KR101861882B1

KR101861882B1 - 능동 소음 제어 시스템과 조합된 배기 밸브

Info

Publication number: KR101861882B1
Application number: KR1020137016963A
Authority: KR
Inventors: 퀸 에이브람; 제임스 이건
Original assignee: 포레시아 이미션스 컨트롤 테크놀로지스, 유에스에이, 엘엘씨
Priority date: 2010-12-01
Filing date: 2011-10-25
Publication date: 2018-05-28
Also published as: KR20130129394A; US20130233642A1; DE112011103989T5; WO2012074625A1; JP2013545024A; US8857561B2; CN103270261A; CN103270261B

Abstract

차량의 배기 시스템은, 엔진에서 배기 출구에 이르는 배기 통로를 형성하는 적어도 하나의 배기 구성요소를 포함한다. 능동 소음 감쇠 구성요소는 배기 구성요소와 연관된다. 밸브가 엔진의 하류 그리고 능동 소음 감쇠 구성요소의 하류에서 배기 구성요소에 위치 설정된다. 밸브와 능동 소음 감쇠 구성요소는 서로 협동하여 배기 시스템에 의해 생성되는 소음을 제어한다.

Description

능동 소음 제어 시스템과 조합된 배기 밸브{EXHAUST VALVE COMBINED WITH ACTIVE NOISE CONTROL SYSTEM}

관련출원

본 출원은 2010년 12월 1일자로 출원된 미국 가출원 제61/418,502호에 대한 우선권을 주장한다.

기술분야

본 발명은 일반적으로 능동 소음 제어 시스템(active noise control system)을 구비하는 차량의 배기 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 저주파 소음의 감소를 향상시키기 위해 밸브를 능동 소음 제어 시스템과 조합한 배기 시스템에 관한 것이다.

능동 소음 제어 시스템은 배기 시스템에 의해 생성되는 음향의 레벨을 제어하는 다수의 차량의 배기 시스템에서 사용된다. 매우 낮은 주파수의 높은 레벨의 음향을 제어하는 데 있어서 소음 감쇠의 난점이 발생한다. 이러한 조합은, 배기 음향을 효과적으로 줄이거나 상쇄하기 위해 매우 큰 소음 상쇄 드라이버를 필요로 한다. 이는 불리하게도, 비용과 중량을 증가시킬 뿐만 아니라 상당한 양의 패키징 공간을 요구한다.

차량의 배기 시스템은 배기 밸브와 능동 소음 제어 구성요소 또는 시스템의 조합을 이용하여 배기 시스템에 의해 생성된 소음을 제어한다.

일례에서, 차량의 배기 시스템은, 엔진에서 배기 출구에 이르는 배기 통로를 형성하는 적어도 하나의 배기 구성요소를 포함한다. 능동 소음 감쇠 구성요소는 배기 구성요소와 연관된다. 엔진의 하류 그리고 능동 소음 감쇠 구성요소의 상류에서 배기 구성요소에 밸브가 위치 설정된다.

일례에서, 밸브는 컨트롤러에 의해 밸브체를 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 이동시키도록 능동적으로 제어된다.

다른 예에서, 밸브는 그 개방 동작이 오로지 배기 가스 흐름 압력에 의해서만 제어되는 수동 밸브이다.

일례에서, 능동 소음 감쇠 구성요소는 출력이 제어기에 의해 제어되는 스피커를 포함한다.

본 발명의 이들 피쳐(feature) 및 다른 피쳐는 이하의 명세서 및 도면으로부터 가장 잘 이해될 것이고, 도면에 관한 간략한 설명이 후속한다.

도 1은 본 발명을 포함하는 차량의 배기 시스템의 개략도이다.
도 2는 능동 소음 감쇠 시스템의 일례에 관한 개략도이다.
도 3은 수동 밸브 조립체의 개략도이다.
도 4는 능동 제어형 밸브 조립체의 개략도이다.

차량의 배기 시스템(10)은 배기 가스 통로(14)를 형성하는 배기 구성요소(12)를 포함하며, 배기 가스 통로는 엔진(16)에서부터, 예컨대 배기관에 있는 배기 출구(18)로 연장된다. 배기 구성요소(12)는, 서로 연결되고, 다른 배기 시스템 구성요소에 연결되어 배기 가스 통로(14)를 형성하는 하나 이상의 배기 튜브 또는 배기 파이프로 이루어진다.

능동 소음 제어 구성요소 또는 시스템(20)은 배기 구성요소(12)와 연관된다. 소정 구성에서, 하나 이상의 선택적 배기 구성요소(22)가 능동 소음 제어 세스템(20)의 상류에서 배기 구성요소(12)에 위치 설정될 수 있다. 추가로 또는 선택적으로, 하나 이상의 배기 구성요소(24)가 능동 소음 제어 시스템(20)의 하류에서 배기 구성요소(12)에 위치 설정될 수 있다. 이들 배기 구성요소(22, 24)는, 예컨대 소음기, 공명기, 컨버터 등을 포함할 수 있다.

밸브(30)가 엔진(16)의 하류 그리고 능동 소음 제어 시스템(20)의 상류의 위치에서 배기 구성요소(12) 내에 위치 설정된다. 밸브(30)는 배기 가스 전부가 출구(18)를 빠져나가기 전에 밸브(30)를 반드시 통과하도록 배기 튜브 내에 비우회 구성으로서(in a non-bypass configuration) 위치 설정된다. 배기 시스템 구성요소들은 엔진(16)과 밸브(30) 사이 및/또는 밸브(30)와 능동 소음 제어 세스템(20) 사이에 위치될 수도 있고, 그렇지 않을 수도 있다. 밸브(30)와 능동 소음 제어 시스템(20)은 서로 협동하여 배기 시스템(10)에 의해 생성된 소음을 제어한다.

임의의 유형의 능동 소음 제어 시스템(20)이 차량의 배기 시스템(10) 내에서 사용될 수 있지만, 능동 소음 제어 시스템(20)은 능동 음향 상쇄 및/또는 음향 증대를 제공할 수 있어야만 한다. 도 2에 도시한 일례에서, 능동 소음 제어 시스템(20)은 스피커(32)와 제어기(34)를 포함한다. 능동 소음 제어 시스템(20)은 선택적으로 하나 이상의 센서(36) 및/또는 배기 또는 음향 특성을 제어기(34)에 전송하는 마이크로폰(38)을 포함할 수 있다. 제어기(34)는 이때, 스피커(32)가 알려진 바와 같이 배기 시스템에서 생성된 소음을 상쇄하는 위상이 다른 음향(out of phase sound)을 생성하도록 하는 제어 신호(40)를 생성한다.

능동 소음 제어 시스템(20)을 배기 구성요소(12) 내에 위치하는 밸브(30)와 조합하는 것에 의해, 능동 소음 제어 시스템(20)의 전체 사이즈가 매우 소형으로 하는 것이 허용된다. 더욱이, 사이즈를 줄이는 것에 의해, 능동 소음 제어 시스템(20)에 동력을 공급하는 데 필요한 에너지가 현저히 감소될 수 있다.

밸브(30)는 배기 튜브 구성요소(12) 내에 위치 설정된 밸브체(50)로 이루어진다. 일례에서, 밸브(30)는 (도 3에 도시한 바와 같이) 통로의 상당 부분이 밸브체(50)에 의해 차단되는 폐쇄 위치와 (점선으로 도시한) 개방 위치 사이의 다양한 위치를 통과하여 이동 가능한 수동 밸브를 포함한다. 밸브체(50)는 통상적으로 탄성 부재(52)에 의해 폐쇄 위치로 편향된다. 개방 위치를 향한 밸브체(50)의 이동은 오로지 밸브체(50)의 상류 페이스(54)에 대하여 배기 가스 흐름(F)에 의해 인가되는 압력에만 좌우된다. 배기 가스 흐름(F)의 압력이 탄성 부재(52)의 편향력을 극복하기에 충분할 만큼 증가할 때, 밸브체(50)는 개방 위치로 이동될 수 있다. 수동 밸브의 일례가, 본 발명의 소유자에게 양도되고 참고에 의해 여기에 포함되는 미국 특허 제7,628,250호에 설명되어 있다.

도 4에 도시한 다른 예에서, 밸브(30)는 능동 제어형 밸브를 포함하는데, 이 능동 제어형 밸브는 제어기(60)에 의해 개방 위치(점선)와 폐쇄 위치 사이의 다양한 위치를 통과하도록 이동할 수 있다. 능동 제어형 밸브는, 제어기(60)에 의해 생성되는 제어 신호에 응답하여 다양한 위치로 이동되거나 다양한 위치에 유지되는 밸브체(62)를 포함한다. 수동 밸브와 비교했을 시에 능동 제어형 밸브에 있어서의 단점은 증가된 중량 및 사이즈뿐만 아니라 더 높은 비용을 포함한다.

배기 시스템(10) 내에서 능동 소음 상쇄부 상류에 밸브(30)를 구현하는 것에 의해, 배기에 의해 생성되는 저주파 범위의 음향이 실질적으로 감소될 것이다. 이는 고주파 소음 감쇠가, 상쇄되는 능동 소음에 의해 처리되도록 한다. 더 낮은 주파수 소음은 밸브에 의해 처리되기 때문에, 능동 소음 제어 시스템은 소음을 상쇄하기 위해 "드라이버", 예컨대 스피커를 사용하며, 능동 소음 제어 시스템은 더 작고, 더 경량이며, 비용이 덜 비싸고, 모든 범위의 소음이 능동 소음 제어 시스템에 의해 처리되는 구성과 비교하여 더 적은 에너지를 요구한다.

본 발명의 실시예를 개시하였지만, 당업자라면 소정 수정이 본 발명의 범위 내에 있다는 것을 인지할 것이다. 이러한 이유로, 후속하는 청구범위가 본 발명의 실제 범위와 내용을 결정하는 것으로 검토되어야만 한다.

Claims

차량의 배기 시스템으로서.
엔진에서 배기 출구에 이르는 배기 통로를 형성하는 적어도 하나의 배기 구성요소;
상기 적어도 하나의 배기 구성요소와 연관되는 능동 소음 감쇠(active noise attenuation) 구성요소; 및
엔진의 하류 그리고 능동 소음 감쇠 구성요소의 상류에서 적어도 하나의 배기 구성요소 내에 위치 설정되는 밸브
를 포함하고,
상기 밸브는 비우회 구성이며(in a non-bypass configuration),
상기 밸브는 배기 시스템에 의해 생성되는 저주파 소음을 감소시키고, 상기 능동 소음 감쇠 구성요소는 배기 시스템에 의해 생성되는 고주파 소음을 감쇠시키는 것인 차량의 배기 시스템.
제1항에 있어서, 상기 밸브는 수동 밸브를 포함하는 것인 차량의 배기 시스템.
제2항에 있어서, 상기 수동 밸브는 폐쇄 위치로 탄성적으로 편향되고, 개방 위치 측으로의 상기 수동 밸브의 개방 이동은 오로지 배기 가스 흐름에 의해서만 제어되는 것인 차량의 배기 시스템.
제1항에 있어서, 상기 밸브는 제어 신호에 응답하는 능동 제어형 밸브를 포함하는 것인 차량의 배기 시스템.
제1항에 있어서, 상기 능동 소음 감쇠 구성요소는 제어기 및 스피커를 포함하는 것인 차량의 배기 시스템.
제5항에 있어서, 상기 스피커는, 제어기에 의해 생성된 제어 신호에 응답하여, 배기 시스템에 의해 생성된 소음을 상쇄하도록 위상이 다른 소음(out of phase noise)을 생성하는 것인 차량의 배기 시스템
제1항에 있어서, 상기 밸브의 상류에 위치 설정되는 소음기를 더 포함하는 차량의 배기 시스템.
제1항에 있어서, 상기 능동 소음 감쇠 구성요소의 하류에 위치 설정되는 소음기를 더 포함하는 차량의 배기 시스템.
삭제
제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 배기 구성요소는 배기 튜브를 포함하는 것인 차량의 배기 시스템.
제10항에 있어서, 상기 밸브는 모든 배기 가스가 반드시 상기 밸브를 통과하도록 배기 튜브 내에 비우회 구성으로서 위치 설정되고, 상기 차량의 배기 시스템은 밸브의 상류에 위치 설정되는 제1 추가 배기 구성 요소 및 밸브의 하류에 위치 설정되는 제2 추가 배기 구성요소를 더 포함하는 것인 차량의 배기 시스템.
차량의 배기 시스템으로서.
엔진에서 배기 출구로 배기 가스를 안내하는 배기 통로를 형성하는 배기 튜브;
상기 배기 튜브와 연관되는 능동 소음 감쇠 구성요소; 및
엔진의 하류 그리고 능동 소음 감쇠 구성요소의 상류에서 배기 튜브 내에 위치 설정되는 밸브
를 포함하고, 상기 밸브는 배기 시스템에 의해 생성되는 저주파 소음을 감쇠시키도록 구성되고, 상기 능동 소음 감쇠 구성요소는 배기 시스템에 의해 생성되는 고주파 소음을 감쇠시키도록 구성되는 것인 차량의 배기 시스템.
제10항에 있어서, 상기 능동 소음 감쇠 구성요소는 제어기 및 스피커를 포함하고, 상기 능동 소음 감쇠 구성요소는 센서 및 배기 또는 음향 특성을 제어기에 전송하는 마이크로폰 중 적어도 하나를 포함하며, 상기 스피커는 제어기에 의해 생성된 제어 신호에 응답하여, 배기 시스템에 의해 생성된 소음을 상쇄하도록 위상이 다른 소음을 생성하는 것인 차량의 배기 시스템.
제13항에 있어서, 상기 밸브는 제어 신호에 응답하여 능동 제어되는 밸브를 포함하는 것인 차량의 배기 시스템.
제13항에 있어서, 상기 밸브는 폐쇄 위치로 탄성적으로 편향되는 수동 밸브를 포함하고, 개방 위치 측으로의 상기 수동 밸브의 개방 이동은 오로지 배기 가스 흐름 압력에 의해서만 제어되며, 상기 수동 밸브는 비우회 구성에서 배기 튜브 내에 위치 설정되고, 상기 차량의 배기 시스템은 밸브의 상류에 위치 설정되는 제1 추가 배기 구성요소와 밸브의 하류에 위치 설정되는 제2 추가 배기 구성요소를 포함하는 것인 차량의 배기 시스템.
차량의 배기 시스템에 의해 생성되는 소음을 제어하는 소음 제어 방법으로서,
(a) 엔진에서부터 배기 출구로 연장되는 배기 가스 통로를 형성하는 배기 구성요소를 마련하는 단계;
(b) 능동 소음 제어 시스템을 배기 구성요소와 연관시키는 단계; 및
(c) 밸브와 능동 소음 제어 시스템이 서로 협동하여 차량의 배기 시스템에 의해 생성된 소음을 제어하도록, 엔진의 하류 그리고 능동 소음 제어 시스템의 상류에 밸브를 위치 설정하는 단계
를 포함하고,
상기 밸브는 배기 시스템에 의해 생성되는 저주파 소음을 감소시키고, 상기 능동 소음 감쇠 구성요소는 배기 시스템에 의해 생성되는 고주파 소음을 감쇠시키는 것인 소음 제어 방법.
제16항에 있어서, 상기 밸브는 폐쇄 위치로 탄성적으로 편향되고, 상기 소음 제어 방법은 오로지 밸브에 인가되는 편향력을 극복하기에 충분한 배기 가스 흐름 압력에 응답하여 밸브를 개방 위치를 향해 이동시키는 단계를 더 포함하는 것인 소음 제어 방법.
제16항에 있어서, 상기 밸브의 이동을 능동 제어하는 단계를 더 포함하는 소음 제어 방법.
제16항에 있어서, 상기 능동 소음 제어 시스템은 적어도 스피커 및 제어기를 포함하고, 상기 소음 제어 방법은 제어기에 의해 생성된 제어 신호에 응답하여 배기 시스템에 의해 생성된 소음을 상쇄하도록 스피커를 사용하여 위상이 다른 소음을 생성하는 단계를 더 포함하는 것인 소음 제어 방법.
제16항에 있어서, 밸브로 저주파 소음을 감쇠시키고, 능동 소음 제어 시스템으로 고주파 소음을 감쇠시키는 단계를 더 포함하는 소음 제어 방법.