KR100482614B1 - 내연기관의공기흡입장치 - Google Patents

Abstract

내연기관의 흡입장치에 있어서 내연기관의 회전수에 따라 최적의 소음억제 효과를 낼 수 있는 구성에 관한 것으로서,

공기여과기, 상기 공기여과기로부터 엔진의 흡기매니폴드와 연결되어 있는 스로틀밸브까지 이어지는 공기흡입관 및, 상기 공기흡입관이 그 안을 통해 연장하고 있는 소음억제실을 포함하고, 여기서, 상기 소음억제실은 헬름홀쯔 공명기로 작용할 수 있는 크기의 체적을 가지며, 원하지 않는 음향 주파수를 감쇄시키며, 상기 공기흡입관이 소음억제실을 통과하고, 공기흡입관을 통해 흡입된 공기가 소음억제 실 체적의 적어도 일부를 통과하도록 상기 소음억제실이 상기 공기흡입관과 연결되어 있으며, 상기 공기흡입장치가, 공기흡입관을 통해 흡입된 공기가 통과하는 소음억제실의 체적을 변화시키기 위한 수단을 더 포함하며, 여기서, 상기 수단은, 공기흡입관을 소음억제실에 연결시키는, 개방 및 다시 밀폐될 수 있는 튜브형 스위치를 포함하며, 공기흡입관과 연결되어 소음억제실을 통과하는 공기의 유동방향과 반대방향으로 공기흡입관의 평행하게 연장하는, 소정 길이의 개방된 분기관이 상기 소음억제실의 내부에 배치되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

Description

내연기관의 공기흡입장치 {AIR INTAKE SYSTEM FOR AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE}

본원발명은 내연기관의 흡입장치에 관한 것이다.

차량용 내연기관에 있어서, 최적의 성능을 얻기 위해서는, 공기 흡입량이 고정되지 않고 엔진의 상이한 작동조건에 맞게 조정될 수 있는 공기흡입장치가 바람직하다. 또한, 이에 관해서는 소음억제 역시 중요하다.

EP O 569 714 A1 호에는, 소음을 억제하기 위하여, 공기가 관류하지 않는 보조 용적을 공기흡입장치에 제공하는 공기흡입장치가 개시되어 있다. 여기서는 내연기관의 일정한 회전속도에서 불쾌한 음향 주파수를 감소시키는, 두 개의 선택적으로 연결할 수 있는 공명관(간섭관)이 제공되어 있다.

또한, DE-OS 40 41 786 호에는, 흡입된 공기가 관류하는 구멍을 변화시키기 위해서, 제어 가능한 차단장지가 제공되어 있는 내연기관의 공기흡입장치가 개시되어 있다.

상기 차단장치는 두 개의 흡입통로 사이에 있는 횡단 통로에 위치하며, 전자 제어부로부터의 작동명령에 의해 개폐된다. 이 작동명령은 내연기관의 회전 속도와, 온도센서에 의해 검지된 외부 공기의 온도에 좌우된다.

선행기술들의 단점은 공기 흡입 및/또는 소음 억제 용적의 상당량이 차단되거나, 또는 공기의 흡입에 있어 작용하지 않는다는 점이다. 현대 차량의 엔진실에 유용한 공간이 부족하다는 점으로 인해, 이는 불리한 점이 된다.

도 1은 소음억제실의 체적이 전환될 수 있는 공기흡입장치가 제 1 전환위치에 있는 것을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 2는 소음억제실의 체적이 전환될 수 있는 공기흡입장치가 제 2 전환위치에 있는 것을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 3은 소음억제실의 체적이 전환될 수 있는 공기흡입장치가 제 3 전환위치에 있는 것을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 4는 상기한 변환위치에서, 내연기관의 회전속도에 따른 소음방출 곡선을 도시하고 있다.

본원발명의 목적은 내연기관의 모든 동작 상태하에서, 또한 엔진실의 유용공간 내에서 최적의 작동상태와, 특히 소음억제 상태가 효과를 발휘할 수 있도록, 주 청구항의 전제부에 따르는 내연기관의 공기흡입장치를 개선하는 것이다.

본원발명에 따른 공기흡입장치는, 주 청구항의 특징부에 기재되어 있는 기술적 특징에 의하여, 상기한 문제를 해결한다.

본원발명에 따른 공기흡입장치의 장점은, 수 개의 회전 속도 범위에 걸쳐 다양한 효과로 최적의 소음 억제가 이루어 질 수 있으면서도, 공기흡입장치의 전체 용적이 항상 작용한다는 점에 있다.

청구범위 제1항에 의한 튜브형 스위치에 의해서, 공기 흡입관이 소음억제실내에서 간단한 방식으로 개방될 수 있다. 용적 내에서의 소음 전파에 의해, 용적의 크기에 의해 결정되는 헬름홀쯔 공명기(Helmholtz resonator)가 작동하게 되는데,이러한 헬름홀쯔 공명기는 소정의 음향 주파수는 전파시키고 다른 범위는 억제시킨다. 청구범위 제1항에 따라 분기관(간섭관)을 병렬로 연결함으로써, 분기관의 길이에 따른 간섭으로 인해 소정 음향 주파수가 선택적으로 억제될 수 있게 된다.

청구범위 제2항에 따른 보조채널의 배치에 의해서, 소음억제실은 넓은 영역을 지나 공기여과기 용적으로 연결되며, 그 결과, 이러한 직렬 결합을 통해, 역시소음억제 작용을 갖는 공기여과기 용적에 의한 부가용적이 소음억제실에 제공되게 된다. 소위 헬름홀쯔 공명은 이러한 용적들의 총 체적에 의해 결정되며, 따라서, 내연기관의 낮은 회전속도 범위에서 소음을 억제하게 하는, 낮은 주파수를 갖게된다.

청구범위 제3항에 따른 실시예는 용적의 원하는 크기와 물리적 특성을 조절할 수 있게 하는 신축성에 대해 기술하고 있다. 이러한 신축성있는 조절로 인해, 이러한 전환방법은 내연기관 및 차량에서 좋은 음향적 특성을 얻게 된다. 요구되는 전환은, 차량의 다른 장치를 사용하여 간단한 방식으로 이루어 질 수 있다. 본원발명에 따라, 공기흡입장치의 외부에는 복잡하고 비싼 부가 장비가 불필요하게 된다. 본원발명의 공기흡입장치의 실시예가 이하에서 도면을 참조하여 설명될 것이다.

도 1에는 내연기관(도시되지 않음)의 공기흡입장치(1)가 도시되어 있는데, 이 공기흡입장치를 통해서 화살표(2)에 따른 공기 흐름이 공기여과기(3)를 거쳐 흡입된다. 공기여과기(3)를 지나서는, 공기흡입관(4)이 소음억제실(5)을 통해 스로틀밸브(6)로 이어져서, 최종적으로 내연기관의 흡입매니폴드(7)에 이른다. 공기여과기(3)와 소음억제실(5) 사이에는 보조채널(8)이 배치되어 있다.

소음억제실(5)의 내부에는, 보조채널(8)을 개폐시키기 위한 플랩(flap) 밸브(10), 공기흡입관(4)을 소음억제실(5)의 내부로 개방시키기 위한 튜브형 스위치(11), 및 공기흡입관(4)으로부터 공기흡입관에 평행하게 주어진 길이를 통해 공기흐름(2)과 반대 방향으로 연장되어 있으며 그 단부에서 개방되어 있는 분기관(12)이 있다.

도 1에서는, 밸브(10)가 보조채널(8)로 개방되어 있기 때문에, 소음억제실이 넓은 표면적에 걸쳐 공기여과기(3)에 연결되어 있다. 그러므로 앞서 언급한 헬름홀쯔 공명은 모든 개방된 용적의 합계에 의해 결정되며, 따라서 낮은 주파수가 된다.이러한 상태를 명확하게 하기 위해서 도 4를 참조하면, 소음방출의 크기가 모든 종류의 작동의 회전속도(rpm)에 대하여 도시되어 있다. 도 4의 곡선(21)은, 예로써,낮은 회전속도 범위에서 소음 억제가 비교적 큰 것을 보여주고 있다.

도 2에서는, 보조채널에 대한 플랩 밸브(10)와 튜브형 스위치(11) 모두가 닫혀있는 변환위치가 도시되어 있다. 여기서는, 분기관(12)이 공기흡입관(4)을 소음 억제실(5)에 연결시키는 유일한 요소이므로, 소음억제실(5)은 분기된 상태에 있게 된다. 이러한 분기된 공명기는 분기관(12)의 적절한 길이에 의해 특정 소음 요소나 음향주파수의 선택적인 억제에 적합하다. 따라서, 도 2의 이러한 변환위치는 모든 회전속도 범위에 걸쳐서 사용되기에 적합하다. 도 4에는, 매우 낮은 음향 주파수를 감소시키도록 분기관(12)의 크기가 40Hz의 분기 공명에 상응하게 정해졌을 때의, 엔진 속도에 대한 소음방출 곡선(20)을 도시하고 있다.

도 3에는, 두 개 챔버의 용적을 위한 변환위치가 도시되어 있는데, 여기서는 소음억제실(5)과 공기여과기(3)의 용적이 잇따라 연결되어 있다. 튜브형 스위치(11)를 개방하고 보조채널(8)을 폐쇄함으로써, 두 개의 챔버는 댐퍼 네크(damper neck)에 의해 서로 연결된다. 이 경우에 있어서는, 두개의 분리된 헬름흘쯔 공명기의 연속적인 결합으로 인해 특히 높은 음향 주파수가 억제된다. 이러한 변환위치에서의 소음방출 방식이 도 4에 곡선(22)으로 도시되어 있다.

상술된 세 개의 변환위치가 적절하게 조합된다면, 내연기관의 전체 회전속도에 걸쳐서 최적의 소음방출이 이루어질 수 있다는 것을 도 4로부터 일반적으로 알수 있다. 따라서, 내연기관의 적합한 소음 감소를 위한 적절하고 효과적인 용적 체적이 헬름흘쯔 공명기 내에 얻어질 수 있다.

본원발명에 따라, 내연기관의 모든 동작 상태하에서, 또한 엔진실의 유용공간 내에서 최적의 작동상태와, 특히 소음억제 상태가 효과를 발휘할 수 있도록, 수개의 회전 속도 범위에 걸쳐 다양한 효과로 최적의 소음 억제가 이루어 질 수 있으면서도, 공기흡입장치의 전체 용적이 항상 작용하여 엔진실의 공간을 적게 차지하는 등의 장점이 있으므로, 차량의 내연기관에 있어 공기흡입장치로의 사용이 유망시된다.

Claims (3)

1. 공기여과기,

   상기 공기여과기로부터 엔진의 흡기매니폴드와 연결되어 있는 스로틀밸브까지 이어지는 공기흡입관 및,

   상기 공기흡입관이 그 안을 통해 연장하고 있는 소음억제실을 포함하고,

   여기서, 상기 소음억제실은 헬름홀쯔 공명기로 작용할 수 있는 크기의 체적을 가지며, 원하지 않는 음향 주파수를 감쇄시키는,

   내연기관의 공기흡입장치에 있어서,

   상기 공기흡입관이 소음억제실을 통과하고, 공기흡입관을 통해 흡입된 공기가 소음억제실 체적의 적어도 일부를 통과하도록 상기 소음억제실이 상기 공기흡입관과 연결되어 있으며,

   상기 공기흡입장치가, 공기흡입관을 통해 흡입된 공기가 통과하는 소음억제실의 체적을 변화시키기 위한 수단을 더 포함하며,

   여기서, 상기 수단은, 공기흡입관을 소음억제실에 연결시키는, 개방 및 다시 밀폐될 수 있는 튜브형 스위치를 포함하며,

   공기흡입관과 연결되어 소음억제실을 통과하는 공기의 유동방향과 반대방향으로 공기흡입관의 평행하게 연장하는, 소정 길이의 개방된 분기관이 상기 소음억제실의 내부에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 내연기관의 공기흡입장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 공기흡입장치가, 공기여과기와 소음억제실의 사이에 배치되는, 밀폐 가능한 보조채널을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 공기흡입장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   a) 엔진의 중간 회전속도 범위에서의 소음억제의 경우에는, 보조채널 및 튜브형 스위치가 개방되고,

   b) 엔진의 전체 회전속도 범위에서의 가변적인 소음의 억제의 경우에는, 보조채널 및 튜브형 스위치가 밀폐되며, 공기흡입장치의 소음억제 특성은 분기관의 길이에 의해 결정될 수 있고,

   c) 엔진의 높은 회전속도 범위에서의 소음억제의 경우에는, 보조채널이 밀폐되고 튜브형 스위치가 개방되는 방식으로,

   소음억제실의 유효체적이 내연기관의 회전속도에 따라서 변화되는 것을 특징으로 하는 내연기관의 공기흡입장치.