KR100966410B1 - 자동차 흡기계의 흡기 소음 저감 구조 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 전체 엔진 회전수 구간에서 소음을 효과적으로 제거할 수 있으면서도 구조가 간단하고 차체의 무게와 설비 비용이 적게 드는 자동차 흡기계의 흡기 소음 저감 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명의 자동차 흡기계의 흡기 소음 저감 구조는, 에어 클리너(20)에 인접한 흡기 호스(30)의 중간에 흡기 호스(30)의 상류측과 하류측의 일부 구간을 연통 연결하는 하나 이상의 U-자 관(40)이 설치되고, 상기 U-자 관(40)에 인접한 어느 하나 이상의 지점에, 흡기 호스(30)의 일측으로부터 연장되고 그의 선단부는 막힌 형태의 폐단관(50)이 설치되며, 상기 U-자 관(40)과 상기 폐단관(50)은 각각 다른 대역의 소음 주파수를 소멸시킬 수 있는 물리적 치수, 형상 및 모양을 부여하여 조율되어 있는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 공명기가 U-자관 및 폐단관과 같이 단순한 관 형태로 이루어지고, 각각의 관들이 서로 다른 대역의 주파수 특성에 알맞게 조율되어 전체 엔진 회전수 구간에서 소음을 효과적으로 제거할 수 있기 때문에, 구조가 간단하고 공명기의 물리적 치수의 조절을 위한 장치를 추가할 필요가 없으며 무게와 설비 비용이 적게 드는 자동차 흡기계가 구현된다.
흡기, 소음, 공명기, U-자 관, 폐단관

Description

자동차 흡기계의 흡기 소음 저감 구조{Intake noise reduction structure for intake system of automobile}
본 발명은 자동차 흡기계의 소음 저감 구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 단순한 구조에 의해 넓은 운전 영역에 걸쳐 흡기 소음을 저감할 수 있도록 한 자동차 흡기계의 흡기 소음 저감 구조에 관한 것이다.
자동차의 흡기계에 있어서의 흡기 소음은 흡기 밸브의 주기적인 개폐에 따라 유발되는 흡기 맥동 등에 의해 발생하게 된다. 이러한 소음은 그 자체로서 탑승자의 귀에 거슬릴 뿐만 아니라 차체와 차실에 전달되어 부밍(booming) 소음의 원인이 된다. 특히 과급기인 터보차저를 작용한 엔진에서는 가속 구간에서 특히 고주파의 소음을 발생하게 된다.
이러한 흡기 소음을 저감시키기 위한 장치로서는 주로 헬름홀츠 공명기(Helmholtz resonator)가 사용되는데, 이러한 공명기는 그의 물리적 구조 즉, 목부 단면적, 목부 길이, 몸통부 체적에 의해 공명 주파수가 단일한 형태로 고정되어 있어서 주로 중·고속 영역에서의 가장 큰 소음만을 목표 주파수로 하여 조율해 두기 때문에 전체 엔진 회전수 구간에서의 소음에 효과적으로 대응하기가 어렵다. 따 라서 최근에는 엔진 회전수 구간에 따라 공명기의 목부 길이나 입구의 단면적을 자동으로 조절하는 형태(예를 들어, 대한민국 공개특허 제10-2006-0116275호 공보, 공개특허 제10-2007-0080702호 공보, 등록특허 제10-0599295호 공보 등)와, 몸통의 체적을 자동으로 조절하는 형태(예를 들어, 대한민국 공개특허 제10-2007-0037818호 공보, 공개특허 제10-1999-0049960호 공보 등) 등이 제안되고 있다.
그러나 상기한 종래의 공명기들은 목부의 길이나 몸통의 체적 변화를 위해 복잡한 기구적 구조와 제어 시스템을 추가로 갖추어야 함으로써 비용이 추가로 발생하게 된다.
또한, 이러한 공명기들은 공명 조절 기구의 구현을 위해 금속 재질로 만들어지기 때문에 차체의 무게와 설비 비용을 증가시키게 된다. 또한, 터보 차저 장착 엔진에서는 주로 터보 차저와 스로틀 바디 사이에 설치되어 공명기가 엔진의 열을 쉽게 받을 수 있으므로 주로 스틸 재로 구현되기 때문에 차체 무게와 설비 비용을 증가시키게 된다.
따라서 본 발명은, 전체 엔진 회전수 구간에서 소음을 효과적으로 제거할 수 있으면서도 구조가 간단하고 차체의 무게와 설비 비용이 적게 드는 자동차 흡기계의 흡기 소음 저감 구조를 제공하는 것에 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 자동차 흡기계의 흡기 소음 저감 구조는, 외기를 흡입하는 흡기 덕트와, 상기 흡기 덕트에 취입구가 연결되는 에어 클리너와, 상기 에어 클리너의 토출구를 스로틀 바디와 연결하는 흡기 호스를 포함하는 자동차의 엔진의 흡기계의 흡기 소음을 저감하기 위한 구조로서, 상기 에어 클리너에 인접한 상기 흡기 호스의 중간에 흡기 호스의 상류측과 하류측의 일부 구간을 연통 연결하는 하나 이상의 U-자 관이 설치되고, 상기 U-자 관에 인접한 어느 하나 이상의 지점에, 흡기 호스의 일측으로부터 연장되고 그의 선단부는 막힌 형태의 폐단관이 설치되어, 상기 U-자 관과 상기 폐단관은 각각 다른 대역의 소음 주파수를 소멸시킬 수 있는 물리적 치수, 형상 및 모양을 부여하여 조율되어 있는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 폐단관은 상기 흡기 호스의 적어도 2개소에 설치되고, 각 폐단관은 서로 다른 대역의 소음 주파수를 소멸시킬 수 있도록 서로 다른 물리적 치수로 이루어지거나, 서로 다른 형상 및 모양으로 이루어지거나, 서로 다른 물리적 치수, 형상 및 모양으로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 U-자관 및 폐단관은 플라스틱 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 U-자 관과 상기 폐단관은 상기 에어 클리너와 터보 차저 사이에 있는 흡기 호스에 설치되는 것이 바람직하다.
본 발명의 자동차 흡기계의 흡기 소음 저감 구조에 의하면, 공명기가 U-자관 및 폐단관과 같이 단순한 관 형태로 이루어져 구조가 간단해지고 비용이 적게 들며, 각각의 관들이 서로 다른 대역의 주파수 특성에 알맞게 조율되기 때문에 전체 엔진 회전수 구간에서 소음을 효과적으로 제거할 수 있으며, 그러면서도 물리적 치수의 조절을 위한 장치를 추가할 필요가 없고 플라스틱으로 이루어지므로 차체의 무게 부담이 덜하고 설비 비용이 적게 든다.
이하, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 자동차 흡기계의 소음 저감 구조의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1 내지 도 3은 본 발명에 따른 흡기계의 공명기 설치 구조를 나타내는 것으로서, 도 1에는 사시도가 도시되어 있고, 도 2에는 도 1의 위에서 바라본 단면도가 도시되어 있으며, 도 3에는 도 1의 뒤쪽에서 바라본 단면도가 도시되어 있다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 자동차의 흡기계는, 외기를 흡입하는 흡기 덕트(10)와, 상기 흡기 덕트(10)에 취입구(21)가 연결되는 에어 클리너(20)와, 상기 에어 클리너(20)의 토출구를 엔진 측의 스로틀 바디(도시하지 않음)에 연 결하는 흡기 호스(30)를 포함한다.
본 발명은, 이와 같은 자동차 엔진의 흡기계에 있어서, 상기 에어 클리너(20)에 인접한 상기 흡기 호스(30)의 중간에 흡기 호스(30)의 상류측과 하류측의 일부 구간을 연통 연결하는 하나 이상의 U-자 관(40)이 설치되고, 상기 U-자 관(40)에 인접한 어느 하나 이상의 지점에, 흡기 호스(30)의 일측으로부터 연장되고 그의 선단부가 막혀 있는 형태의 폐단관(閉端官)(50)이 설치된 구조로 이루어진다.
상기 U-자 관(40)과 폐단관(50)은 서로 다른 대역의 소음 주파수를 소멸시키기 위한 물리적 치수와 형상 및 방향으로 설정된다.
상기 U-자 관(40)의 설치에 있어서 '상류측'이라 함은 외기가 처음 흡입되는 입구에 가까운 부분 예를 들어, 흡기 덕트(10) 방향을 말하고, '하류측'이라 함은 엔진에 가까운 부분 즉, 스로틀 바디 및 엔진에 가까운 부분을 말한다. 따라서, 상류측과 하류측을 연통한다는 것은 흡기 호스(30)의 길이 방향의 두 지점을 연통한다는 것과 동일하다.
상기 폐단관(50)은 상기 흡기 호스(30)의 하나의 지점 이상에 즉, 서로 다른 지점에 하나 이상 배치된다. 폐단관(50)이라 함은 흡기 호스(30) 쪽으로는 연통하고 있고 선단부는 막혀 있는 형태를 말한다. 본 실시예에서는 2개의 폐단관(50a)(50b)을 구비한 형태를 예로 들었지만, 목표로 하는 소음 주파수 대역에 대응하여 하나 또는 3개 이상을 설치할 수도 있다. 개수가 늘어날수록 주파수 대역을 세분화할 수 있으므로 소음 저감에 더욱 유리해진다.
상기한 U-자 관(40)과 폐단관(50)은 각각 다른 대역의 소음 주파수를 소멸시킬 수 있는 물리적 치수와 형상 및 모양을 부여하여 조율(Tuning) 된다. 즉, U-자 관(40)은 길이, 지름, 굴곡 정도, 단면 모양, 내면 형태 등을 변경하면서 조율하여 목표하는 주파수 대역에 알맞은 하나의 형태를 선정한다. 마찬가지로, 폐단관(50)은 길이, 지름, 단면 모양, 굴곡 정도, 굴곡 방향, 내면 형태 등을 변경하면서 조율하여 목표하는 주파수 대역에 알맞은 하나의 형태로 선정한다. 예를 들어 U-관(40)은 통상의 주행 구간인 2000rpm ~ 3500rpm 구간에서의 최대 소음을 줄일 수 있도록 조율하여 그때의 물리적 치수, 형상 및 모양을 가지도록 하고, 폐단관(50)은 3500rpm 이상의 중, 고속 구간에서 최대 소음을 줄일 수 있도록 조율하여 그때의 물리적 치수와 형상 및 모양을 가지도록 한다. 도면에 도시된 실시예와 같이, 폐단관(50)을 2개 설치할 경우, 하나의 폐단관(50a)은 1000rpm ~ 2000rpm의 저속 구간에서의 최대 소음 감소 목표로 하고, 나머지 하나의 폐단관(50b)은 3500rpm 이상의 고속 구간에서의 최대 소음 감소를 목표로 한, 물리적 치수, 형상 및 모양을 가지도록 한다.
즉, 상기 폐단관(50)을 2개 이상 설치할 경우에는, 각각의 폐단관(50)은 그의 물리적 치수를 상이하게 설정할 수 있고, 그렇지 않으면 형상 및 모양을 상이하게 설정할 수 있으며, 또한 그렇지 않으면 물리적 치수와 형상, 모양 모두를 상이하게 설정할 수 있다. 바꾸어 말하면, 물리적 치수, 형상, 모양을 결정하는 어느 하나 이상의 인자(factor)를 다르게 설정한다는 것이다. 도면에 도시된 예에서는 2개의 폐단관(50a)(50a)은 서로 길이가 다르고, 굴곡 방향도 다르게 설정되어 있다.
상기한 상기 U-자관(40) 및 폐단관(50)은 모두 상기 흡기 호스(30)와 같은 플라스틱 재질로 이루어지는 것이 바람직하다. 그렇게 하면, 무게를 줄일 수 있고, 설비 비용도 절감할 수 있다.
또한, 터보 차저가 장착된 자동차의 경우에 있어서는, 상기 U-자관(40) 및 폐단관(50)은, 엔진으로부터 멀리 떨어져서 엔진의 열 영향을 덜 받는 위치가 되는, 터보 차저(즉, 터빈)(도시하지 않음)의 상류측 즉, 에어 클리너와 터보 차저 사이의 흡기 호스(30)에 설치하는 것이 바람직하다. 터보 차저로부터는 인터쿨러가 설치되고, 인터쿨러로부터는 스로틀 바디가 설치되며, 스로틀 바디는 흡기 다기관에 설치된다.
본 발명의 자동차 흡기계의 흡기 소음 저감 구조에 의하면, 공명기가 U-자관 및 폐단관과 같이 단순한 관 형태로 이루어져 구조가 간단해지고 설비 비용이 적게 드는 자동차 흡기계를 구현할 수 있다.
또한, 각각의 관들이 서로 다른 대역의 주파수 특성에 알맞게 조율되기 때문에 전체 엔진 회전수 구간에서 소음을 효과적으로 제거할 수 있으며, 그러면서도 물리적 치수의 조절을 위한 장치를 추가할 필요가 없고 플라스틱으로 이루어지므로 차체의 무게 부담이 덜하고 설비 비용이 적게 드는 자동차의 흡기계를 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 흡기계의 공명기 설치 구조를 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1의 위에서 바라본 단면도이다.
도 3은 도 1의 뒤쪽에서 바라본 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10: 흡기 덕트 20: 에어 클리너
21: 취입구 22: 토출구
30: 흡기 호스 40: U-자 관
50: 폐단관

Claims (4)

  1. 삭제
  2. 외기를 흡입하는 흡기 덕트(10)와, 상기 흡기 덕트(10)에 취입구(21)가 연결되는 에어 클리너(20)와, 상기 에어 클리너(20)의 토출구(22)를 스로틀 바디와 연결하는 흡기 호스(30)를 포함하는 자동차의 엔진의 흡기계에서 흡기 소음을 저감하기 위한 구조로서,
    상기 에어 클리너(20)에 인접한 상기 흡기 호스(30)의 중간에 흡기 호스(30)의 상류측과 하류측의 일부 구간을 연통 연결하는 하나 이상의 U-자 관(40)이 설치되고,
    상기 U-자 관(40)에 인접한 어느 하나 이상의 지점에, 흡기 호스(30)의 일측으로부터 연장되고 그의 선단부는 막힌 형태의 폐단관(50)이 설치되며,
    상기 U-자 관(40)과 상기 폐단관(50)은 각각 다른 대역의 소음 주파수를 소멸시킬 수 있는 물리적 치수, 형상 및 모양을 부여하여 조율되고,
    상기 폐단관(50)은 상기 흡기 호스(30)의 2개소 이상에 설치되며, 2개소 이상에 설치되는 각 폐단관(50)은 서로 다른 대역의 소음 주파수를 소멸시킬 수 있도록 각각의 물리적 치수, 형상, 모양을 결정하는 인자 중 어느 하나 이상의 인자가 다르게 설정되는 것을 특징으로 하는 자동차 흡기계의 흡기 소음 저감 구조.
  3. 삭제
  4. 제2항에 있어서,
    상기 U-자 관(40)과 상기 폐단관(50)은 에어 클리너(20)와 터보 차저 사이에 있는 흡기 호스(30) 상에 설치되는 것을 특징으로 하는 자동차 흡기계의 흡기 소음 저감 구조.
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