KR101578826B1 - 내연기관의 소음저감장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자동차의 엔진에서 발생하는 소음 및 역류하는 공기를 차단하기 위한 내연기관의 소음저감장치에 관한 것으로, 엔진으로 공기를 공급하는 흡기관 내에 설치되되, 전체적인 형상이 원통형으로 내부에 흡입공기 통로가 구성되어 있으며, 외측판이 절곡되어 요홈부와 요철부가 등 간격으로 배열된 구조로 이루어져 있고, 상기 요홈부와 요철부에는 다수의 타공홀이 형성되어, 엔진으로 이동한 흡입공기 중 역류하는 공기 및 소음을 요홈부와 요철부에 형성된 타공홀에서 이동하는 흡입공기를 통해 차단하도록 구성되어 있어, 흡기관 내에 배치되어 요홈부와 요철부에 형성된 타공홀에서 분사되는 흡입공기를 통해 흡기관 가장자리로 역류하는 공기 및 엔진에서 발생하는 소음을 차단하도록 작용할 수 있고, 간단한 구성으로 이루어져 있어 파손이 적고 제조단가가 낮으며, 협소한 흡기관 내에 설치함으로써 공간 확보가 가능한 내연기관의 소음저감장치를 제공한다.

Description

내연기관의 소음저감장치{A reducing noise Apparatus}
본 발명은 자동차의 엔진에서 발생하는 소음 및 역류하는 공기를 차단하기 위한 내연기관의 소음저감장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 흡기관 내에 배치되어 요홈부와 요철부에 형성된 타공홀에서 분사되는 흡입공기를 통해 흡기관 가장자리로 역류하는 공기 및 엔진에서 발생하는 소음을 차단하도록 작용할 수 있고, 간단한 구성으로 이루어져 있어 파손이 적고 제조단가가 낮으며, 협소한 흡기관 내에 설치함으로써 공간 확보가 가능한 내연기관의 소음저감장치에 관한 것이다.
일반적으로, 자동차는 엔진에서 연료와 공기를 일정 비율로 혼합하여 출력을 발생시켜 구동할 수 있도록 이루어져 있다.
특히, 상기 엔진에 공기를 공급하는 흡기장치는 도 1에서와 같이 외부 공기를 흡입하여 불순물을 제거하는 에어 클리너(A)와, 상기 에어 클리너(A)에 연결되어 엔진에 균일하게 공기를 분배하게 되는 흡기 매니폴드(M), 그리고 상기 에어 클리너(A)와 흡기 매니폴드(M)를 연결하기 위한 흡기관(1)으로 구성되어 있다.
따라서, 상기 흡기장치는 에어 클리너(A)에서 외부 공기를 흡입함과 동시에 이를 정화시키고, 이렇게 정화된 공기는 드로틀 밸브(T)와 서지탱크(S)를 통해 다수의 연소실에 균일한 공기를 분배할 수 있도록 작동하게 된다.
여기서, 상기 흡기장치는 엔진의 피스톤 구동에 따른 흡입력으로 외부 공기를 흡입하기 때문에 흡입되는 공기는 대단히 높은 고압으로 흡입된다.
한편, 상기 흡기장치는 엔진의 구동에 의해 발생하는 진동이 그대로 전달되어 소음이 발생하게 된다.
즉, 엔진의 피스톤 왕복운동에 따른 진동이나 흡, 배기 밸브의 동작에 따른 진동이 전달되어 소정의 주파수로 공진 현상에 따른 소음이 발생하게 된다.
또 하나의 진동은 서지탱크(S)에서 분배되는 공기는 다수의 피스톤의 구동에 따른 흡입력으로 흡입되기 때문에, 다수의 피스톤 중 어느 하나의 피스톤의 작동이 이루어져야만 흡입이 이루어지게 되는데, 이때에, 피스톤은 고속으로 작동하기 때문에 흡입되는 공기 중 일부가 역류되는 현상이 반복되어 서지탱크(S)에 잔존하는 공기량이 많아지게 되거나, 또는 각각의 피스톤의 작동주기 사이에 발생하는 시간 간격의 차이에 의해 피스톤으로 흡기관(1)을 통해 흡입되는 흡입 공기가 맥동현상이 발생하게 되어 진동이 발생할 수도 있게 된다.
따라서, 종래에는 레조네이터(R)를 설치해 공진 현상 및 맥동에 의한 진동을 감쇠시킬 수 있도록 구성된다.
상기와 같은 레조네이터를 형성한 종래의 기술로서는 한국 등록특허공보 제10-0213568호(1999.05.14.), 한국 등록특허공보 제10-0251174호(2000.01.10.), 한국 등록특허공보 제10-1179881호(2012. 08.30.) 등이 있다.
일반적인 엔진룸은 다수의 구성부품 들로 구성되어 있어 그 설치공간이 매우 협소하기 때문에, 상기와 같은 레조네이터를 장착하게 될 경우 별도의 공간을 확보하여야 하여 설계상의 문제점이 있었으며, 설치를 하더라도 소요비용이 높은 문제점이 있었다.
특히, 도 1에서의 레조네이터는 자동차의 주행 속도가 고속이 되어 흡기 소음의 역류 속도가 빨라지게 되면 흡기 소음이 레조네이터를 지나쳐 외부로 직접 배출되어 그 기능을 상실하기 때문에, 나열한 바와 같은 종래기술들에서는 이를 보완하기 위해 레조네이터의 구조 변경 또는 추가 구성요소들을 더 보완하도록 구성되어 있어, 이 또한 복잡한 엔진 룸 내부에 별도의 공간을 확보하여야만 하는 문제점이 발생하였다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 내연기관의 소음저감장치는 엔진으로 공기를 공급하는 흡기관 내에 설치되되, 전체적인 형상이 원통형으로 내부에 흡입공기 통로가 구성되어 있으며, 외측판이 절곡되어 요홈부와 요철부가 등 간격으로 배열된 구조로 이루어져 있고, 상기 요홈부와 요철부에는 다수의 타공홀이 형성되어, 엔진으로 이동한 흡입공기 중 역류하는 공기 및 소음을 요홈부와 요철부에 형성된 타공홀에서 이동하는 흡입공기를 통해 차단하도록 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 요홈부와 요철부는 다각형 단면형상, 반원형 단면형상, 사다리꼴 단면형상 중 어느 하나의 형상으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 요홈부는 요철부의 단면 면적보다 작게 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 타공홀은 원형형상, 다각형 형상 중 어느 하나의 형상으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명은 흡기관 내에 배치되어 요홈부와 요철부에 형성된 타공홀에서 분사되는 흡입공기를 통해 흡기관 가장자리로 역류하는 공기 및 엔진에서 발생하는 소음을 차단하도록 작용할 수 있다.
특히, 간단한 구성으로 이루어져 있어 파손이 적고 제조단가가 낮으며, 협소한 흡기관 내에 설치함으로써 공간 확보가 가능한 유용한 발명이다.
도 1은 일반적인 자동차용 흡기 장치를 도시한 블록도.
도 2는 본 발명에 따른 내연기관의 소음저감장치의 설치상태를 도시한 상태도.
도 3은 본 발명에 따른 내연기관의 소음저감장치를 도시한 사시도.
도 4는 도 3의 측면도.
도 5는 본 발명에 따른 공기흐름을 도시한 상태도.
이하, 첨부된 도면을 이용하여 본 발명의 구성을 더욱 상세하게 살펴보면 다음과 같다.
본 발명은 도 2에서와 같이 엔진(도면에 미도시)으로 흡입공기를 공급할 수 있는 흡기관(1)에 내에 설치되는 것이다.
이러한 본 발명의 구성을 상세히 살펴보면, 도 3 내지 도 4에서와 같이 외측판이 대략 원통형 형상으로 이루어져 있으며, 상, 하부는 관통된 구조로 이루어져 내부에 흡입되는 공기가 이동할 수 있는 흡입공기 통로(10)가 구성되어 있다.
또한, 상술한 외측판은 전체적인 형상이 원통형 형상으로 이루어지되, 일정한 형상으로 절곡되어 요홈부(30)와 요철부(40)가 반복적으로 구성된 구조로 이루어지게 된다.
즉, 외측판의 절곡에 의해 요홈부(30)의 요홈 상면(31)과 요철부(40)의 요철 상면(41) 및 요홈부(30)와 요철부(40)에 공용으로 존재하는 요홈 측면(32) 및 요철 측면(42)이 구성된다.
여기서, 상기 요홈부(30)는 도 3 내지 도 4에서는 대략 사다리꼴 형상으로 형성되고, 요철부(40)는 대략 사각형상으로 도시하였지만, 이에 한정되지 않고 다각형, 반원형, 사다리꼴 단면 형상 등 다양한 형상으로 형성할 수 있다.
또한, 본 발명은 전체적인 크기가 흡기관(1) 내에서 완전히 밀착 결합할 수 있거나 또는, 약간의 이격을 두고 형성할 수 있으며, 상기와 같이 약간의 이격을 두고 배치할 때에는 통상의 결합수단(도면에 미도시)을 이용하여 결합할 수 있다.
한편, 본 발명에서는 상술한 외측판에 원형 형상, 다각형 형상 중 어느 하나의 형상으로 이루어진 타공홀(h)이 구성되어 있다.
즉, 상기 외측판은 상술한 바와 같이 일정한 간격으로 절곡되어 있는 상태로 이루어져 있어, 요홈부(30)와 요철부(40)에 다수의 타공홀(h)이 형성된 구조로 이루어지게 된다.
특히, 본 발명에서는 가장자리에 형성된 요홈부(30)와 요철부(40)에 형성된 타공홀(h)에 의해 엔진에서 역류하는 소음 및 공기를 차단할 수 있도록 작용하는 바, 되도록 이면 요홈부(30)의 단면적 보다 요철부(40)의 단면적을 더 크게 형성하여 차단기능과 더불어 흡입공기의 이동량이 많아질 수 있도록 구성하는 것이 좋다.
상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 내연기관의 소음저감장치의 작용효과를 살펴보면 다음과 같다.
우선, 본 발명의 내연기관의 소음저감장치(50)는 흡기관(1) 내부에 삽입된 상태에서 엔진의 피스톤의 작동에 의해 흡입력이 발생해 흡기관(1) 내부로 공기가 흡입된다.
그러면, 본 발명의 내연기관의 소음저감장치(50)에 형성된 흡입공기 통로(10)와 요홈부(30), 요철부(40)에서도 공기가 흡입되어 엔진 방향으로 공기가 이동하게 되고, 이렇게 이동한 공기는 엔진으로 이동해 실린더의 작동에 의해 구동력이 발생하게 된다.
이때에, 상기 실린더는 고속으로 작동하기 때문에 일부의 흡입공기는 실린더로 유입되지 못하고 역류하는 공기가 발생하고, 또한, 상기와 같은 역류하는 공기로 인해 발생하는 맥동현상과 더불어, 엔진 룸의 밸브의 작동에 의한 진동과 실린더 작동에 의한 진동에 의해 발생하는 공진 현상 등으로 인해 발생하는 소음도 역류하여 흡기관(1)으로 이동이 이루어지게 된다.
특히, 상기와 같이 역류하는 공기 및 소음은 흡기관(1)으로 이동시 흡입공기 통로(10)로 이동하는 흡입공기와 충돌하여 흡기관(1)의 중앙 부분이 아닌 가장자리로 이동을 하게 된다.
한편, 본 발명은 상기와 같이 가장자리로 이동하는 역류하는 공기 및 소음을 요홈부(30) 및 요철부(40)에 형성되어 있는 타공홀(h)을 통해 요홈부(30)에서 발생하는 와류에 의해 정체된 흡입공기 및 요철부(40)에서 요홈부(30)로 이동하는 흡입공기를 이용해 차단시켜 소음차단 기능과 역류되는 공기 차단 및 이로 인한 맥동현상을 차단할 수 있도록 작용하게 된다.
이를 상세히 살펴보면,
상기에서 피스톤 작용에 의해 흡입되는 흡입공기는 흡입공기 통로(10) 및 흡입공기 통로(10)와 연결되어 있는 요철부(40)와 상기 요철부(40) 사이에 형성된 요홈부(30)에서도 이동이 이루어지게 된다.
이 중, 요홈부(30)와 요철부(40)로 이동하는 흡입공기는 요홈부(30)의 요홈 상면(31)과 요홈 측면(32) 및 요철부(40)의 요철 상면(41)과 요철 측면(42)에 형성되어 있는 타공홀(h)을 통해 요홈부(30)로 이동이 이루어지게 된다.
이는, 요철부(40)는 흡입공기 량이 많은 흡입공기 통로(10)와 연결되어 있기 때문에, 요철부(40) 보다 상대적으로 흡입공기 량이 적은 요홈부(30)로 공기가 이동하게 되는 것이다.
한편, 상기 요철부(40) 및 요홈부(30)에 형성되어 있는 타공홀(h)을 통해 요홈부(30)로 이동한 공기는 도 5에서와 같이 측면 및 하측에서 공기가 서로 뒤엉키게 되면서 요홈부(30)의 요홈 상면(31)과 요홈 측면(32)이 만나는 지점 및 요철부(40)의 요철 상면(41)과 요철 측면(42)이 만나는 지점에서 일정량의 와류가 발생하게 되고, 이렇게 발생하는 와류구간에서 흡입공기가 정체되어 일부의 흡입공기가 포집되는 효과가 발생하게 되면서 역류하는 공기가 흡기관(1)의 입구측으로 이동하는 것을 방지하여 연속적으로 흡입공기를 흡입할 수 있도록 함으로써 맥동현상을 방지할 수 있게 된다.
또한, 상기와 같이 흡입공기가 포집된 상태의 요홈부(30)로 이동할 수 있는 소음도 방지하는 역할을 수행하게 되는 것이다.
본 발명에서는 요홈부(30) 및 요철부(40)에 형성된 타공홀(h)을 통해 와류구간으로 요홈부(30)에서 흡기관(1)을 통해 이동하는 공기도 존재하기 때문에 와류구간의 체적이 확대됨으로써 역류하는 공기 및 소음을 차단할 수 있는 구간이 확대되는 효과를 얻을 수 있게 된다.
한편, 전술한 바와 같이 엔진에서 역류하는 공기 및 소음은 흡기관(1)의 가장자리를 통해 이동하는데, 이렇게 이동하는 공기는 요홈부(30) 뿐만 아니라, 요철부(40)를 통해서도 이동할 수 있다.
하지만, 본 발명에서는 요철부(40)에 다수의 타공홀(h)이 형성된 구조로 이루어져 있어, 역류하는 공기 및 소음이 요홈부(30)로 유도되기 때문에 요철부(40)에서도 역류하는 공기 및 소음을 차단할 수 있는 효과가 발생하게 된다.
특히, 본발명에서는 요홈부(30) 보다 요철부(40)의 체적이 더 크게 형성되어 있어, 흡기관(1)을 통해 이동하는 흡입공기의 량이 줄어드는 것을 최소화시키면서, 와류현상에 의해 정체된 구간을 통해 흡기관(1)으로 이동하는 흡입공기의 속도를 향상시킬 수 있는 효과도 더불어 얻을 수 있게 되는 것이다.
상술한 실시 예는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 대해 기재한 것이지만 본 발명은 이에 한정되지 않고 본 발명의 기술적인 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태로 변경하여 실시할 수 있음은 본 발명의 기술분야에 종사하는 통상의 기술자들에게 있어서 자명한 사항임을 명시한다.
1 : 흡기관
10 : 흡입공기 통로
30 : 요홈부 31 : 요홈 상면 32 : 요홈 측면
40 : 요철부 41 : 요철 상면 42 : 요철 상면
h : 타공홀
50 : 내연기관의 소음저감장치

Claims (4)

  1. 엔진으로 공기를 공급하는 흡기관(1) 내에 밀착되게 설치되되, 전체적인 형상이 원통형으로 내부에 흡입공기 통로(10)가 구성되어 있으며, 외측판이 절곡되어 요홈 상면(31)과 요홈 측면(32)으로 형성된 요홈부(30)와 요철 상면(41)과 요철 측면(42) 으로 형성된 요철부(40)가 다각형 단면형상으로 등 간격 배열된 구조로 이루어져 있고, 상기 요홈부(30)의 요홈 상면(31)과 요홈 측면(32) 및 요철부(40)의 요철 상면(41)과 요철 측면(42)에 다수의 타공홀(h)이 형성되어 있고 상기 요홈부(30)는 요철부의 단면 면적보다 작게 형성되어 있어, 상기 요홈부(30)와 요철부(40)로 이동하는 흡입공기는 요홈부(30)의 요홈 상면(31)과 요홈 측면(32) 및 요철부(40)의 요철 상면(41)과 요철 측면(42)에 형성되어 있는 타공홀(h)을 통해 요홈부(30)로 이동이 이루어지게 되며, 상기 요홈부(30)로 이동한 흡입공기는 상기 흡기관(1)의 측면 및 하측에서 공기가 서로 뒤엉키게 되면서 상기 요홈부(30)의 요홈 상면(31)과 요홈 측면(32)이 만나는 지점 및 요철부(40)의 요철 상면(41)과 요철 측면(42)이 만나는 지점에서 일정량의 와류가 발생하도록 하고, 상기 와류구간에서 흡입공기가 정체되어 일부의 흡입공기가 포집되어 와류구간의 체적이 확대됨으로써 역류하는 공기가 흡기관(1)의 입구측으로 이동하는 것을 방지하여 연속적으로 흡입공기를 흡입할 수 있도록 함으로써 엔진으로 이동한 흡입공기 중 역류하는 공기 및 소음을 차단하도록 구성된 것에 특징이 있는 내연기관의 소음저감장치.
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