의 선단 부위는 배기관(110)의 내부로 원활하게 삽입될 수 있다. 한편, 연결몸체(130)의 선단 부위가 배기관(110)을 통해 삽입되어 상호 고정된 이후에는 제2 경사부(143)가 배기관(110)을 통해 외부로 분리되는 것이 방지될 수 있다. 이를 위해 배기관(110)과 제2 경사부(143) 사이에는 소정의 돌기가 더 형성될 수도 있으며, 연결몸체(130)가 빠지는 것을 억제할 수 있다.
삽입몸체(150)는 연결몸체(130)의 내부중공을 통해 상기 연결몸체(130)의 길이 방향으로 삽입 배치되는 나팔관 또는 깔때기 형상의 부재이다.
삽입몸체(150)는 입구에서 출구 방향으로 갈수록 유동단면적이 축소되는 벤츄리 관 구조를 갖는다. 이를 통해, 삽입몸체(150)는 배기관(110)을 통해 배출되는 배기가스(g)를 가속 배출시킬 수 있다.
구체적으로는, 삽입몸체(150)는 콘형유로부(151)와, 축관형유로부(155)를 포함한다.
콘형유로부(151)는 연결몸체(130)의 내부중공을 통해 삽입 시, 연결몸체(130)의 선단 부위에 위치하며 콘(cone) 형상을 갖는다.
따라서, 콘형유로부(151)는 입구(1511)를 통해 도입된 배기가스(g)는 출구(1513)로 배출되는데, 출구 방향으로 갈수록 유동단면적이 감소하는 콘 형상 유로에 의해 배기가스(g)의 속도는 가속되어 빠른 속도로 배기가스의 배출이 이루어진다.
축관형유로부(155)는 연결몸체(130)의 미단 부위에 위치하며, 입구(1551)는 콘형유로부(151)의 출구(1513)와 일체로 연결되고, 출구(1553)는 입구(1551)와 동일한 유동단면적을 갖도록 전체적으로 일정한 직경을 갖는 원형 관 형상을 갖는다. 축관형유로부(155)는 콘형유로부(151)에 비해 전체적으로 축소된 유동단면을 갖는다.
이와 같이, 삽입몸체(150)는 콘형유로부(151)와 축관형유로부(155)를 포함하여 구성되는데, 전체적으로 벤츄리 구조를 가진다.
한편, 삽입몸체(150)는 콘형유로부(151)의 내부 면을 통해 구비되며, 콘형유로부(151)의 입구(1511)에서 출구(1513)를 향하여 나선 방향으로 함몰 형성된 나선 유동 가이드(153)를 더 구비할 수 있다.
나선 유동 가이드(153)는 콘형유로부(151)를 통해 유동속도가 빨라지는 배기가스를 와류 형태로 회전시키는 구성으로서 유동속도를 한층 더 빠르게 해줄 수 있으며, 관 내 연소 잔류물의 퇴적을 저감시켜주는 장점이 있다. 이를 통해 차량의 배출 효율이 개선되고, 차량의 연비 및 출력 향상을 도모할 수 있다.
한편, 연결몸체(130)의 미단 부위에는 축관형유로부(155)를 제외한 나머지 영역을 단면 방향으로 밀폐시키는 환형밀폐부(157)가 더 구비될 수 있다.
이때, 축관형유로부(155)는 환형밀폐부(157)보다 연결몸체(130)의 미단 방향으로 더 돌출하여 설정길이만큼 연장 형성되는 돌출부(1555)를 구비할 수 있다. 이러한 돌출부(1555)의 돌출 길이는 변경 가능하며, 돌출부(1555)를 통해 축관형유로부(155)를 통과한 배출가스가 가속 배출될 수 있어 후술할 역류 홀(171)을 통해 역류하는 것을 방지할 수 있다.
한편, 환형밀폐부(157)와 콘형유로부(151) 사이에는 역류가스(g′)의 유동을 가능하게 해주는 역류유로부(170)가 형성될 수 있다. 도 5를 참조하면, 역류가스(g′)의 역류 흐름을 점선 화살표를 통해 간략하게 표시하였다. 역류가스(g′)는 밸브 오버랩으로 인해 배기가스가 다시 배기관(110)의 내부로 역류하여 유입되는 가스를 말한다.
본 발명의 실시예에 따른 차량의 배기가스 가속 배출용 배기관 구조(100)는 역류 홀(171)과 관통 홀(173)을 더 포함한다.
역류 홀(171)은 환형밀폐부(157)를 두께 방향으로 관통하여 형성되며, 축관형유로부(155)를 중심으로 소정의 거리를 두고 원주 방향으로 복수 개가 배치될 수 있다. 도 4를 참조하면, 5개의 역류 홀(171)이 축관형유로부(155)를 중심으로 소정의 거리를 두고 원주 방향으로 둘러 배치되는 것을 확인할 수 있다.
역류가스(g′)는 도 5에 도시된 바와 같이 역류 홀(171)을 통해 역류유로부(170)를 통과하여 관통 홀(173)까지 유동하며, 관통 홀(173)을 통해 배기가스(g)와 혼합된다.
특히, 관통 홀(173)은 콘형유로부(151)의 측면을 관통하여 형성될 수 있다. 그리고 관통 홀(173)은 역류 홀(171)의 위치 및 개수에 대응하여 콘형유로부(151)에 복수 개가 위치할 수 있다. 도 3을 참조하면, 5개의 관통 홀(173)이 콘형유로부(151)의 출구(1513)를 기준으로 원주 방향으로 둘러 배치되는 것을 확인할 수 있다.
이 경우, 역류유로부(170)는 복수의 역류 홀(171) 각각과 복수의 관통 홀(173) 각각을 연결하여 마련될 수 있다.
따라서, 역류가스(g′)가 역류 홀(171)을 통해 콘형유로부(151)의 중간 위치까지 유동한 후 관통 홀(173)을 통과하면, 역류가스(g′)는 콘형유로부(151)의 입구로부터 출구를 향하여 가속 배출되는 배기가스(g)와 혼합되어 배출된다. 이로써 역류가스의 역류 현상을 방지하고 배기가스의 배출 속도를 증가시킴으로써 차량의 연비 및 출력을 향상시키고, 카본 등의 연소 잔류물의 퇴적을 저감시켜 엔진의 수명을 연장시킬 수 있다. 이에 더하여, 고가의 매연정화 장치 등 배기 계통의 부품을 청정하게 유지할 수 있으며 내구수명을 증가시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따르면 밀봉부(190, 도 5 참조)를 더 포함한다.
밀봉부(190)는 연결몸체(130)가 배기관(110)의 내부로 삽입된 후 연결몸체(130)의 미단 부위와 배기관(110)의 내부 사이에 형성된 틈새를 밀봉하는 부재이다. 밀봉부(190)는 실리콘 소재로 이루어질 수 있는데, 예를 들어 실리콘 테이프 등을 이용할 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
구체적으로는, 밀봉부(190)는 제1 밀봉부(191)와 제2 밀봉부(193)를 포함한다.
제1 밀봉부(191)는 연결몸체(130)의 미단 부위 외경과 배기관(110)이 내경 사이를 밀봉하도록 구성될 수 있다. 그리고 제2 밀봉부(193)는 제1 밀봉부(191)와 일체로 연결되며, 연결몸체(130)의 미단 부위에서 반경 방향으로 연장되어 환형밀폐부(157)의 일부를 감싸도록 밀봉하는 형태로 이루어질 수 있다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 배기가스 가속 배출용 배기관 구조의 결합 전, 후 형상을 보여주는 도면들이다.
이와 같이, 배기관(110)의 구조를 변경하지 않으면서, 단순히 삽입형 튜너(120)를 배기관(110)에 삽입 설치하는 작업을 통해 배기가스(g)의 흐름을 가속화시켜 배기가스의 정체 현상을 방지할 수 있다. 이에 따라, 차량의 출력 및 연비를 향상시킬 수 있으며, 엔진 내부에서 불연소된 가스의 배출을 원활히 함과 동시에 엔진에서 배출되는 배기가스의 유입량이 증대되어도 배기 압력을 낮추면서 배기가스를 원활하게 배출시킬 수 있다.
그 결과, 배기가스의 배출이 원활해지면 배기가스의 압력이 낮아져 엔진은 저속에서도 강한 토크를 발생시키고 고속에서는 낮은 토크로 빠른 속도를 유지할 수 있는데, 이로써 연료의 소모량이 감소되며 차량의 연비가 향상되는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 의해 배기가스의 배출이 원활해지면 배기가스의 정체 현상이 방지되어, 엔진 내부에서 불완전 연소되는 가스에 의한 슬러지 발생이 방지되어 노킹 현상 발생을 예방할 수 있다. 이로써, 매연이 줄어드는 장점이 있다.
또한, 나선 유동 가이드, 즉 나선형의 안내 홈이 구비됨에 따라 배출 방향으로 유동하는 배기가스가 와류되어 배기가스의 정체를 방지하고 보다 원활한 배출이 이루어지는 장점이 있다. 이와 같이, 배기가스의 배출이 신속하고 원활하게 이루어지면 내연기관 연소실 내의 배기와 신규 유입된 공기 간의 치환이 촉진되고, 내연기관의 엔진 출력 및 연비가 크게 향상될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예의 구성 및 작용에 따르면, 차량의 배기가스가 배출되는 배기관 말단에 깔때기 형상의 삽입 튜너를 삽입하여 벤츄리 현상을 이용하여 배기가스를 가속 배출시킬 수 있는 장점이 있다.
나아가, 깔때기 형상의 삽입 튜너의 내부에 나선형 가이드를 형성하고, 후미로 배출되는 배기가스가 와류 형태로 유동하도록 안내할 수 있다. 그 결과, 배기가스의 배출 효율이 개선될 수 있으며, 차량의 연비 및 출력이 향상될 수 있는 장점이 있다.
더 나아가, 삽입 튜브의 출구 측에 형성된 축관형유로부를 중심으로 다수 개의 역류 홀이 원주 방향으로 형성될 수 있다. 역류 홀은 삽입 튜브의 입구 측에 형성된 콘형유로부의 중간 위치까지 관통하여 형성될 수 있는데, 이로써, 밸브 오버랩으로 인한 역류가스가 역류 홀을 통해 콘형유로부의 중간 위치까지 유동한 후 삽입 튜브를 빠른 속도로 통과하는 배기가스와 혼합되어 함께 배출될 수 있다. 이로써, 역류가스의 유동을 방지하고 차량의 출력을 증대시킬 수 있는 장점이 있다.
이에 더하여, 배기가스가 배기관 내부로 역류하는 것을 차단하고 배기가스의 배출 속도를 증가시킴으로써, 카본 등의 연소 잔류물의 퇴적을 저감시켜 엔진의 수명을 연장시킬 수 있는 장점이 있다. 그리고 고가의 매연정화 장치 등 배기 계통의 부품을 청정하게 유지할 수 있으며 내구수명을 증가시킬 수 있는 장점이 있다.
게다가, 배기가스의 가속 배출을 위해 기존 차량에 설치된 머플러 구조를 변경하지 않으면서도 기 설치된 배기구 내에 연결 관 및 삽입 튜너를 간단한 카트리지 방식으로 삽입 장착하여 기존 차량에 손쉽게 적용할 수 있는 장점이 있다.
이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.
g1: 배기가스
g2: 역류가스
100: 차량의 배기가스 가속 배출용 배기관 구조
110: 배기관
120: 삽입형 튜너
130: 연결몸체
140: 외경확장부
141: 제1 경사부
143: 제2 경사부
150: 삽입몸체
151: 콘형유로부
1511: 콘형유로부의 입구
1513: 콘형유로부의 출구
153: 나선 유동 가이드
155: 축관형유로부
1551: 축관형유로부의 입구
1553: 축관형유로부의 출구
1555: 돌출부
157: 환형밀폐부
160: 돌기
170: 역류유로부
171: 역류 홀
173: 관통 홀
190: 밀봉부
191: 제1 밀봉부
193: 제2 밀봉부

Claims (8)

  1. 차량의 배기가스(g)를 배출하는 배기관(110);
    상기 배기관(110)의 내부로 삽입되며, 상기 배기관(110)과의 접촉 부위가 밀봉된 상태로 상기 배기관(110)에 고정 결합되며 내부중공을 갖는 연결몸체(130)와,
    상기 연결몸체(130)의 내부중공을 통해 상기 연결몸체(130)의 길이 방향으로 삽입 배치되며, 상기 배기관(110)을 통해 배출되는 배기가스(g)를 가속 배출시키는 삽입몸체(150)를 포함하는 삽입형 튜너(120);
    를 포함하는 차량의 배기가스 가속 배출용 배기관 구조.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 연결몸체(130)는,
    상기 배기관(110)의 내경 사이즈보다 작은 외경 사이즈를 갖는 원형 관인 것을 특징으로 하는
    차량의 배기가스 가속 배출용 배기관 구조.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 배기관(110)과 상기 연결몸체(130) 사이에는 복수의 돌기(160)가 구비되는 것을 특징으로 하는
    차량의 배기가스 가속 배출용 배기관 구조.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 복수의 돌기(160)는,
    상기 연결몸체(130)가 상기 배기관(110)의 내부로 삽입 시 상기 연결몸체(130)의 외부 면으로부터 상기 배기관(110)의 내부 면을 향하여 돌출되는 형상을 갖는 것을 특징으로 하는
    차량의 배기가스 가속 배출용 배기관 구조.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 삽입몸체(150)는,
    상기 연결몸체(130)의 내부중공을 통해 삽입 시, 상기 연결몸체(130)의 선단 부위에 위치하며, 입구(1511)를 통해 배기가스(g)를 도입하여 출구(1513)를 통해 배출시키되, 출구 방향으로 갈수록 유동단면적이 감소하는 콘 형상 유로를 이용하여 배기가스(g)를 가속 배출시키는 콘형유로부(151); 및
    상기 연결몸체(130)의 미단 부위에 위치하며, 입구(1551)는 상기 콘형유로부(151)의 출구(1513)와 일체로 연결되고, 출구(1553)는 상기 입구(1551)와 동일한 유동단면적을 갖도록 전체적으로 일정한 직경을 갖는 축관형유로부(155);
    를 포함하는 차량의 배기가스 가속 배출용 배기관 구조.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 삽입몸체(150)는,
    상기 콘형유로부(151)의 내부 면에는 상기 콘형유로부(151)의 입구(1511)에서 출구(1513)를 향하여 나선 방향으로 함몰 형성된 나선 유동 가이드(153)을 구비하는 것을 특징으로 하는
    차량의 배기가스 가속 배출용 배기관 구조.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 연결몸체(130)의 미단 부위에는 상기 축관형유로부(155)를 제외한 나머지 영역을 단면 방향으로 밀폐시키는 환형밀폐부(157)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는
    차량의 배기가스 가속 배출용 배기관 구조.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 환형밀폐부(157)와 상기 콘형유로부(151) 사이에는 역류가스(g′)의 유동을 가능하게 해주는 역류유로부(170)가 형성되는 것을 특징으로 하는
    차량의 배기가스 가속 배출용 배기관 구조.
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