KR19990006829A - 능동적 잡음 감쇠 시스템 - Google Patents

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Abstract

공기 유도 덕트용 특히 내연 엔진용 잡음 감쇠 시스템으로서, 이는 공기 유입구의 평면에 위치하도록 공기 유입 덕트 내에 장착된, 외부로 향하는 확성기를 포함한다. 에러 마이크로폰(그리고 또한 선택적으로 감지 마이크로폰)으로부터의 신호는 신호 제어기에서 처리되고, 출력 구동기는 소거 음계가 생성되도록 확성기를 구동하는 데 사용되며, 이는 공기 유입으로부터 방사되는 잡음을 감쇠시킨다. 확성기는 환상 흐름 통로를 형성하는 유선형 구조체에 장착되며, 필터 링이 환상 공간 내에 삽입된다.

Description

능동적 잡음 감쇠 시스템
본 발명은 내연 엔진에 관한 공기 유도 시스템용 잡음 감소에 관한 것이다. 엔진 잡음의 일부는 공기 유도 시스템을 통해 되돌아 가며, 최근에 자동차 엔진의 공기 유도 시스템에 잡음 감쇠 장치가 포함되어 왔다. 그러한 장치는 유도 시스템 내 공기 흐름 덕트에 연결된 팽창실과 헬름홀츠 공진실과 같은 수동장치를 포함하여 왔다.
반잡음 생성기를 포함하는 능동적 장치가 1995년 8월 29일에 발행된 미국 특허번호 5,446,790에 흡입 음향 제어 장치(Intake Sound Control Apparatus)로 서술된 바와 같이 제안되었다. 1995년 11월 30일에 출원되어 동시 계루 중인 미국특허 출원번호 08/565,738의 엔진 잡음을 감소시키는 시스템 및 방법(System and Method for Reducing Engine Noise)은 공기 유도 시스템 덕트 내의 치밀하고 효율적인 확성기 패키징을 개시하고 있으며, 확성기는 공기 흐름 통로 내 잡음을 감지하도록 위치된 마이크로폰으로부터 수신되고 증폭되고 위상 시프트된 신호에 의해 구동된다.
그러나, 공기 덕트 유도 시스템 내의 제한된 공간에서 반향하는 잡음의 강도가 상당하여, 확성기를 구동하기에 필요한 전력상의 실질적 한계 내에서 음향을 제어하기가 곤란하다.
따라서, 본 발명의 목적은 공기 유도 덕트용 특히 이미 제안된 시스템보다 적은 전력을 필요로하는 자동차 엔진 공기 유도 시스템에서의 능동적 잡음 감쇠 시스템을 제공하는 데 있으며, 거기서는 보다 완전하게 제거된 잡음이 완성된 덕트로부터 방사된다.
도 1은 관련 엔지의 개략적 도시와 함께 본 발명에 따라 그 내부에 능동적 잡음 감소 시스템 장치를 갖는 엔진 공기 유도 시스템 상의 유입 덕트 부분을 길이방향으로 관통하여 취해진 부분 절단면도,
도 2는 유입 덕트 부분의 단면도
도 3은 방사하는 엔진 잡음과 확성기 음향의 음계 상호작용을 도시하는 개략도이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호 설명*
10: 유입 덕트 섹션 18, 19: 일체화된 받침대
20: 환상 통로 22: 플레어된 벨 마우스
24: 테이퍼된 단부 26: 포워드 파라볼릭 유선형 부품
32: 확성기 37: 신호 제어기
40: 에러 마이크로폰 42: 검출 마이크로폰
위의 목적은 능동적 잡음 감쇠 시스템에 의해 달성되며, 여기서 덕트 내 마이크로폰에 의해 생성된 신호로부터 유래하는 증폭된 어긋난 위상 신호로서 구동되는 확성기가 공기 유도 시스템 내로의 유입구 평면에 거의 위치된다. 확성기는 외부로 향하여 유입구로부터 외부로 전파되는 잡음의 음계와 상호작용하는 음계를 발사함으로써 어긋한 위상 소거 처리에 의해 그 음향을 감쇠시키거나 중화시킨다.
유입구에 의해 구성되는 음향 임피던스로 인하여 엔진 잡음으로부터 음향이 대부분 덕트로 되돌아가므로, 확성기 음계는 유입구로부터 방사하는 음향의 훨씬 적은 부분만으로 상호작용할 필요가 있다.
확성기를 환상 유입구에 근접하여 위치시킴으로써, 환상 유입구만의 모노폴 같은 소스는 어긋난 위상 확성기 소스가 동작될 경우 원통형의 음향 듀블릿(doublet)으로 전환된다. 확성기 음계는 환상 유입구로부터 방사되는 음향과 파괴적으로 간섭하여 이러한 두 개의 잡음 소스의 결합 임피던스는 환상 유입구의 순 음향적 방사 저항에서 있어 감소로 이어진다. 환상 유입구의 음향 방사 저항에서의 이러한 감소는 음향 방사 효율에서의 감소로 이어지고, 그 결과 방사되는 음향 전력에서 전체적 감소로 이어진다.
확성기는 공기 유도 시스템의 유입구에서 공기 덕트 내에 동일 중심으로 위치된 유선형 구조체 내에 장착되는 것이 바람직하다. 확성기는 외부로 향하며 유입구의 평면에 거의 위치된다.
바람직하게는, 개방 셀 포움(foam) 플라스틱의 제 1 파라볼릭 유선형 부품은 확성기에 걸쳐 부착되며, 전체 방사된 음계의 피드백을 위해 사용된 에러 검출 마이크로폰 에워싼다. 제 2 후미 유선형 부품은 유선형 구조체의 후미에서의 선택적 잡음 감지 또는 검출 마이크로폰에 걸쳐 위치된다. 유선형 구조체는 또한 확성기를 구동하기 위하여 사용되는 오디오 증폭기 및 위상 시프팅 장치를 선택적으로 수용한다.
환상 공간은 유선형 구조체와 공기 흐름이 통과하는 덕트의 내부 사이에서 결정되며, 시스템의 제한적 효과는 유선형 부품의 유선적 효과와 유입구의 덕트 상향스트림의 벨 마우스(bell mouth) 구성에 의해 최소화된다.
환상 공기 필터가 또한 선택적으로 환상 공간 내에 설치되어 층류로 흐르게 하며 나아가 시스템에 의해 생성되는 공기 흐름에 대한 제한을 최소화한다.
다음의 상세한 설명에서, 어떤 특정 용어는 명확을 위해 사용되며 특정 실시례는 35 USC 112의 요건에 따라 서술되지만, 본 발명이 첨부한 청구범위의 범위 내에서 많은 형태 및 변경을 가질수 있으므로 동일 내용은 한정되는 것이 아니며 그렇게 간주되어서도 안된다.
도1에 따르면, 유입 덕트 부분(10)이, 둘 다 개략적으로 나타낸, 엔진 공기 유도 시스템 내에 포함된 스로틀 본체(14)에 연결된 내연 엔진(12)의 유도 시스템의 일부를 형성하며 도시되고 있다.
유입 덕트 부분(10)은 바깥쪽으로 플레이되어, 유입 덕트 부분(10) 내에 일체화된 받침대(18, 19)로서 동일 중심으로 매달려 있는 유선형 구조체(16)를 수용한다. 받침대(18, 19)는 유선형 구조체의 외부와 덕트 부분(10)의 내부 사이에서 결정되는 환상 통로(20) 주위에 배치된다.
플레어된 벨 마우스(22)는 공기 덕트 부분(10)의 개방 단부로부터 연장된다.
환상 공기 필터(36)는 환상 통로(20) 내로 프레스된다.
유선형 구조체(16)는 오목한 그리고 일반적으로는 원통형이지만, 테이퍼된(tapered) 단부(24)는 공기 유입 덕트(10) 내에 하향스트림으로 위치된다. 개방 셀 포움의 전방 파라볼릭 유선형 부품(26)은 유선형 구조체(16)의 전방 상향스트림 단부(28)에 부착되고, 한편 또한 개방 셀 포움의 후미 파라볼릭 유선형 부품(30)은 유선형 구조체(16)의 하향스트림 단부에 부착된다. 이와 같이, 유선형 구조체(16)로 말미암아 공기 흐름은 최소한의 제한만으로도 덕트(10) 내로 유도될 수 있다.
확성기(32)는 오목한 유선형 구조체(16) 내의 실(34)에 장착된다. 확성기(32)는 외부로 향하며 그것의 콘 전단이 환상 통로(20)가 벨 마우스(22)의 시작과 만나는 지점에서 결정된 유입구의 평면(A)(도3)에 위치된다. 개방 셀 포움인 유선형 부품(26)은 확성기(32)에 의해 전파되는 음계에 대해 음향적으로 투명하다.
확성기(32)는 신호 제어기(37)에 의해 생성된 출력 신호에 의해 구동된다. 신호 제어기(37)는 또한 오디오 증폭기를 포함한다. 신호 제어기(37)는 입력으로 마이크로폰 신호를 사용하여 확성기에 입력되는 요구신호를 생성하는 적응형 필터와 결합한다. 신호 제어기는 또한 실(34)내에 수용될 수 있으며, 대안적으로 그들 사이에 단지 와이어 리드 연결(38)만이 필요하므로 외부에 장착될 수도 있다.
덕트(10)와 확성기(32) 모두로부터 방사되는 잡음의 합성 음향을 감지하여 그에 부합하는 전기 신호를 생성하는 에러 마이크로폰(40)이 전방 유선형 부품(26) 내에 장착될 수 있다. 확성기 출력의 피드백 제어 모드가 이용될 경우, 에러 마이크로폰 신호만이 신호 제어기(37)에 대한 입력으로서 요구된다.
선택적으로, 검출 마이크로폰(42)가 또한 제공될 수 있으며, 이는 신호 제어기(37)에 연결되며, 그래서 확성기(32) 출력의 피드 포워드 제어 모드가 이용될 수 있다. 신호 제어기(37)는 마이크로폰(42)으로부터 입력된 신호를 처리하여 구동신호를 확성기(32)로 출력한다. 확성기(32)로부터 방사되는 음향은 덕트(10)로부터 전파되는 잡음과 거의 동일한 크기이지만 덕트(10)로부터 전파된 잡음에 비해 거의 180°차로 위상 시프트됨으로써 확성기(32)에 의해 소거 음향을 생성한다.
두 개의 음계(B, C)가 도 3에 개략적으로 도시되고 있으며, 이는 듀블렛(doublet) 잡음 소스에 관련된 압력계에서 간섭 패턴을 형성하기 위하여 결합한다.
따라서, 제공된 공기 유도 시스템용 능동적 잡음 감소 시스템은 고 효율적이며, 공기 유입 덕트에 의해 존재하는 감지할 수 있을 정도의 증가된 흐름 제한으로 이어지지 않는다.

Claims (14)

  1. 공기 유도 시스템용 능동적 잡음 감쇠 시스템에서,
    공기가 유입되는 개방 단부를 갖는 공기 유입 덕트;
    상기 공기 유입 덕트 내에 동일 중심상으로 장착되어 상기 개방 단부에서 환상 흐름 통로를 결정하는 유선형 구조체;
    상기 공기 유입 덕트에서 외부로 향하도록 장착되며 상기 공기 유입 덕트의 상기 개방 단부에 의해 결정되는 거의 평면에 위치하는 확성기;
    상기 공기 유입 덕트로부터의 잡음을 감지하여 그에 부합하는 전기 신호를 생성하도록 배치된 음향 감지기; 및
    상기 전기 신호를 수신하고 증폭하며 위상 시프트하는 신호 제어 수단을 포함하여,
    상기 증폭되고 위상 시프트된 신호는 상기 확성기로 인가되어 상기 환상 흐름 통로로부터 방사하는 잡음계 내에 음계를 전파하며, 이를 통해 상기 방사하는 잡음이 상기 확성기 음계와 상기 방사하는 잡음계의 상호작용에 의해 감쇠되는 것을 특징으로 하는 능동적 잡음 감쇠 시스템.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 공기 유입 덕트의 상기 개방 단부에 벨 마우스(bell mouth)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 능동적 잡음 감쇠 시스템.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 공기 유도 시스템은 내연 엔진에 연결되어 상기 엔진용 공기 유입을 제공하며, 상기 공기 유입 덕트 개방 단부의 외부로 전파되는 엔진 잡음을 감쇠시키는 것을 특징으로 하는 능동적 잡음 감쇠 시스템.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 환상 흐름 통로 내에 삽입되는 공기 필터 링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 능동적 잡음 감쇠 시스템.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 유선형 구조체에 장착되며 상기 공기 유입구의 상기 평면으로부터 외부로 돌출하는 개방 셀 포움 포워드 유선형 부품(open cell foam forward fairing piece)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 능동적 잡음 감쇠 시스템.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 유선형 구조체의 후미에 장착되며 다운스트림을 내뿜는 개방 셀 포움의 후미 유선형 부품, 및 상기 후미 유선형 부품 내에 장착되며 상기 신호 제어 수단용 피드 포워드 제어 신호를 생성하는 검출 마이크로폰을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 능동적 잡음 감쇠 시스템.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 음향 감지기는 상기 포워드 유선형 부품 내에 장착된 마이크로폰을 포함하는 것을 특징으로 하는 능동적 잡음 감쇠 시스템.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 유선형 부품 둘 모두가 포물선 형상인 것을 특징으로 하는 능동적 잡음 감쇠 시스템.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 공기 유입 덕트는 상기 유선형 구조체의 위치에서 외부로 플레어(flare)되는 것을 특징으로 하는 능동적 잡음 감쇠 시스템.
  10. 공기 유입 덕트를 갖는 공기 유도 시스템의 새로운 공기 유입구로부터 전파되는 잡음을 감쇠시키는 방법에 있어서,
    공기 유입 덕트 내에 같은 중심으로 확성기를 장착하여 외부로 향하며 상기 공기 유입구의 거의 평면에 위치하는 단계;
    상기 확성기로부터 방사하는 잡음과 상기 공기 유입 덕트로부터 전파되는 잡음의 간섭으로 생기는 합성 음계를 감지하여 상응하는 신호를 생성하는 단계;
    상기 신호를 처리하여 증폭되고 위상 시프트된 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 증폭되고 위상 시프트된 신호를 가지고 상기 확성기를 구동하여 상기 전파된 잡음을 감쇠시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 잡음 감쇠 방법.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 확성기를 유선형 구조체 내에 위치시켜 상기 공기 유입구에서 환상 흐름 통로를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잡음 감쇠 방법.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 환상 흐름 통로 내에 공기 필터 링을 삽입하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잡음 감쇠 방법.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 확성기 위에 그로부터 외부로 돌출하는 음향학적으로 투명한 유선형 부품을 설치하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잡음 감쇠 방법.
  14. 제 10항에 있어서, 내연 엔진에 상기 공기 유입 덕트를 설치하여 공기가 상기 공기 유입 덕트를 통해 흐르게 함으로써 상기 엔진에 공기 흡입을 제공하는 단계를 더 포함하여, 이를 통해 상기 엔진으로부터의 잡음이 감쇠되는 것을 특징으로 하는 잡음 감쇠 방법.
KR1019980021415A 1997-06-10 1998-06-10 능동적 잡음 감쇠 시스템 KR19990006829A (ko)

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