KR100482846B1 - 가변 레조네이터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가변 레조네이터에 관한 것으로서,

종래에는 레조네이터의 흡기소음 감쇄 주파수대역을 결정하는 네크부가 일정한 크기로 고정 설치되어 있기 때문에 엔진 조건에 따라 주파수대역이 가변되는 흡기소음을 전체적으로 골고루 감쇄시키기 못하는 문제점이 발생하고 있었으며, 상기 문제점 해결을 위해 서로 다른 직경을 가지는 네크부가 설치된 레조네이터를 흡기덕트의 복수개소에 설치하게되면 여러가지 주파수대역의 흡기소음을 감쇄시킬 수 있지만 엔진의 전체적인 크기가 증가하게되고, 중량이 증가하게되는 문제점이 발생하고 있었다.

따라서, 상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 레조네이터와 흡기덕트의 사이에 서로 직경이 다른 다수의 가변네크가 회전가능하게 설치된 네크가변수단을 형성하고, 흡기소음의 주파수변화에 따라 상기 네크가변수단을 회전시켜 흡기소음의 주파수대역을 감쇄시킬 수 있는 적절한 직경의 가변네크가 레조네이터와 흡기덕트 사이를 연결하도록 하는 제어수단을 구성하므로서, 레조네이터의 부피증가 없이 다양한 주파수대역의 흡기소음을 효과적으로 감쇄시킬 수 있을 뿐만 아니라 엔진소음 감소 및 승객 편의성 향상의 효과를 기대할 수 있도록 한 가변 레조네이터에 관한 것이다.

Description

가변레조네이터{Variable resonator}

본 발명은 가변 레조네이터에 관한 것으로서, 특히 레조네이터의 부피증가 없이 다양한 주파수대역의 흡기소음을 효과적으로 감쇄시킬 수 있을 뿐만 아니라 엔진소음 감소 및 승객 편의성 향상의 효과를 기대할 수 있도록 한 가변 레조네이터에 관한 것이다.

도 1 과 도 2 는 종래의 레조네이터를 도시한 것으로서,

외부로 부터 흡입된 공기가 공기필터(1)를 통과하면서 정화된 후 흡기덕트(3)에 안내되어 흡기매니폴드(2)로 공급되고, 이 흡기매니폴드(2)로 공급된 흡기는 엔진을 구성하는 각각의 실린더(4)로 공급되도록 구성되어 있다.

그리고, 상기 흡기덕트(3)의 도중에는 흡기소음을 감쇄시키기 위한 레조네이터(5)가 네크부(6)에 의해 연결 설치되어 있다.

상기한 레조네이터(5)는 엔진 구동에 의해 흡기덕트(3)를 통해 흡기가 흡기매니폴드(2) 측으로 공급될때 발생하는 흡기소음을 감쇄시키는 것으로서, 이러한 레조네이터(5)의 동작특성을 도 2 를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 2 와같이 레조네이터(5)의 체적을 V, 네크부(6)의 직경을 S, 네크부(6)의 길이를 L 이라 가정할때, 헤르몰쯔(Helmholtz) 레조네이터 방정식에 의해 상기 레조네이터에 의해 감쇄되는 흡기소음의 주파수대역 W 은

이고,

상기 네크부 단면적 A는 πS² 으로 표현된다.

따라서, 레조네이터(5)에 의해 감쇄되는 흡기소음의 주파수대역은 네크부의 직경-S-에 비례한다고 볼 수 있다.

그리고, 흡기덕트(3)를 통해 흡기매니폴드(2)로 공급되는 흡기소음의 주파수대역은 엔진의 동작환경, 즉, 엔진 회전수에 따라 가변된다.

엔진회전수가 증가하면 그에 비례하여 고주파수대역의 흡기소음이 발생되고, 엔진회전수가 감소하면 그에 비례하여 저주파수대역의 흡기소음이 발생하게 되는 것으로 알려지고 있다.

그러나, 종래에는 레조네이터의 흡기소음 감쇄 주파수대역을 결정하는 네크부가 일정한 크기로 고정 설치되어 있기 때문에 엔진 조건에 따라 주파수대역이 가변되는 흡기소음을 전체적으로 골고루 감쇄시키기 못하는 문제점이 발생하고 있었으며, 상기 문제점 해결을 위해 서로 다른 직경을 가지는 네크부가 설치된 레조네이터를 흡기덕트의 복수개소에 설치하게되면 여러가지 주파수대역의 흡기소음을 감쇄시킬 수 있지만 엔진의 전체적인 크기가 증가하게되고, 중량이 증가하게되는 문제점이 발생하고 있었다.

따라서, 상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 레조네이터와 흡기덕트의 사이에 서로 직경이 다른 다수의 가변네크가 회전가능하게 설치된 네크가변수단을 형성하고, 흡기소음의 주파수변화에 따라 상기 네크가변수단을 회전시켜 흡기소음의 주파수대역을 감쇄시킬 수 있는 적절한 직경의 가변네크가 레조네이터와 흡기덕트 사이를 연결하도록 하는 제어수단을 구성하므로서, 레조네이터의 부피증가 없이 다양한 주파수대역의 흡기소음을 효과적으로 감쇄시킬 수 있을 뿐만 아니라 엔진소음 감소 및 승객 편의성 향상의 효과를 기대할 수 있도록 한 가변 레조네이터를 제공함을 목적으로 한다.

상기 목적달성을 위한 본 발명은

흡기덕트를 통해 유입되는 흡기소음을 제거하기 위해 흡기덕트의 도중에 일정크기의 레조네이터가 형성되는 것에 있어서,

레조네이터와 흡기덕트 사이에 설치되고, 서로 다른 직경을 가지는 다수의 가변네크가 회전 가능하게 형성되어 필요에 따라 어느 하나의 가변네크가 레조네이터와 흡기덕트를 상호 연결하는 네크 가변수단과;

ECU의 제어에 따라 정역회전하여 네크가변수단을 회전시키는 구동모터와;

엔진의 회전수를 감지하여 ECU에 공급하는 크랭크 포지션센서와;

엔진 회전수에 따라 가변되는 흡기소음의 주파수대역에 대한 정보 및 해당 주파수대역의 흡기소음 감쇄에 적절한 크기의 직경을 갖는 가변네크 선택을 위한 위치정보등을 저장하고 있는 맵테이블과;

엔진 회전수에 따라 그에 합당한 직경의 가변네크가 레조네이터와 흡기덕트를 상호 연결하도록 구동모터를 정역회전시키는 ECU; 로 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 네크 가변수단은 레조네이터와 흡기덕트의 사이에 고정설치되며, 그 상하단 일측 동일한 위치에 상부홀과 하부홀이 각각 형성되는 케이스와;

상기 케이스중앙에 수직 설치되고, 구동모터의 축과 연결되는 회전축과;

상기 회전축의 상하측에 각각 축지되고, 그 사이에 다수의 가변네크가 수직방향으로 설치되는 상부 회전판 및 하부회전판; 으로 구성된 것을 특징으로 한다.

도 3 내지 도 7 은 상기 목적달성을 위한 본 발명의 가변 레조네이터를 도시한 것으로

도면부호 3 은 흡기의 이동을 안내하는 흡기덕트를 나타내며, 이 흡기덕트(3)의 도중에 흡기소음의 감쇄를 위한 일정크기의 레조네이터(10)가 설치된다.

본 발명에서는 엔진 구동조건에 따라 가변되는 흡기소음의 주파수변화에 신속히 대처하여 여러 주파수대역의 흡기소음을 효과적으로 제거할 수 있도록 하는 네크 가변수단(20)을 레조네이터(10)와 흡기덕트(3)의 사이에 형성한다.

상기 네크 가변수단(20)은 레조네이터(10)에 의해 감쇄되는 흡기소음의 주파수대역을 결정하는 네크부의 직경을 가변시키기 위한 것으로서,

레조네이터(10)와 흡기덕트(3)의 사이에 일정크기의 케이스(21)를 고정 설치하되, 이 케이스(21)의 상하단 일측에 서로 대향되도록 상부홀(21a)과 하부홀(21b)을 형성하여 구성한다.

그리고, 케이스(21) 내부에는 구동모터(30)의 축에 축지되는 회전축(22)이 수직방향으로 설치되고, 이 회전축(22)의 상측과 하측에 각각 원형의 상부회전원판(23)과 하부회전원판(24)이 수평방향으로 형성된다.

상기 상하부회전원판(23,24)의 사이에는 도 4 에 도시된 바와같이 서로 다른 직경을 가지는 다수의 가변네크(25~28)를 일정간격으로 형성한다.

도 4 에는 첫번째 가변네크(25)의 직경이 가장작고 그로부터 반시계방향으로 이동될수록 점차 가변네크(26~28)의 직경이 커지도록 형성된 것을 예로하였으며, 상기한 가변네크(25~28)중 어느 하나가 케이스(21)의 상부홀(21a)과 하부홀(21b)의 사이에 위치하게 됨에 따라 레조네이터(10)와 흡기덕트(3)를 상호 연결하는 네크부의 직경이 결정되고, 이에의해 레조네이터(10)에 의해 감쇄되는 흡기소음의 주파수대역이 결정되는 것이다.

일반적으로 작은 직경의 가변네크를 사용하면 저주파수대역의 흡기소음을 감쇄시킬 수 있게되고, 큰 직경의 가변네크를 사용하면 고주파수대역의 흡기소음을 감쇄시킬 수 있게된다.

상기 케이스(21)의 직하방에는 네크가변수단(20)을 회전시키기 위한 구동모터(30)가 장착될 수 있도록 일정크기의 모터실(31)을 형성하여 이곳에 구동모터(30)를 설치하며, 구동모터(30)의 축과 네크가변수단(20)의 회전축을 상호 연결한다.

상기 구동모터(30)의 제어를 위해 ECU(40), 크랭크 포지션센서(50), 맵테이블(60)을 구성한다.

상기 크랭크포지션센서(50)는 엔진의 회전수를 감지하여 ECU(40)에 공급하는 것이고, 맵테이블(60)은 ECU(40)의 제어프로그램을 저장하는 것으로서,

엔진회전수에 따라 가변되는 흡기소음의 주파수대역에 대한 정보를 저장하고 있고, 또 흡기소음의 주파수대역에 대응하여 레조네이터(10)가 그 흡기소음을 감쇄시킬 수 있는 감쇄주파수 특성을 가지도록 하는 가변네크(25~28)의 직경에 대한 정보를 저장하고 있다.

이에따라 ECU(40)는 엔진의 회전수가 감지되면, 그 엔진 회전수에 대응하여 흡기덕트(3)에서 발생하는 흡기소음의 주파수대역을 연산하고, 이 결과 얻어진 흡기소음의 주파수대역에 대응하는 감쇄주파수 특성을 가지도록 하기위한 가변네크(25~28)가 레조네이터(10)와 흡기덕트(3) 사이에 위치하도록 하는 것이다.

예를들어, 엔진이 저속으로 구동하게되면, 흡기덕트(3)에서 발생하는 흡기소음의 주파수 대역은 도 5 와같이 저주파수영역에서 흡기소음의 레벨이 커지게되는데, 이때 ECU(40)는 구동모터(30)를 정역회전시켜 작은 직경을 가지는 가변네크(25)가 흡기덕트(3)와 레조네이터(10)의 사이를 연결하도록 하여 상기 저주파수대역의 흡기소음을 감쇄시킬 수 있도로 하는 것이다.

상기와같이 작은 직경의 가변네크(25)가 흡기덕트(3)와 레조네이터(10)의 사이에 위치하게되면, 레조네이터(10)의 흡기소음 감쇄 주파수특성이 저주파수대역으로 맞춰지게되어 도 5 의 A부분과 같이 저주파수대역의 흡기소음이 감쇄되는 것이다.

또한 엔진이 고속으로 구동하게되면, 흡기덕트(3)에서 발생하는 흡기소음의 주파수대역은 도 6 과같이 고주파수영역에서 흡기소음의 레벨이 커지게되는데, 이때 ECU(40)는 구동모터를 정역회전시켜 큰 직경을 가지는 가변네크(28)가 흡기덕트(3)와 레조네이터(10)의 사이여 연결하도록 하여 고주파수대역의 흡기소음을 감쇄시킬 수 있도록 하는 것이다.

상기와같이 큰 직경의 가변네크(28)가 흡기덕트(3)와 레조네이터(10)의 사이에 위치하게되면 레조네이터(10)의 흡기소음 감쇄주파수특성이 고주파수대역으로 맞춰지게되어 도 6 의 B부분과 같이 고주파수대역의 흡기소음을 감쇄시키는 것이다.

이상에서 설명함 바와같이 본 발명은 서로 다른 직경을 가지는 다수의 가변네크(25~28)가 구비된 네크가변수단(20)을 흡기덕트(3)와 레조네이터(10)의 사이에 설치하고, 엔진 회전수에 따라 상기 네크가변수단(20)을 회전시켜 흡기소음의 주파수대역에 적절한 크기의 직경을 가지는 가변네크가 흡기덕트와 레조네이터(10)를 상호 연결하도록 하므로서, 엔진 회전수 가변에 따라 흡기소음이 가변될때 그에 신속히 대처하여 레조네이터의 네크부 직경을 가변시켜 여러가지 주파수대역의 흡기소음을 모두 감쇄시킬 수 있도록 한 것이다.

이상에서 설명한 바와같이 본 발명은 레조네이터와 흡기덕트의 사이에 서로 직경이 다른 다수의 가변네크가 회전가능하게 설치된 네크가변수단을 형성하고, 흡기소음의 주파수변화에 따라 상기 네크가변수단을 회전시켜 흡기소음의 주파수대역을 감쇄시킬 수 있는 적절한 직경의 가변네크가 레조네이터와 흡기덕트 사이를 연결하도록 하는 제어수단을 구성하므로서, 레조네이터의 부피증가 없이 다양한 주파수대역의 흡기소음을 효과적으로 감쇄시킬 수 있을 뿐만 아니라 엔진소음 감소 및 승객 편의성 향상의 효과를 기대할 수 있도록 한 가변 레조네이터를 제공하는 효과를 기대할 수 있다.

도 1 은 종래 레조네이터를 보인 도면.

도 2 는 종래 레조네이터를 상세히 보인 도면.

도 3 은 본 발명의 가변레조네이터를 보인 도면.

도 4 는 본 발명에 적용된 네크가변수단을 보인 평단면도.

도 5 와 도 6 은 엔진 회전수에 따라 흡기소음의 주파수대역이 가변되고, 또 그 가변된 주파수대역의 흡기소음을 본 발명을 이용하여 감쇄시킨 출력특성을 보인 파형도.

도 7 은 본 발명의 제어과정을 보인 플로우챠트.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

3 : 흡기덕트 10 : 레조네이터

20 : 네크가변수단 21 : 케이스

22 : 회전축 23,24 : 회전원판

25~28 : 가변네크 30 : 구동모터

31 : 모터실 40 : ECU

50 : 크랭크포지션센서 60 : 맵테이블

Claims (2)

1. 흡기덕트(3)를 통해 유입되는 흡기소음을 제거하기 위해 흡기덕트(3)의 도중에 일정크기의 레조네이터(10)가 형성되는 것에 있어서,

   레조네이터(10)와 흡기덕트(3) 사이에 고정설치되며, 그 상하단 일측의 동일한 위치에 상부홀(21a)과 하부홀(21b)이 각각 형성되는 케이스(21)와;

   상기 케이스(21)의 내부에 서로 다른 직경을 가지는 다수의 가변네크(25~28)와;

   상기한 다수의 가변네크들이 동시에 동작될 수 있도록 상기 가변네크(25~28)들의 양측 끝단을 각각 고정시키는 상부 회전판(23) 및 하부 회전판(24)과;

   구동모터(30)의 축과 연결되어 상기 상부 회전판(23)과 하부 회전판(24)의 중앙을 축결합한 채로 상기 케이스(21)의 중앙에 수직 설치되는 회전축(22)과;

   ECU(40)의 제어에 따라 정역회전하여 네크가변수단(20)을 회전시키는 구동모터(30)와;

   엔진의 회전수를 감지하여 ECU(40)에 공급하는 크랭크 포지션 센서(50)와;

   엔진 회전수에 따라 가변되는 흡기소음의 주파수대역에 대한 정보 및 해당 주파수대역의 흡기소음 감쇄에 적절한 크기의 직경을 갖는 가변네크(25~28) 선택을 위한 위치정보등을 저장하고 있는 맵 테이블(60)과;

   엔진 회전수에 따라 그에 합당한 직경의 가변네크(25~28)가 레조네이터(10)와 흡기덕트(3)를 상호 연결하도록 구동모터(30)를 정역회전시키는 ECU(40); 로 구성된 것을 특징으로 하는 가변 레조네이터.
2. 삭제