KR20100064090A - 소음기용 유로조절밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 소음기용 유로조절밸브에 관한 것으로, 배기가스의 배기압력과 이에 대항하는 중력으로 배기가스의 유로를 가변시켜 엔진이 저속으로 운전될 때에는 소음저감효과가 더욱 향상됨과 더불어 엔진이 고속으로 운전될 때에는 엔진의 출력을 향상시킬 수 있도록 한 소음기용 유로조절밸브를 제공하기 위해, 소음기의 내부에 배기가스 유로를 형성하는 유도파이프에 다른 배기가스 유로를 형성하도록 개구부가 형성되고, 상기 개구부를 통해 작용하는 배기가스의 압력과 자체의 중량의 차이로 상기 개구부의 개방량을 조절하는 밸브바디를 구비한다.

유로조절밸브, 배기가스 유로, 웨이트블록, 유도파이프

Description

소음기용 유로조절밸브{Flow passage control valve for muffler}

본 발명은 차량의 소음기에 관한 것으로, 특히 소음기 내부의 배기가스 유로를 가변시키기 위해 중력을 사용한 소음기용 유로조절밸브에 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 상기 소음기 하우징의 외부로 배기가스를 유출시키는 배기유출파이프 등을 설치하여, 상기 배기유입파이프를 통해 소음기 하우징의 내부로 유입된 배기가스가 소음기 하우징의 내부에 설정된 배기경로를 따라 유동하면서 그 압력과 소음이 저감된 상태로 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 전면에서 접속되고, 상기 하우징의 내부에서 설정된 경로를 따라 유동하여 그 압력과 소음이 저감된 배기가스를 하우징의 외부로 유출시키는 배기유출파이프(3)가 하우 징의 후면으로부터 외부로 돌출하도록 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 배기유입파이프(2)를 통해 유입된 배기가스를 상기 배기유출파이프(3) 쪽으로 유도하는 유도파이프(5)가 설치되어 있다.

또한 상기 제1배플(4a)에는 엔진의 구동 속도에 따라 배기가스 유로를 개폐하는 유로조절밸브(6)가 설치되어, 엔진이 고속으로 운전될 경우에 상기 유로조절밸브(6)가 개방되면서 유로조절밸브를 통한 배기가스의 유동을 촉진하여 배압과 소음을 저감시켜 엔진의 출력을 향상시키게 있다.

상기 유로조절밸브(6)는 상기 제1배플(4a)에 형성된 원형의 배기가스 통로를 개폐하는 밸브바디(6a)와, 이 밸브바디(6a)를 탄력적으로 지지하도록 밸브바디(6a)의 밸브축에 감겨진 지지스프링(6b)을 구비한다.

그런데 상기와 같은 종래의 스프링식 유로조절밸브를 사용할 경우에 상기 밸브바디가 스프링에 의해 지지됨에 따라 밸브바디에 작용하는 배기압력에 선형적으로 비례해서 제1배플에 형성된 배기가스 통로를 개방하게 되는 데, 엔진의 출력을 향상시키기 위해서는 배기가스 통로를 보다 크게 개방해야 함에도 불구하고 상기 스프링의 선형적으로 증가하는 지지력에 의해 가변밸브가 개방하는 개방량이 한정될 수밖에 없어서 엔진의 출력 향상에 장애가 된다는 결점이 있었다.

그리고 배기가스의 맥동 압력이 유로조절밸브의 밸브바디에 그대로 전달되어 밸브바디가 계속적으로 떨리거나 진동하면서 배기가스 유로를 개폐함에 따라 배기가스 유로의 제어가 부정확하고, 밸브바디를 지지하는 지지스프링이 고온의 배기가스에 노출됨에 따라 고강도의 특수강 스프링을 사용해야 하므로 재료비가 비싸지는 등의 결점이 있었다.

이에 본 발명은 상기한 사정을 감안하여 안출된 것으로, 배기가스의 배기압력과 이에 대항하는 중력으로 배기가스의 유로를 가변시켜 엔진이 저속으로 운전될 때에는 소음저감효과가 더욱 향상됨과 더불어 엔진이 고속으로 운전될 때에는 엔진의 출력을 향상시킬 수 있도록 한 소음기용 유로조절밸브를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 소음기의 내부에 배기가스 유로를 형성하는 유도파이프에 다른 배기가스 유로를 형성하도록 개구부가 형성되고, 상기 개구부를 통해 작용하는 배기가스의 압력과 자체의 중량의 차이로 상기 개구부의 개방량을 조절하는 밸브바디를 구비한다.

바람직하기로는 상기 밸브바디에는 중량을 증가시키는 웨이트블록이 추가로 부착된 것을 특징으로 한다.

상기 밸브바디는 상기 유도파이프에 부착된 밸브하우징에 힌지축을 매개로 회동가능하게 설치된 것을 특징으로 한다.

상기 밸브바디는 원호 형상으로 형상되면서 그 일단이 상기 힌지축에 회동가능하게 설치되고, 상기 밸브바디의 좌우 가장자리 양측에 상기 웨이트블록이 각각 고정되게 부착된 것을 특징으로 한다.

상기 밸브바디가 상기 개구부를 닫는 방향으로 회동할 때에 닫힘 스트로크를 제한하는 닫힘 스톱퍼가 상기 밸브하우징에 설치된 것을 특징으로 한다.

상기 밸브바디가 상기 개구부를 개방하는 방향으로 회동할 때에 상기 밸브바디의 개방 스트로크를 제한하는 개방 스톱퍼를 구비하고, 상기 밸브하우징에는 상기 개방 스톱퍼와 상호 작용하는 스톱퍼홈이 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 소음기용 유로조절밸브에 의하면, 부밍소음의 영향이 큰 엔진의 저속 운전시에는 밸브의 개방량 배기가스 유로의 단면적이 작아서 배기 토출음을 줄여 배기소음을 효과적으로 저감시키고, 엔진이 중속 혹은 고속으로 운전될 경우에는 엔진의 구동 속도에 비례하여 밸브의 개방량 및 배기가스 유로의 단면적이 증가되어 엔진의 출력을 효과적으로 향상시키며, 밸브를 지지하기 위한 고강도 스프링을 장착할 필요가 없으므로 재료비를 절감할 수 있고, 배기가스의 맥동 압력을 덜 받아서 배기가스의 유로를 정확하게 가변 제어할 수 있는 등의 효과가 있다.

이하 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명한다.

도 2에는 본 발명에 따른 유로조절밸브가 설치된 소음기의 구조가 사시도로 도시되어 있는 바, 즉 대체로 타원 박스형상을 이루는 소음기 하우징(11)의 양측 개구부에는 전방 캡(12a)과 후방 캡(12b)이 각각 소음기 하우징의 내부를 밀폐시키도록 장착되고, 상기 소음기 하우징의 밀폐된 공간의 내부에는 소음기 하우징의 길이방향을 따라 소정 간격을 두고 2개의 배플(13a,13b)이 각각 일체로 고정되게 장착되어, 상기 소음기 하우징(11)의 내부에는 상기 전방 캡으로부터 상기 제1배플까지 전방 챔버(14a)와 상기 제1,2배플 사이의 중앙 챔버(14b) 및 상기 제2배플과 상기 후방 캡(12b) 사이의 후방 챔버(14c)가 각각 형성된다.

상기 제1배플(13a)에는 다수개의 타공홀(13aa)이 형성되어 상기 전방 챔버(14a)와 중앙 챔버(14b)는 상기 타공홀(13aa)을 통해 서로 연통되게 연결된다.

그리고 엔진으로부터 배출되는 배기가스를 유입시키는 배기유입파이프(15)는 상기 소음기 하우징(11)의 전방으로부터 삽입되어 상기 제1,2배플(13a,13b)을 순차적으로 관통하여 상기 후방 챔버(14c)와 연통되게 설치되고, 상기 배기유입파이프(15)의 상기 전방 챔버(14a)에 위치하는 부위에는 전방 챔버(14a)와 연통하도록 다수개의 타공홀(15a)이 형성된다.

또한 배기가스를 소음기 하우징의 외부로 유출시키는 배기유출파이프(16)는 상기 제2배플(13b)과 상기 후방 캡(12b)을 각각 관통하여 설치되어, 상기 중앙 챔버(14b) 내부의 배기가스를 소음기 하우징의 외부로 배출시키는 역할을 한다.

상기 제1,2배플(13a,13b)을 관통하여 설치되어 배기가스의 유로를 형성하는 유도파이프(17)는 그 양단이 각각 전방 챔버와 후방 챔버와 연통하도록 설치되고, 상기 중앙 챔버에 위치하는 상기 유도파이프에는 배기가스가 상기 중앙 챔버로 유 입되게 하는 개구부(17a)가 형성되고, 이 개구부(17a)의 개방 상태를 본 발명에 따른 유로조절밸브(18)가 조절하게 되어 있다.

상기 유로조절밸브(18)는 도 3 내지 도 5에서 자세히 도시한 바와 같이 상기 유도파이프(17)의 외주에 부착된 밸브하우징(18a)과, 이 밸브하우징(18a)에 힌지축(18b)을 매개로 회전가능하게 설치되면서 상기 유도파이프(17)의 개구부(17a)의 개방량을 조절하도록 원호 형상으로 형성된 밸브바디(18c)를 각각 구비한다.

그리고 상기 밸브바디(18c)의 좌우측 가장자리에는 축방향으로 연장된 플랜지(18ca)가 구비되고, 상기 플랜지(18ca)에 원호 형상을 한 웨이트블록(18d)이 일체로 고정되게 부착되어 밸브다이의 중량을 가중시키게 된다.

또한 상기 밸브바디(18c)가 그 중량에 의해 상기 개구부를 닫는 방향으로 회동할 때에 밸브바디(18c)의 닫힘 스트로크를 조절하도록 상기 밸브하우징에는 닫힘 조절 스톱퍼(18e)가 볼트 형태로 장착되어, 상기 밸브바디(18c)의 하단부가 상기 닫힘 조절 스톱퍼(18e)에 안착되면 밸브바디(18c)의 닫힘 운동이 제한되게 된다.

이와 더불어 상기 밸브바디(18c)가 상기 개구부를 통해 작용하는 배기가스의 압력을 받아서 상기 개구부를 개방하는 방향으로 들어올려질 때에 그 개방 스트로크를 제한하도록 상기 밸브바디에는 개방 스톱퍼(18cb)가 일체로 돌출해서 형성되고, 상기 밸브하우징에는 상기 개방 스톱퍼가 삽입되어 걸려지는 스톱퍼홈(18aa)이 내측으로 절개된 형태로 형성되어, 상기 개방 스톱퍼(18cb)가 상기 스톱퍼홈에 삽입되어 걸려지면 밸브바디의 개방 운동이 제한되게 된다.

또한 상기 밸브바디(18c)가 상기 힌지축(18b)을 매개로 회동운동을 할 때에 작동 소음을 저감하기 위해 상기 힌지축(18b)의 양단에는 부시(18f)가 끼워지는 형태로 장착되어 있다.

도 6과 도 7에는 본 발명에 따른 유로조절밸브(16)의 작동 상태가 엔진의 구동 속도에 따라 측면도로 도시되어 있는 바, 본 발명에 따른 유로조절밸브는 어떠한 외력이 가해지지 않는 한 자체의 중량과 상기 웨이트블록의 중량에 의해 하방으로 회동해서 밸브바디(18c)가 상기 유도파이프(17)의 개구부(17a)를 막고 있는 상태를 유지한다.

이에 따라 상기 후방 챔버로 유입된 배기가스는 상기 유도파이프를 통해 더시 전방 챔버로 유입된 이후에 제1배플을 타공홀을 통해서 중앙 챔버로 유입되어 상기 배기유출파이프를 통해 소음기의 외부로 배출되게 된다.

상기와 같은 상태에서 엔진이 저속으로 운전될 경우에는 엔진으로부터 배출되는 배기가스의 배출량이 적고, 이에 따라 소음기 내부로 유입된 배기가스 중의 일부는 화살표로 도시한 바와 같이 밸브바디(18c)에 작용하게 되는 데, 이 경우에 상기 힌지축(18b)을 중심으로 밸브바디를 개방 방향으로 회동시켜 개구부(17a)를 개방하기 위해서는 큰 모멘트가 필요하게 된다.

즉 밸브바디에 작용하는 배기가스 압력은 밸브바디 전체의 무게중심보다 앞쪽에 위치되어, 보다 높은 배기가스 압력이 작용해야 밸브바디가 개방되는 데, 엔진이 저속으로 운전될 때에는 배기가스의 압력이 낮으므로 가변유로밸브는 유도파이프의 개구부를 거의 막고 있는 상태를 유지해서 엔진의 저속 운전시에 부밍소음을 효과적으로 저감시키게 된다.

한편 엔진이 고속으로 운전될 경우에는 도 7에 도시한 바와 같이 배기가스에 의해 밸브바디에 작용하는 압력이 점차적으로 커지면서 밸브바디가 배기가스 압력에 의해 개구부를 개방하는 방향으로 회동하게 되는 데, 이때에 밸브바디에 작용하는 배기가스의 합력의 작용점이 대체적으로 밸브바디의 무게 중심점과 거의 일치하고, 이에 따라 밸브바디의 개방 상태를 유지하는 데에는 상대적으로 작은 배기가스 압력이 필요하게 되며, 밸브바디에 의해 개방된 개구부의 개방량이 증대되면서 배기가스 유로의 단면적도 커지고, 이에 따라 상기 유도파이프를 통해 유동하는 일부의 배기가스는 유도파이프의 개구부를 통해 상기 중앙 챔버로 곧바로 유입되어 배기유출파이프를 통해 소음기 외부로 배출되므로, 배기가스의 유동이 원활해져 배기배압이 감소하면서 엔진의 출력이 향상되게 된다.

도 8과 도 9는 각각 종래 스프링식 가변유로밸브와 본 발명의 중력식 가변유로밸브가 밸브위치에 대한 개방토크와, 엔진의 구동속도에 대한 밸브위치의 비교 그래프를 도시한 것인 바, 종래의 가변유로밸브는 밸브가 개방됨에 따라 밸브바디를 지지하는 스프링의 지지력도 증가해서 밸브의 개방량에 선형적으로 비례하는 큰 배기압력이 필요한 반면에 본 발명에서는 밸브의 개방량에 거의 반비례하는 배기압력이 필요하거나 혹은 배기압력에 거의 변화가 없게 되고, 이는 엔진의 운전 속도가 증가할수록 가변유로밸브의 개방량이 종래에 비해 확장되어 엔진의 출력을 보다 향상시키게 되는 것이다.

도 1은 종래 기술에 따른 가변밸브를 구비한 소음기의 내부 사시도,

도 2는 본 발명에 따른 유로조절밸브를 구비한 소음기의 투영 사시도,

도 3 내지 도 5는 본 발명에 따른 유로조절밸브의 확대 사시도,

도 6과 도 7은 각각 본 발명에 따른 유로조절밸브의 작동 설명도,

도 8과 도 9는 본 발명과 종래 기술에 따른 유로조절밸브의 비교 그래프이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

11-소음기 하우징 12a,12b-캡

13a,13b-배플 14a,14b,14c-챔버

15-배기유입파이프 16-배기유출파이프

17-유도파이프 18-유로조절밸브

Claims (6)

1. 소음기의 내부에 배기가스 유로를 형성하는 유도파이프에 다른 배기가스 유로를 형성하도록 개구부가 형성되고, 상기 개구부를 통해 작용하는 배기가스의 압력과 자체의 중량의 차이로 상기 개구부의 개방량을 조절하는 밸브바디를 구비한 소음기용 유로조절밸브.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 밸브바디에는 중량을 증가시키는 웨이트블록이 추가로 부착된 것을 특징으로 하는 소용기용 유로조절밸브.
3. 청구항 2에 있어서, 상기 밸브바디는 상기 유도파이프에 부착된 밸브하우징에 힌지축을 매개로 회동가능하게 설치된 것을 특징으로 하는 소음기용 유로조절밸브.
4. 청구항 3에 있어서, 상기 밸브바디는 원호 형상으로 형상되면서 그 일단이 상기 힌지축에 회동가능하게 설치되고, 상기 밸브바디의 좌우 가장자리 양측에 상기 웨이트블록이 각각 고정되게 부착된 것을 특징으로 하는 소음기용 유로조절밸브.
5. 청구항 4에 있어서, 상기 밸브바디가 상기 개구부를 닫는 방향으로 회동할 때에 닫힘 스트로크를 제한하는 닫힘 스톱퍼가 상기 밸브하우징에 설치된 것을 특징으로 하는 소음기용 유로조절밸브.
6. 청구항 4에 있어서, 상기 밸브바디가 상기 개구부를 개방하는 방향으로 회동할 때에 상기 밸브바디의 개방 스트로크를 제한하는 개방 스톱퍼를 구비하고, 상기 밸브하우징에는 상기 개방 스톱퍼와 상호 작용하는 스톱퍼홈이 형성된 것을 특징으로 하는 소음기용 유로조절밸브.

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