KR19990019385A

KR19990019385A - Resonator Variable Device of Car

Info

Publication number: KR19990019385A
Application number: KR1019970042765A
Authority: KR
Inventors: 김문섭
Original assignee: 양재신; 대우자동차 주식회사; 김덕중; 사단법인 고등기술연구원 연구조합
Priority date: 1997-08-29
Filing date: 1997-08-29
Publication date: 1999-03-15

Abstract

본 발명은 도입관의 유효 단면적을 가변토록 함으로써 엔진회전수에 대응하여 레저네이터의 공진주파수를 차별화하여 소음감쇠 효과를 증대시킬 수 있는 레저네이터 가변장치에 관한 것이다.The present invention relates to a resonator variable device capable of increasing the noise damping effect by differentiating the resonant frequency of the resonator in response to the engine speed by varying the effective cross-sectional area of the inlet tube.

본 발명은 도입관(12)에 의해 에어크리너(1)를 통과한 공기를 엔진으로 공급하는 흡기파이프(2)상에 연결되는 것으로, 흡기파이프(2)를 통과하는 공기가 도입관(12)을 통해 도입되는 레저네이터(10)와; 도입관(12)일측에 설치되는 구동모터()와; 작동축(12)에 연결되어 구동모터(20)의 작동에 따라 도입관()의 유효단면적을 가변시키는 개폐플레이트(24)와; 엔진회전수를 감지하는 감지센서(30)와; 감지센서(30)의 신호를 내장된 설정값과 비교하여 상기 구동모터(20)의 제어신호를 출력하여 개폐플레이트(24)가 회전하며 도입관(12)의 유효단면적을 가변토록 하는 엔진콘트롤유닛(40)으로 이루어진 자동차의 레저네이터 가변장치를 제공한다.The present invention is connected to the intake pipe (2) for supplying the air passing through the air cleaner (1) by the inlet pipe 12 to the engine, the air passing through the intake pipe (2) is introduced Resonator 10 is introduced through; A drive motor () installed at one side of the introduction pipe (12); An opening / closing plate 24 connected to the operation shaft 12 to vary an effective cross-sectional area of the inlet tube according to the operation of the drive motor 20; A detection sensor 30 for detecting an engine speed; The engine control unit for comparing the signal of the sensor 30 with the built-in set value and outputting the control signal of the drive motor 20 to rotate the opening and closing plate 24 to vary the effective cross-sectional area of the inlet pipe 12. Provided is a resonator variable apparatus of a vehicle (40).

이러한 본 발명은 엔진회전수에 따라 도입관의 유효단면적을 가변되므로 운전영역과 비운전영역간의 공진주파수를 차별화 함으로써 흡기소음을 효과적으로 감소시킬 수 있는 효과를 갖는 것이다.The present invention has an effect that can effectively reduce the intake noise by differentiating the resonant frequency between the driving region and the non-driving region because the effective cross-sectional area of the inlet pipe is changed according to the engine speed.

Description

Resonator Variable Device of Car

본 발명은 자동차의 레저네이터 가변장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 도입관의 유효 단면적을 가변토록 함으로써 엔진회전수에 대응하여 레저네이터의 공진주파수를 차별화하여 소음감쇠 효과를 증대시킬 수 있는 레저네이터 가변장치에 관한 것이다.The present invention relates to a resonator variable device of a vehicle, and more particularly, by varying the effective cross-sectional area of the inlet pipe, a resonator which can increase the noise attenuation effect by differentiating the resonant frequency of the resonator corresponding to the engine speed. It relates to a variable device.

자동차는 가솔린 또는 디이젤 및 액화천연가스등을 연소시켜 그 폭발력을 이용하여 크랭크축을 회전시켜 구동력을 얻는 것으로, 연로를 연소시키는 엔진을 갖추고 있다.An automobile is equipped with an engine that burns gasoline or diesel, liquefied natural gas, etc., and obtains driving power by rotating the crankshaft by using the explosive force.

엔진으로 공급되는 연료는 공기와 이상적인 혼합비를 유지하여야만 연소효율이 양호하게 유지되고 높은 풀력을 얻을 수 있으므로 엔진으로는 연료와 동시에 공기공급을 위한 별도의 공기공급라인이 설치되어 있다.Since the fuel supplied to the engine maintains an ideal mixing ratio with air to maintain good combustion efficiency and obtain high pull power, the engine is equipped with a separate air supply line for supplying air at the same time as the fuel.

또한, 자동차의 공기공급라인에 있어서는 도입되는 공기중의 불순물이 포함되지 않아야 하고, 흡기소음이 크게 발생하지 않고, 공기저항이 작을 것을 요구하게 된다.In addition, in the air supply line of the automobile, impurities in the air to be introduced should not be included, intake noise is not generated largely, and the air resistance is required to be small.

따라서, 공기공급 경로에는 대기중에 포함되어 있는 각종 뷰유물질 등을 필터링하여 이들 이물질이 엔진으로 유입되므로 인한 각종 부작용을 방지하기 위한 에어크리너가 설치된다. 이 에어크리너는 공기증의 이물질의 제거와 동시에 흡기로 인한 소음을 저감시키는 역할을 수행하기도 한다.Therefore, the air supply path is provided with an air cleaner for filtering various kinds of viewable substances contained in the atmosphere and preventing various side effects due to the introduction of these foreign substances into the engine. The air cleaner also plays a role in reducing noise caused by intake at the same time as removing foreign matter from the air vapor.

한편, 흡기로 인한 자동차의 소음(이하, '흡기소음'이라 약칭함)을 감쇠시키기 위해서는 공진주파수(진동주파수)를 낮추는 것이 가장 효과적이다. 따라서, 흡기소음을 감소시키기 위해서는 공진주파수와 매우 밀접한 관련이 있는 흡기파이프의 단면적을 작게 하고, 길이는 길게하며, 케이스이 용적을 크게 하는 것이 바람직하다.On the other hand, it is most effective to lower the resonance frequency (vibration frequency) in order to attenuate the noise of the vehicle due to the intake air (hereinafter referred to as 'intake noise'). Therefore, in order to reduce the intake noise, it is desirable to reduce the cross-sectional area of the intake pipe, which is closely related to the resonance frequency, lengthen the length, and increase the volume of the case.

그러나 공진주파수를 낮추기 위해 상기한 조건에 치우치게 되면 공기저항을 증대시켜 엔진으로 공급되는 공기량의 제어가 어려워지며, 혼합비가 불랭해 지는 문제를 갖게 된다. 또한, 상기한 에어크리너의 소음감쇠 능력은 흡기소음을 저감지시키는데 효과적이지 못하므로 최근에는 공기의 도입경로에 흡기소음을 감쉬시키기 위한 레저네이터가 설치되어 있다. 이러한 레저네이터(rssonator)는 흡기경로의 일측에 연결되는 것으로, 자동차의 성능에 따라 특정한 공명진동수(공진주파수)를 갖도록 설계되어 도입되는 공기의 주파수(진동)와 레저네이터 고유의 공진주파수를 충돌시켜 공진을 유도 함으로써 소음에너지를 소멸시키게 된다.However, if the biased condition is lowered in order to lower the resonance frequency, it is difficult to control the amount of air supplied to the engine by increasing the air resistance, and the mixing ratio becomes unclear. In addition, the noise attenuation ability of the air cleaner is not effective in reducing intake noise. Recently, a resonator is provided in the introduction path of air to reduce intake noise. The resonator is connected to one side of the intake path. The resonator is designed to have a specific resonance frequency (resonance frequency) according to the performance of the vehicle and collides with the resonance frequency inherent in the resonator. By inducing resonance, the noise energy is dissipated.

그러나 종래의 레저네이터는 엔진회전수에 의해 가변되는 도입공기의 진동의 변화에 따라 효과적으로 대처할 수 없는 문제를 갖고 있었다.However, the conventional resonator has a problem that can not effectively cope with the change in the vibration of the introduced air is variable by the engine speed.

즉, 흡기파이프를 통해 도입되는 공기는 엔진의 운전상태 즉, 비운전시(공회전시)와 비운전시(주행시)의 엔진회전수에 따라 변화되는데 반해, 종래의 레저네이터는 어느 하나의 한정된 공진주파수를 유지하도록 설계되어 있으므로 레저네이터 고유의 공진주파수와 도입 공기의 주파수가 공진을 일으키지 않게 되므로 흡기소음의 감쇠효과가 떨어지는 문제를 갖고 있는 것이다.That is, the air introduced through the intake pipe is changed depending on the engine running state, that is, the engine speed during non-driving (idle running) and non-driving (driving), whereas a conventional resonator has a limited resonance frequency. Since it is designed to maintain the resonator inherent resonant frequency and the frequency of the introduced air does not cause resonance, there is a problem that the damping effect of the intake noise is inferior.

이에, 본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은 엔진의 운전상태에 따라 레저네이터의 체적을 가변토록 하여 레저네이터의 고유 진동주파수를 가변시키므로써 흡기소음을 최소화 할 수 있는 자동차의 레저네이터 가변장치를 제공함에 있다.Accordingly, the present invention has been made in view of the problems of the prior art as described above, and its object is to minimize the intake noise by varying the resonant frequency of the resonator by varying the volume of the resonator according to the operating state of the engine. The present invention provides a resonator variable device for a vehicle.

도 1은 본 발명에 따른 레저네이터 가변장치의 구성을 보인 개략 단면도1 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the resonator variable device according to the present invention

도 2는 본 발명에 따른 레저네이터 가변장치의 요구 구성을 확대하여 보인 단면도Figure 2 is an enlarged cross-sectional view showing the required configuration of the resonator variable device according to the present invention

도 3은 개폐플레이트의 작동상태를 도시하는 도 1의 A - A선 단면도3 is a cross-sectional view taken along the line A-A of Figure 1 showing the operating state of the opening and closing plate

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

1: 에어크리너 2: 흡기파이프1: air cleaner 2: intake pipe

3: 엔진 10: 레저네이터3: engine 10: resonator

12: 도입관 20: 구동모터12: introduction tube 20: drive motor

22: 작동축 24: 개폐플레이트22: operating shaft 24: opening and closing plate

30: 감지센서 40: 엔진콘트롤유닛30: sensor 40: engine control unit

이러한 본 발명의 목적은 도입관에 의해 에어크리너를 통과한 공기를 엔진으로 공급하는 흡기파이프상에 연결되는 것으로, 흡기파이프를 통과하는 공기가 도입관을 통해 도입되는 레저네이터와; 도입관 일측에 설치되는 구동모터와; 작동축에 연결되어 구동모터의 작동에 따라 도입관의 유효단면적을 가변시키는 개폐플레이트와; 엔진회전수를 감지하는 감지센서와; 감지센서의 신호를 내장된 설정값과 비교하여 상기 구동모터의 제어신호를 출력하여 개폐플레이트가 회전하며 도입관의 유효단면적을 가변토록 하는 엔진콘트롤유닛으로 이루어진 자동차의 레저네이터 가변장치를 제공한다.The object of the present invention is to be connected to the intake pipe for supplying the air passing through the air cleaner by the inlet pipe to the engine, the resonator through which the air passing through the intake pipe is introduced through the inlet pipe; A drive motor installed at one side of the introduction pipe; An opening and closing plate connected to the operation shaft to vary an effective cross-sectional area of the inlet pipe according to operation of the drive motor; A detection sensor for detecting an engine speed; It provides a resonator variable device of a vehicle consisting of an engine control unit to rotate the opening and closing plate and to vary the effective area of the inlet pipe by outputting the control signal of the drive motor by comparing the signal of the sensor with the built-in set value.

상기 엔진콘트롤유닛은 엔진회전수가 증가함에 따라 개폐플레이트를 도입관의 유효단면적이 커지도록 하여 레저네이터의 공진주파수가 점차적으로 증가하도록 구성한다.The engine control unit is configured such that the resonant frequency of the resonator gradually increases by increasing the effective cross-sectional area of the inlet pipe as the engine speed increases.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention with reference to the accompanying drawings in detail as follows.

도 1에는 본 발명에 따른 자동차의 레저네이터 가변장치가 도시되어 있다. 이에 따르면, 본 발명은 애어크리너(1)에 통과하는 공기를 엔진(3)으로 유도하는 흡기파이프(2)가 설치된다. 상기 흡기파이프(2)상에는 흡기파이프(2)를 통과하는 공기를 도입하는 레저네이터(10)가 설치되어 있다. 레저네이터(10)는 도입관(12)에 의해 흡기파이프(2)에 연결되는 것으로, 일정한 크기의 체적(V)을 유지한다.1 shows a resonator variable apparatus of a vehicle according to the present invention. According to this, according to the present invention, an intake pipe 2 for guiding air passing through the air cleaner 1 to the engine 3 is provided. On the intake pipe 2, a resonator 10 for introducing air passing through the intake pipe 2 is provided. The resonator 10 is connected to the intake pipe 2 by the introduction pipe 12, and maintains a volume (V) of a constant size.

한편, 본 발명은 엔진회전수(RPM)를 감지하여 엔진콘트롤유닛(40)으로 인가하는 감지센서(30)가 설치된다. 감지센서(30)의 설치위치는 일반적으로 엔진의 크랭크샤프트 또는 캠샤프트등 엔진에 의해 회전하는 부재의 적절한 위치에 설치된다.On the other hand, the present invention is installed a sensor 30 for detecting the engine speed (RPM) to apply to the engine control unit (40). The installation position of the sensor 30 is generally installed at an appropriate position of a member that is rotated by the engine, such as a crank shaft or cam shaft of the engine.

엔진콘트롤유닛(40)은 감지센서(30)에서 감지된 신호를 내장된 설정값과 비교하여 감지된 신호의 크기에 따라 구동모터(20)의 회전제어신호를 인가하도록 구성되어 있다.The engine control unit 40 is configured to apply the rotation control signal of the drive motor 20 according to the magnitude of the detected signal by comparing the signal detected by the detection sensor 30 with a built-in set value.

상기 레저네이터(10)의 도입관(12)일측에는 구동모터(20)가 설치되어 있다. 구동모터(20)는 도입관(12)을 가로지르는 작동축(12)이 일체로 설치되어 있으며, 작동축(12)에는 도입관(12)의 내부에서 회전하며 도입관(12)의 유효단면적(공기가 통과할 수 있는 단면적)을 가변시키는 개폐플레이트(24)가 고정되어 있다. 개폐플레이트(24)는 도입관(12)의 유효단면적을 최대의 크기에서 최소의 크기 까지 가변시킬 수 있도록 90°의 범위 내에서 회전이 가능하도록 이루어진다.A driving motor 20 is installed at one side of the introduction tube 12 of the resonator 10. The drive motor 20 is integrally provided with an operating shaft 12 that crosses the introduction tube 12. The operating shaft 12 rotates inside the introduction tube 12 and has an effective cross-sectional area of the introduction tube 12. The opening and closing plate 24 for varying the cross-sectional area through which air can pass is fixed. Opening and closing plate 24 is made possible to rotate in the range of 90 ° so that the effective cross-sectional area of the introduction tube 12 can be varied from the maximum size to the minimum size.

상기 구동모터(20)는 엔진콘트롤유닛(40)에서 인가되는 신호에 의해 회전하는 것으로, 회전각의 제어가 용이한 서보모터 또는 스테핑모터로 구성합이 바람직하다.The drive motor 20 is rotated by a signal applied from the engine control unit 40, it is preferable to comprise a servo motor or stepping motor for easy control of the rotation angle.

이와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 레저네이터 가변장치의 작동상태를 살펴보면 다음과 같다.Looking at the operating state of the resonator variable device according to the present invention having such a configuration as follows.

감지센서(30)에서 엔진회전수를 감지하여 엔진콘트롤유닛(40)으로 신호를 인가하면 엔진콘트롤유닛(40)에서는 감시신호를 내장된 설정값과 비교하여 현재의 엔진회전수와 대응하는 제어신호를 출력하게 된다.When the sensor 30 detects the engine speed and applies a signal to the engine control unit 40, the engine control unit 40 compares a monitoring signal with a built-in setting value to control the current engine speed and a control signal corresponding to the current engine speed. Will print

이때, 엔진회전수가 비교적 낮게 유지되는 비운전영역에 있을 때에는 도 에 실선으로 도시된 바와 같이 구동모터(10)를 회전시켜 도입관(12)의 유효단면적을 상대적으로 크게 유지한다. 따라서, 레저네이터(10)의 공진주파수가 높아지게 되어 비운전영역에서 도입중인 공기의 진동주파수와 대응하게 되므로 레저네이터(10)의 공진주파수가 도입공기의 진동주파수와 상호 공조하여 공명형상이 발생되므로 흡기소음이 감쇠되어 진다.At this time, when the engine speed is in a non-operational region that is maintained relatively low, as shown by the solid line in Figure rotates the drive motor 10 to maintain a relatively large effective cross-sectional area of the introduction pipe (12). Therefore, since the resonant frequency of the resonator 10 is increased to correspond to the vibration frequency of the air being introduced from the non-operation region, the resonance frequency of the resonator 10 co-operates with the vibration frequency of the introduced air so that a resonance shape is generated. Intake noise is attenuated.

그리고, 엔진회전수가 비교적 높게 유지되는 운전영역에 있을 때에는 도 에 가상선으로 도시된 바와 같이 구동모터(10)를 회전시켜 도입관(12)의 유효단면적을 상대적으로 작게 유지한다. 따라서, 레저네이터(10)의 공진주파수가 낮아지게 되어 운전영역에서 도입중인 공기의 진동주파수와 대응하게 되므로 레저네이터(10)의 공진주파수가 도입공기의 진동주파수와 상호 공조하여 공명형상이 발생되므로 흡기소음이 감쇠되어 진다.When the engine speed is in a relatively high driving region, the driving motor 10 is rotated as shown in the phantom to keep the effective cross-sectional area of the introduction pipe 12 relatively small. Therefore, since the resonant frequency of the resonator 10 is lowered to correspond to the vibration frequency of the air being introduced from the operating area, the resonance frequency of the resonator 10 cooperates with the vibration frequency of the introduced air so that a resonance shape is generated. Intake noise is attenuated.

이해를 돕기위해 상술한 도입관(12)의 유효단면적이 변화할 때의 공진주파수의 변화를 수식으로 표현하면, 수식 1과 같이 된다.For the sake of understanding, a change in the resonance frequency when the effective cross-sectional area of the inlet pipe 12 is changed by the expression is expressed by the expression (1).

----------------------------- 수식 1 ----------------------------- Equation 1

여기서, ω는 레저네이터(10)의 공진주파수(Hz),Where ω is the resonant frequency (Hz) of the resonator 10,

a는 음속(km/s),a is the speed of sound (km / s),

S는 도입관(12)의 유효단면적(㎠),S is the effective cross-sectional area (cm 2) of the inlet pipe 12,

l은 도입관의 길이(cm),l is the length of the introduction tube (cm),

V는 레저네이터(10)의 체적(㎠)V is the volume (cm 2) of the resonator 10.

이다.to be.

따라서, 여기서 알 수 있듯이 도입관(12)의 유효단면적(S)이 커지게 되면 공진주파수(ω)가 커지게 되고, 반대로 유효단면적(S)이 작아지게 되면 공진주파수(ω)가 작아지게 된다. 그러므로 엔진회전수가 운전영역에 있을 때의 도입관(12)의 유효단면적(S)이 비운전영역에 있을 때의 유효단면적(S)보다 작으므로 운전영역에서의 공진주파수가 작아지게 되는 것이다.Therefore, as can be seen here, when the effective cross-sectional area S of the inlet pipe 12 becomes large, the resonance frequency ω becomes large. On the contrary, when the effective cross-sectional area S decreases, the resonance frequency ω decreases. . Therefore, since the effective cross sectional area S of the inlet pipe 12 when the engine speed is in the operating region is smaller than the effective cross sectional area S when the engine speed is in the non-driving region, the resonant frequency in the driving region becomes smaller.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 자동차의 레저네이터 가변장치는 엔진회전수에 따라 도입관의 유효단면적을 가변시켜 운전영역과 비운전영역간의 공진주파수를 차별화 함으로써 소음을 감소시킬 수 있는 효과를 갖는 것이다.As described in detail above, the resonator variable device of the vehicle according to the present invention can reduce the noise by varying the resonant frequency between the driving region and the non-driving region by varying the effective cross-sectional area of the inlet tube according to the engine speed. To have.

Claims

The inlet pipe 12 is connected to the intake pipe 2 for supplying air that has passed through the air cleaner 1 to the engine, and the air passing through the intake pipe 2 is introduced through the inlet pipe 12. Being a resonator 10;

A drive motor () installed at one side of the introduction pipe (12);

An opening / closing plate 24 connected to the operation shaft 12 to vary an effective cross-sectional area of the inlet tube according to the operation of the drive motor 20;

A detection sensor 30 for detecting an engine speed;

The engine control unit for comparing the signal of the sensor 30 with the built-in set value and outputting the control signal of the drive motor 20 to rotate the opening and closing plate 24 to vary the effective cross-sectional area of the inlet pipe 12. Resonator variable device of the vehicle consisting of 40.

The resonant frequency of the resonator 10 gradually increases as the engine control unit 40 increases the effective cross-sectional area of the introduction pipe 12 as the engine speed increases. Resonator variable device of a vehicle, characterized in that configured to.