KR20210126195A

KR20210126195A - 배기계 구조

Info

Publication number: KR20210126195A
Application number: KR1020200043484A
Authority: KR
Inventors: 양일석
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아 주식회사
Priority date: 2020-04-09
Filing date: 2020-04-09
Publication date: 2021-10-20

Abstract

본 발명은 배기매니폴드의 후단에 연결된 통 형상의 케이스; 전단의 테두리가 케이스의 내면에 결합되고, 후단을 향해 통로의 단면적이 좁아지는 관 형상으로 형성되어 배기매니폴드에서 토출되는 배기가스를 모아 후방으로 배출하는 집합관; 집합관의 후단에 결합되어 집합관에서 유입되는 배기가스를 후방으로 배출하고, 외면 테두리가 케이스의 내면 테두리보다 작은 통 형상으로 형성되어 배기가스의 기류소음을 감소시키는 흡음통; 및 흡음통의 외면을 케이스의 내면에 지지하는 격벽;을 포함하여 구성되는 배기계 구조가 소개된다.

Description

배기계 구조{Exhaust system structure}

본 발명은 배기매니폴드 후단 배기라인의 구조 변경을 통해 배기가스의 와류 및 유동 기류음에 의한 소음을 방지하는 배기계 구조에 관한 것이다.

유연 가솔린엔진의 배기계의 경우, 유연 가솔린 내의 납 성분이 배기가스를 정화하는 촉매장치를 손상시키는 이유 때문에 기존 무연 가솔린엔진의 배기계 구조에서 촉매 담체와 매트(MAT)만을 제거하여 배기계에 적용하고 있다.

그러나, 촉매장치에서 담체와 매트만을 삭제하게 되면, 촉매의 케이스 내부에 과다한 공간이 조성됨으로써, 배기매니폴드의 런너에서 토출된 배기가스가 회전 및 심한 와류를 일으키게 되고, 내부의 빈 공간이 울림통 역할을 하게 되면서 내부의 소음을 증폭시키게 된다.

그리고, 이 같은 내부의 기류음과 울림은 케이스의 원통면을 통해 외부로 투과되면서, 승객이 고주파성 소음으로 인지하게 되어 소음을 더욱 악화시키게 된다.

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

KR 10-1794850 B1

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 배기매니폴드 후단 배기라인의 구조 변경을 통해 배기가스의 와류 및 유동 기류음에 의한 소음을 방지하는 배기계 구조를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 배기매니폴드의 후단에 연결된 통 형상의 케이스; 전단의 테두리가 케이스의 내면에 결합되고, 후단을 향해 통로의 단면적이 좁아지는 관 형상으로 형성되어 배기매니폴드에서 토출되는 배기가스를 모아 후방으로 배출하는 집합관; 집합관의 후단에 결합되어 집합관에서 유입되는 배기가스를 후방으로 배출하고, 외면 테두리가 케이스의 내면 테두리보다 작은 통 형상으로 형성되어 배기가스의 기류소음을 감소시키는 흡음통; 및 흡음통의 외면을 케이스의 내면에 지지하는 격벽;을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

집합관은, 원뿔 형상으로 형성되고 내측 경사면을 따라 중앙을 향하여 가스가이드홈이 형성될 수 있다.

격벽은 흡음통의 외면과 케이스의 내면 사이를 둘러싸는 형상으로 구비되어 흡음통과 케이스 사이에 폐공간의 공기층을 형성할 수 있다.

전단의 테두리가 케이스의 후단에 결합되고, 후단을 향해 통로의 단면적이 좁아지는 관 형상으로 형성된 토출관;을 포함하고, 흡음통의 후단 끝부분이 토출관의 내면에 최대한 근접하게 위치하도록 형성될 수 있다.

격벽의 외면 테두리가 케이스 내면의 중간부분 테두리에 접합될 수 있다.

흡음통의 외면 테두리와 격벽의 내면 테두리 사이에 진동절연부재가 구비될 수 있다.

진동절연부재는, 외면 테두리가 격벽의 내면 테두리에 접합되고, 내면 테두리가 흡음통의 외면 테두리에 접촉 상태로 지지되어 흡음통의 열팽창 변위를 허용하도록 구성될 수 있다.

진동절연부재는 흡음통의 후단 테두리에 지지될 수 있다.

상기한 과제 해결수단을 통해 본 발명은, 배기매니폴드에서 토출된 배기가스가 집합관을 통해 가운데로 모여 볼륨이 작은 흡음통 내부를 통과하면서 유동됨으로써, 흡음통을 통과하는 배기가스의 기류음을 저감하여 소음 증폭의 영향을 최소화시키는 효과가 있다.

더불어, 케이스의 내경보다 흡음통의 외경을 작게 형성함으로써, 케이스와 흡음통 사이에 공간이 형성되어, 흡음통의 표면을 통해 투과된 소음이 케이스 밖으로 전달되는 것을 공간을 통해 최대한 억제하게 되는바, 케이스 외부로 전달되는 소음을 최소화시키는 효과도 있다.

도 1은 본 발명의 배기계 구조를 구성하는 부품들의 분리 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 배기계 구조를 절개하여 도시한 도면.

본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 배기계 구조를 구성하는 부품들의 분리 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 배기계 구조를 절개하여 도시한 도면이다.

도면을 참조하면, 배기매니폴드(10)의 후단에 통 형상으로 형성된 케이스(20)가 연결된다.

상기 케이스(20)는 전단과 후단이 개구된 통 형상으로 형성된 것으로, 배기매니폴드(10)의 런너(12)가 합류하는 부분에 케이스(20)의 전단이 연결되고, 케이스(20)의 후단이 후술하는 토출관에 연결됨으로써, 배기매니폴드(10)와 케이스(20)를 통과한 배기가스가 토출관을 통과하여 머플러에 유입된다.

집합관(30)은 전단의 테두리가 케이스(20)의 내면에 결합되고, 후단을 향해 통로의 단면적이 좁아지는 관 형상으로 형성되어 배기매니폴드(10)에서 토출되는 배기가스를 모아 후방으로 배출한다.

예컨대, 집합관(30)의 전단 테두리 외주면이 케이스(20)의 전단 테두리 내주면에 용접 접합된다. 이러한, 집합관(30)은 전단에서 후단을 향하여 통로의 단면적이 점진적으로 좁아지는 원뿔 형상으로 형성됨으로써, 집합관(30) 전단에 유입되는 배기가스가 집합관(30)의 후단 중앙을 향해 모여지게 된다.

흡음통(40)은 상기 집합관(30)의 후단에 결합되어 집합관(30)에서 유입되는 배기가스를 후방으로 배출하고, 흡음통(40)의 외면 테두리가 케이스(20)의 내면 테두리보다 작은 통 형상으로 형성되어 배기가스의 기류소음을 감소시키는 역할을 한다.

예컨대, 흡음통(40)은 전단 및 후단이 개구된 원통형의 형상으로 형성된 것으로, 흡음통(40)의 전단 내주면 테두리가 집합관(30)의 후단 외주면 테두리에 접합된다. 그리고, 흡음통(40)의 외경이 케이스(20)의 내경보다 작게 형성된다.

아울러, 흡음통(40)의 외면을 격벽(50)에 의해 케이스(20)의 내면에 지지하도록 구성이 된다. 즉, 흡음통(40)의 하단을 케이스(20)에 내면에 연결함으로써, 흡음통(40)의 구조적인 강성이 확보된다.

즉, 배기매니폴드(10)에서 토출된 배기가스가 집합관(30)을 통해 가운데로 모여 볼륨이 작은 흡음통(40) 내부를 통과하면서 유동됨으로써, 흡음통(40)을 통과하는 배기가스의 기류음을 저감하여 소음 증폭의 영향을 최소화시키게 된다.

또한, 케이스(20)의 내경보다 흡음통(40)의 외경을 작게 형성함으로써, 케이스(20)와 흡음통(40) 사이에 공간이 형성되어, 흡음통(40)의 표면을 통해 투과된 소음이 케이스(20) 밖으로 전달되는 것을 공간을 통해 최대한 억제하게 되는바, 케이스(20) 외부로 전달되는 소음을 최소화시키게 된다.

아울러, 집합관(30)은 원뿔 형상으로 형성되고 내측 경사면을 따라 가스가이드홈(32)이 형성된 구조가 된다.

즉, 집합관(30)의 경사면 표면에 중심을 향하여 방사형의 가스가이드홈(32)이 형성됨으로써, 집합관(30)에 유입되는 배기가스의 직진성을 확보하게 되어 배기가스의 회전 및 와류 유동을 억제하게 되고, 이에 기류소음을 개선하게 된다.

한편, 격벽(50)은 흡음통(40)의 외면과 케이스(20)의 내면 사이를 둘러싸는 형상으로 구비되어 흡음통(40)과 케이스(20) 사이에 폐공간의 공기층(S)을 형성하도록 구성이 된다.

예컨대, 상기 격벽(50)은 관 형상의 원뿔 형상으로 형성된 것으로, 직경이 넓은 격벽(50)의 외경부분이 케이스(20)의 내면에 접합되고, 직경이 좁은 격벽(50)의 내경부분이 흡음통(40)의 외면에 지지된다.

이와 함께, 집합관(30)의 전단 테두리가 케이스(20)의 내면에 접합됨으로써, 집합관(30)과 케이스(20) 사이가 차단된다.

이에, 공기층(S)의 윗부분은 집합관(30)이 막게 되고, 공기층(S)의 아랫부분은 격벽(50)이 막게 되어, 공기층(S)의 내부가 차단되는 구조가 된다.

따라서, 흡음통(40)에서 배출되는 배기가스가 흡음통(40)과 케이스(20)의 사이의 공간(공기층) 내부로 유입되는 것을 격벽(50)이 차단하게 됨으로써, 공기층(S) 내에 배기가스가 유입되면서 발생될 수 있는 소음 발생 원인을 차단하게 된다.

아울러, 본 발명은 토출관의 전단 테두리가 케이스(20)의 후단에 결합되고, 토출관은 후단을 향해 통로의 단면적이 좁아지는 관 형상으로 형성된다.

그리고, 흡음통(40)의 후단 끝부분이 토출관의 내면에 최대한 근접하게 위치하도록 형성하게 된다.

즉, 흡음통(40)의 하단 끝부분을 최대한 토출관에 근접하도록 구성함으로써, 흡음통(40)에서 배출되는 배기가스가 격벽(50)과 케이스(20) 사이의 공간 내에 유입되는 것을 최대한 억제하게 되는바, 배기가스의 유동흐름에 따른 기류소음이 발생하는 것을 최소화시키게 된다.

한편, 본 발명에서는 격벽(50)의 외면 테두리가 케이스(20) 내면의 중간부분 테두리에 접합되는 구조가 된다.

즉, 격벽(50)의 외경 테두리가 케이스(20)의 내면 중앙부에 접합됨으로써, 케이스(20)의 표면강성을 강화시켜 소음이 케이스(20)를 투과하여 외부로 전달되는 것을 억제하게 된다.

더불어, 본 발명에서는 흡음통(40)의 외면 테두리와 격벽(50)의 내면 테두리 사이에 진동절연부재(60)가 링 형상으로 구비될 수 있다.

예컨대, 상기 진동절연부재(60)는 와이어 메쉬(Wire Mesh)일 수 있는 것으로, 배기가스가 배출되는 흡음통(40)을 와이어 메쉬로 진동 절연함으로써, 흡음통(40)의 표면을 통해 고주파 소음이 발생되는 것을 차단하게 된다.

또한, 진동절연부재(60)가 흡음통(40)의 후단 테두리에 지지되는 구조가 된다.

즉, 집합관(30)과 격벽(50)을 케이스(20)에 용접 접합하여 흡음통(40)의 안정적인 지지구조를 구현하면서, 흡음통(40)의 후단은 진동 절연 특성을 갖는 와이어 메쉬로 지지하여 용접부의 스트레스를 저감시킬 수 있게 된다.

아울러, 상기 진동절연부재(60)는, 외면 테두리가 격벽(50)의 내면 테두리에 접합되고, 내면 테두리가 흡음통(40)의 외면 테두리에 접촉 상태로 지지되어 흡음통(40)의 열팽창 변위를 허용하도록 구성이 된다.

즉, 진동절연부재(60)가 격벽(50)에 접합되지만, 흡음통(40)에는 접합되지 않고 단순 지지하고 있는 상태에 있으므로, 흡음통(40)의 열팽창 및 열수축에 의한 축방향 변위를 진동절연부재(60)가 허용하여, 진동절연부재(60)에 대해 흡음통(40)이 슬라이딩될 수 있게 되고, 이에 흡음통(40)의 열적피로를 최소화하여 내구성을 확보하게 된다.

상술한 바와 같이, 배기매니폴드(10)에서 토출된 배기가스가 집합관(30)을 통해 가운데로 모여 볼륨이 작은 흡음통(40) 내부를 통과하면서 유동됨으로써, 흡음통(40)을 통과하는 배기가스의 기류음을 저감하여 소음 증폭의 영향을 최소화시키게 된다.

더불어, 케이스(20)의 내경보다 흡음통(40)의 외경을 작게 형성함으로써, 케이스(20)와 흡음통(40) 사이에 공간이 형성되어, 흡음통(40)의 표면을 통해 투과된 소음이 케이스(20) 밖으로 전달되는 것을 공간을 통해 최대한 억제하게 되는바, 케이스(20) 외부로 전달되는 소음을 최소화시키게 된다.

한편, 본 발명은 상기한 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

10 : 배기매니폴드
12 : 런너
20 : 케이스
30 : 집합관
32 : 가스가이드홈
40 : 흡음통
50 : 격벽
60 : 진동절연부재
70 : 토출관
S : 공기층

Claims

배기매니폴드의 후단에 연결된 통 형상의 케이스;
전단의 테두리가 케이스의 내면에 결합되고, 후단을 향해 통로의 단면적이 좁아지는 관 형상으로 형성되어 배기매니폴드에서 토출되는 배기가스를 모아 후방으로 배출하는 집합관;
집합관의 후단에 결합되어 집합관에서 유입되는 배기가스를 후방으로 배출하고, 외면 테두리가 케이스의 내면 테두리보다 작은 통 형상으로 형성되어 배기가스의 기류음을 감소시키는 흡음통; 및
흡음통의 외면을 케이스의 내면에 지지하는 격벽;을 포함하는 배기계 구조.
청구항 1에 있어서,
집합관은, 원뿔 형상으로 형성되고 내측 경사면을 따라 중앙을 향하여 가스가이드홈이 형성된 것을 특징으로 하는 배기계 구조.
청구항 1에 있어서,
격벽은 흡음통의 외면과 케이스의 내면 사이를 둘러싸는 형상으로 구비되어 흡음통과 케이스 사이에 폐공간의 공기층을 형성한 것을 특징으로 하는 배기계 구조.
청구항 1에 있어서,
전단의 테두리가 케이스의 후단에 결합되고, 후단을 향해 통로의 단면적이 좁아지는 관 형상으로 형성된 토출관;을 포함하고,
흡음통의 후단 끝부분이 토출관의 내면에 최대한 근접하게 위치하도록 형성된 것을 특징으로 하는 배기계 구조.
청구항 1에 있어서,
격벽의 외면 테두리가 케이스 내면의 중간부분 테두리에 접합되는 것을 특징으로 하는 배기계 구조.
청구항 1에 있어서,
흡음통의 외면 테두리와 격벽의 내면 테두리 사이에 진동절연부재가 구비된 것을 특징으로 하는 배기계 구조.
청구항 6에 있어서,
진동절연부재는, 외면 테두리가 격벽의 내면 테두리에 접합되고, 내면 테두리가 흡음통의 외면 테두리에 접촉 상태로 지지되어 흡음통의 열팽창 변위를 허용하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배기계 구조.
청구항 6에 있어서,
진동절연부재는 흡음통의 후단 테두리에 지지되는 것을 특징으로 하는 배기계 구조.