KR100398246B1 - 엔진의 흡기온 반응식 가변 레조네이터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엔진으로 흡입되는 공기의 온도에 따라 그 작용 특성이 변화되도록 하는 가변 레조네이터에 관한 것으로서,

엔진으로 유입되는 공기의 온도를 측정하는 흡기온센서와, 레조네이터 목단면의 면적을 조절하도록 설치된 목단면조절판과, 상기 목단면조절판을 구동하는 구동수단과, 상기 흡기온센서의 신호를 받아 상기 구동수단을 제어하는 컨트롤러로 구성된 엔진의 흡기온 반응식 가변 레조네이터를 제공하여,

엔진으로 유입되는 공기의 온도변화에 따라서 레조네이터의 구조적 특성이 변화할 수 있도록 함으로써, 저렴한 비용으로 다양한 범위의 대기온 변화시에도 레조네이터가 항상 최적의 소음저감효과를 발휘할 수 있도록 한다.

Description

엔진의 흡기온 반응식 가변 레조네이터{A VARIABLE RESONATOR RESPONDENT TO INTAKE AIR TEMPERATURE OF ENGINE}

본 발명은 엔진의 흡기장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 엔진으로 흡입되는 공기의 온도에 따라 그 작용 특성이 변화되도록 하는 가변 레조네이터에 관한 것이다.

일반적으로 엔진은 실린더와 실린더 헤드 및 상기 실린더 내에서 왕복 운동하는 피스톤의 사이에 형성되는 연소실에서 연료를 연소시켜 발생된 폭발력을 상기 피스톤에 연결된 커넥팅 로드를 통해 크랭크샤프트를 회전시킴으로서 열에너지를 기계적인 회전력으로 변환하는 장치이다.

상기 엔진에는 연소실에서 필요로 하는 공기를 흡입하기 위한 흡기장치가 있는 바, 상기 흡기장치는 크게 엔진 룸 일측에 고정 설치되어 외부의 공기를 흡입하여 불순물을 걸러 내는 에어클리너와, 상기한 에어클리너에 연결되어 있는 서지탱크(52)와, 상기한 서지탱크에 연결되어 엔진에 균일하게 공기를 분배하게 되는 흡기 매니폴드로 구성되어 있다.

물론, 상기한 에어클리너와 서지탱크의 사이에는 연소실로 유입되는 공기의 양을 조절하기 위한 스로틀 바디가 설치되어 있다.

여기서, 상기한 흡기장치는 엔진의 피스톤 왕복에 따른 흡입력으로 외부 공기를 흡입하게 되는 바, 상기한 흡기는 대단히 높은 고압으로 흡입되기 때문에 흡기장치 내에 소음을 유발하게 된다.

또한, 상기한 흡기장치에는 엔진의 진동 즉, 피스톤 왕복 운동에 따른 진동과 흡, 배기 밸브의 동작에 따른 맥동이 전달되어 소정의 주파수로 공진 현상이 발생될 뿐만 아니라 이로 인한 소음이 발생된다.

그래서, 엔진에는 상기한 바와 같은 공진 현상을 방지하기 위한 공진 방지 장치가 설치되어 있는 바, 흡기관에 레조네이터(Resonator)가 설치되어 상기한 바와 같은 공진을 억제하도록 되어 있다.

즉, 레조네이터는 도 1에 도시된 것과 같은 기본 구조를 가지고 있어서, 흡기관(100)에서 분지되는 관(102)에 일정부피를 가지는 룸(104)이 형성된 구조인바, 이와 같은 레조네이터는 분지되는 관(102)의 목단면적(S)과 목길이(Lp) 및 룸의 부피(V)가 특정주파수의 소음을 저감시키도록 하는 특성을 결정하게되며, 이때의 특정주파수는

으로 표시되며, 여기서 C는 음속이다.

따라서, 상기한 바와 같은 레조네이터는 자체적으로 가지고 있는 룸의 부피(V), 목단면적(S) 및 목길이(Lp) 따라 각각 흡수할 수 있는 소음의 주파수 대역이 일정하게 정해져 있기 때문에 보다 넓은 범위의 소음을 흡수할 수 있으려면 서로 다른 구조적 특성을 가지는 다수의 레조네이터를 설치해야 한다.

그런데, 상기한 레조네이터 자체의 특성이외에 소음에 영향을 주는 또 하나의 인자는 상기 수식에서 C로 표시되고 있는 음속으로서, 이는 공기 온도의 함수로,

으로 표시되고, 여기서 C₀는 영도에서의 음속인 331.6㎧이고 T는 온도이다.

따라서, 상기 음속에 영향을 주는 공기의 온도 또한 레조네이터의 소음제거성능을 좌우하는 요인으로서, 실질적으로 일정한 형상으로 구성된 레조네이터로 다양하게 변화하는 온도에 따른 소음제거 기능의 원활한 수행은 기대하기 어려운 상태이다.

도 2에는 이러한 필요에 일부 대응하기 위해 2개의 레조네이터(110,120)가 흡기관에 설치된 경우가 도시되어 있는 바, 서로 다른 목길이와 목단면적 및 룸 부피를 가지도록 설치되어 있다. 물론, 이와 같은 다수의 레조네이터의 설치는 엔진의 소음저감의 측면에서는 바람직하지만 협소한 엔진룸을 고려할 때나, 레조네이터 자체의 설치비용 등을 고려할 때 그 설치 숫자에 한계가 있기 마련이며, 상기한 바와 같은 온도의 변화에 대해서는 그다지 효과적인 대응책이 되지 못하고 있는 실정이다.

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 엔진으로 유입되는 공기의 온도변화에 따라서 레조네이터의 구조적 특성이 변화할 수 있도록 함으로써, 다양한 범위의 대기온 변화시에도 레조네이터가 항상 최적의 소음저감효과를 발휘할 수 있도록 한 엔진의 흡기온 반응식 가변 레조네이터를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 레조네이터의 구조적 특성을 설명하는 설명도,

도 2는 종래 기술에 의한 다수 레조네이터의 설치 상태도,

도 3은 본 발명에 따른 가변 레조네이터의 실시예를 도시한 구성도,

도 4는 도 3의 구동수단 부분을 상세히 도시한 설명도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1: 흡기온센서 2: 컨트롤러

10,20,110,120: 레조네이터 12,22: 목단면조절판

13,23: 바이메탈 14,24: 히터

100: 흡기관

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 엔진의 흡기온 반응식 가변 레조네이터는 엔진으로 유입되는 공기의 온도를 측정하는 흡기온센서와, 레조네이터 목단면의 면적을 조절하도록 설치된 목단면조절판과, 상기 목단면조절판을 구동하는 구동수단과, 상기 흡기온센서의 신호를 받아 상기 구동수단을 제어하는 컨트롤러로 구성된 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명 엔진의 흡기온 반응식 가변 레조네이터를 설명하면 다음과 같다.

도 3 및 도 4는 본 발명 가변 레조네이터의 구성이 두 개의 레조네이터(10,20)를 사용하는 엔진에 대해서 도시되어 있는바, 엔진의 흡기관(100)으로 유입되는 공기의 온도를 측정하는 흡기온센서(1)를 서지탱크의 입구에 설치하여 실시간으로 엔진으로 유입되는 공기의 온도를 측정할 수 있도록 하고, 제1,2레조네이터(10,20)를 형성하도록 상기 엔진의 흡기관(100)으로부터 분지되는 관(11,21)의 목부분에 섭동함에 의해 그 목단면의 개구면적을 조절할 수 있도록 각각 목단면조절판(12,22)을 설치하였으며, 상기 목단면조절판(12,22)들이 섭동하도록 하는 구동력을 제공하기 위해 각각 구동수단을 구비하고, 이 구동수단들을 제어하여 상기 목단면조절판(12,22)들의 상태를 조절할 수 있도록 하는 컨트롤러(2)를 마련하였다.

상기 구동수단들은 도 4에 상세히 도시된 바와 같이 상기 목단면조절판(12,22)의 일측에 수직하게 접하도록 연결된 제1,2바이메탈(13,23)과, 이 제1,2바이메탈(13,23)에 열을 공급하도록 설치된 제1,2히터(14,24)로 구성된 바, 상기 제1,2히터(14,24)는 제공되는 전력의 양에 따라 더 많은 열을 공급할 수 있으며, 이렇게 공급되는 열의 양에 따라 상기 제1,2바이메탈(13,23)은 더 많이 휘어질 수 있도록 구성하였다.

한편, 상기 컨트롤러(2)에는 각각의 제1,2레조네이터(10,20)들에 대해 미리흡기온도에 대한 적절한 히터공급 전력의 데이터가 테이블화되어 ROM에 저장되어 있어서, 상기 흡기온센서(1)에서 실시간으로 제공되는 온도정보에 따른 적합한 히터공급 전력을 상기 제1,2히터(14,24)로 공급할 수 있도록 되어 있다.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

차량의 엔진이 작동되면, 엔진의 흡기관(100)으로 대기중의 공기가 흡입되는 바, 이렇게 흡입되는 공기의 온도는 상기 흡기온센서(1)에 의해 실시간으로 검출되어 상기 컨트롤러(2)로 제공된다.

따라서, 상기 컨트롤러(2)는 상기와 같이 제공되는 대기 온도에 대한 정보에 따라서, 미리 저장되어 있는 데이터중에서 현재의 흡기온도에 적합한 히터공급 전력의 값을 구하여 이를 상기 제1,2히터(14,24)에 제공하게 된다.

이 경우, 상기 제1,2히터(14,24)는 각각 공급되는 전력에 의해 열을 발생시키게 되는바, 이렇게 발생되는 열에 의해 상기 제1,2바이메탈(13,23)은 휘어짐이 발생되어 결국 여기에 연결된 상기 목단면조절판(12,22)을 섭동시키게 되고, 이는 레조네이터의 구조적 특성인 목단면적의 변화를 가져오게 되는바, 현재의 대기온도 상태에 있어서 엔진의 소음을 최소화할 수 있는 상태로 레조네이터의 구조적 특성, 주파수 특성이 변경되므로 엔진의 소음저감 능력이 극대화될 수 있다.

따라서, 계절에 따라 온도변화가 심한 지역의 차량의 경우에는 본 발명의 사용에 의해 적은 수의 레조네이터로 보다 효과적인 소음저감 효과를 얻을 수 있게 되며, 아울러, 상기 구동수단으로 사용되고 있는 바이메탈(13,23)과 히터(14,24)는 종래에 이러한 작동요소의 구동기구로 흔히 사용되고 있는 솔레노이드액츄에이터에비하여 그 비용이 저렴한 이점이 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 엔진으로 유입되는 공기의 온도변화에 따라서 레조네이터의 구조 변화와 그에 따른 주파수 특성이 변화할 수 있도록 함으로써, 저렴한 비용으로 다양한 범위의 대기온 변화시에도 레조네이터가 항상 최적의 소음저감효과를 발휘할 수 있도록 한다.

Claims (2)

1. 엔진으로 유입되는 공기의 온도를 측정하는 흡기온센서와,

   레조네이터 목단면의 면적을 조절하도록 설치된 목단면조절판과,

   상기 목단면조절판의 일측에 수직하게 접하도록 연결된 바이메탈과,

   상기 바이메탈에 열을 공급하도록 설치된 히터를 갖추고서 상기 목단면조절판을 구동시키는 구동수단 및,

   상기 흡기온센서의 신호를 받아 상기 구동수단을 제어하는 컨트롤러로 구성된 것을 특징으로 하는 엔진의 흡기온 반응식 가변 레조네이터.
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