KR100482797B1 - 흡기소음 공명기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 엔진(10)에서 배출되는 배기가스에 의해 일정한 간격을 유지하면서 소음을 제거하면서 고주파수를 저감하기 위해 스피커(33)가 내부에 연결되는 공명기(20)와 상기 공명기(20)의 체적이 변화되도록 하는 기어(31)가 연결되는 능동소음제어기(30)와, 상기 능동제어기(30) 내부의 스피커(33)가 동작하여 엔진의 고주파성분을 제거할 수 있도록 하며 엔진에서 배출되는 주파수 오차신호를 수신할 수 있도록 마이크로폰(40)와 연결되는 연산장치(20)가 연결되는 구성으로부터 공명기 내에 엔진의 소음을 저감하고자 스피커를 연결하여 연산장치로부터 제어되는 신호에 의해 엔진의 소음을 저감되는 흡기소음 공명기에 관한 것이다.

Description

흡기소음 공명기{resonator of intake noise}
본 발명은 흡기소음 공명기에 관한 것으로서, 더 자세하게는 공명기 내에 엔진의 소음을 저감하고자 스피커를 연결하여 소음과 같은 주파수대이고 위상이 반대인 음을 스피커로 출력하여 엔진의 소음을 저감하는 흡기소음 공명기에 관한 것이다.
일반적으로 흡기소음은 20~300Hz의 기본주파수를 갖는 소음과 그 배수의 주파수에 해당하는 소음이 함께 발생한다. 이러한 소음은 그 자체로서 뿐만 아니라 차실에 전달되어 부임 소음의 원인이 되기 때문에 자동차의 승차감에 나쁜 영향을 미친다. 지금까지의 자동차 흡기 소음 대칙은 수동적인 방법인 공명기(resonator)를 장착하는 방식이 주로 사용되었다. 공명기는 하나의 주파수 성분에 대해서 소음을 저감시켜주는 효과를 갖는다.
통상 흡기소음의 평가는 흡기계의 전달손실로서 평가하며 엔진구동 주파수 대역상의 전달 손실을 높이면 흡기소음이 줄어들게 된다.
따라서, 흡기계의 전달 손실이 낮은 영역에서는 공명기를 설치하여 특정주파수에서의 전달손실을 높인다. 헬름홀쯔 공명기는 저주파 소음을 저감시키는 고유의 특성 때문에 널리 사용되고 있다. 목표 주파수의 전달손실을 높이기 위해서 헬름홀쯔 공명기의 공진 주파수를 특정주파수로 조절하여 해당 주파수 대역의 소음저감을 꾀하고 있다.
그러나, 종래의 공명기는 특정주파수 소음만을 저감하게 되어 큰 공간이 필요한 단점을 가지고 있으며 엔진폭발주파수와 다수의 조화주파수 성분으로 구동되어 있거 이를 저감하기 위해 한전된 엔진 룸의 빈 공간에 공명기를 여러 개 설치해야되므로 복잡한 구조가 되어 원할한 공기공급이 어려운 문제점을 가지고 있다.
본 발명은 이와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로서 그 목적은 공명기 내에 엔진의 소음을 저감하고자 스피커를 연결하고 스피커에서는 소음과 같은 주파수이고 역위상을 갖는 음을 발생시켜 엔진의 소음이 저감되도록 하는 데 있다.
이하, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 갖는 자가 이 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 이 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명하기로 한다. 이 발명의 목적, 작용효과를 포함하여 기타 다른 목적들, 특징점들, 그리고 동작상의 이점들이 바람직한 실시예의 설명에 의해 보다 명확해질 것이다.
참고로 여기에서 개시되는 실시예는 여러가지 실시가능한 예중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 예를 선정하여 제시한 것일 뿐, 이 발명의 기술적 사상이 반드시 이 실시예만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변화와 변경이 가능함은 물론, 균등한 타의 실시예가 가능함을 밝혀 둔다.
본 발명은 저주파에서 능동소음제어기와 적절한 크기를 갖는 가변식 가변공명기를 조합한 흡기 소음 저감장치에 관한 것으로서, 도 1에서 보는 바와 같이 엔진(10)에서 배출되는 배기가스에 의해 일정한 간격을 유지하면서 소음을 제거하면서 소음과 같은 주파수와 역위상을 갖는 음을 발생시키는 스피커(33)가 공명기(20)의 내부에 연결되는 구성을 갖는다. 상기 공명기(20)의 체적이 변화되도록 하는 기어(31)가 연결되는 능동소음제어기(30)가 연결되는 구성은 종래의 기술과 동일하다.
또한, 상기 능동제어기(30)는 내부의 스피커가 동작하여 엔진의 고주파성분을 제거할 수 있도록 하며 엔진에서 배출되는 주파수 오차신호를 수신할 수 있도록 마이크로폰(40)와 연결되는 연산장치(20)가 연결되는 구성도 종래의 기술과 동일하다.
이와 같은 본 발명은 흡기 소음의 저감을 위해 능동소음제어 시스템을 이용하면 주로 200Hz 이하의 저주파 대역인 흡기 소음의 저감이 매우 용이하며, 많은 공간을 차지하는 다수의 공명기를 대신하여 하나의 스피커(33)만 장착하면 되므로 한정된 엔진(10) 룸의 공간을 활용할 수 있다.
공명기(32)는 하나만 설치하되 200Hz이상의 영역에서 주파수 가변 특성을 주어 전역적으로 흡기소음의 저감을 유도할 수 있다.
따라서 본 발명은 구동주파수 성분을 특정 주파수 성분(예:150~200Hz)을 경계로 하여 낮은 주파수대(예:20~200Hz)는 능동소음제어기(30)를, 높은 주파수대(예:200~300Hz)는 종래의 기술에 의한 가변 공명기(32)를 구동하게 된다.
가변 공명기(32)는 이중 체적에 해당하는 부분에 기어부를 부착하여 구동기어에 의해 체적이 조절되어 고유주파수의 변화를 일으킨다. 공명기(32)의 체적은 고유 주파수에 반비례하므로 공명기(32)의 고유주파수를 낮게 하려면 체적을 크게 하여 주고 고유주파수를 높게 하려면 체적을 작게 하여 주면 된다. 가변공명기(32)는 체적의 변화에 의해 고유 주파수 변화를 유도하므로 흡기소음을 저감한다.
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또한 가변공명기(32)는 엔진(10) 타코메터 신호로부터 현 상태의 구동주파수를 추출하여 내부 연산장치(ECU)에 입력된 가변공명기(32) 주파수를 계산하고 체적조절기어의 회전량을 결정한다. 기어(31)의 회전에 따라 가변공명기(32)의 체적이 변화하고 소음이 저감된다.
스피커(33)는 타코메터 신호를 참조신호로 사용하고 흡기 파이프에 설치된 마이크로폰(40)을 이용하여 현재 소음과 크기가 같고 위상이 반대인 음을 발생시킨다.
스피커(33) 아랫부분은 음의 왜곡현상을 방지하기 위한 인클로져(Enclosure)이다.
한편 가변공명기(32)의 목부분은 스피커(33)에서 발생하는 음의 평면파 진행을 유도하기 위한 콘(corn)형이다.
흡기계의 소음 전파는 관내의 1차원 평면파 유동이므로 제어음 또한 평면파로 형성이 되어야 효과적인 소음상쇄가 이루어진다. 즉, 스피커(33) 유닛은 저주파 영역에서의 음을 발생시키는 스피커(33)를 사용하고 스피커(33) 인클로우저(enclosure)로 밀폐된 박스를 사용하는 밀폐형 스피커(33) 시스템을 고안하였다.
작동 원리는 다음과 같다. 엔진(10) 구동주파수를 감지하여 f2(가변공명기 동작, 스피커 멈춤 주파수)보다 작으면 능동소음제어기(30)가 구동되는 영역으로 판단하여 마이크로폰(40)으로부터 출력되는 신호를 이용하여 제어신호를 합성해낸다.
합성해낸 제어 신호는 스피커(33)를 통하여 가변공명기(32)로부터 방출되어 흡기 소음이 제거된다.
f2<f1<f3구간에서는 스피커(33)가 정지하며 가변공명기(32)가 작동한다. 가변공명기(32)의 체적변화에 의해 소음이 감소하며 가변공명기(32)의 주파수 변화 또한 한계가 있으므로 한계에 해당하는 f3에 구동주파수가 다다를 경우 동작을 정지한다.
차량감속시에도 마찬가지로 위와 같은 판단기준에 의해 제어기가 작동한다.
이처럼 스피커(33)와 가변공명기(32)의 조합으로 넓은 영역의 주파수 대역에 대한 소음제거가 용이하며 제어구간 주파수(f1,f2,f3)에 대한 한도를 명확하게 주어 시스템의 안정성 향상에도 도움이 된다.
이와 같이 작용하는 본 발명은 공명기 내에 엔진의 소음을 저감하고자 스피커를 연결하여 연산장치로부터 제어되는 신호에 의해 엔진의 소음을 저감하는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 흡기소음공명기의 블럭구성도이다.
- 도면의 주요부분에 대한 부호설명 -
10:엔진 20:연산장치
30:능동소음제어기 31:기어
32:공명기 33:스피커
40;마이크로폰

Claims (1)

  1. 엔진(10)에서 배출되는 배기가스에 의해 일정한 간격을 유지하면서 소음을 제거하면서 고주파수를 저감하는 공명기(20), 상기 공명기(20)의 체적이 변화되도록 하는 기어(31)가 연결되는 능동소음제어기(30), 엔진에서 배출되는 주파수를 수신하여 해당하는 신호를 출력하는 마이크로폰(40), 상기 마이크로폰(40)의 신호를 입력받아 해당하는 제어 신호를 출력하는 연산장치(20)로 구성되는 공명기에 있어서,
    상기 공명기(20)의 내부에 설치되어 상기 연산장치(20)에서 출력되는 제어 신호에 의해 동작하는 스피커(33)로 구성되는 것을 특징으로 하는 흡기소음 공명기.
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