KR19990049960A - 부피 가변형 헬름홀츠 공명기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 부피 가변형 헬름홀츠 공명기에 관한 것으로, 종래에는 엔진의 흡기 소음을 제거해 주는 헬름홀츠 공명기의 공명 주파수가 일정하게 고정되어 있어서 특정 엔진 회전수에서만 흡기 소음을 제거해 주는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 에어 크리너(102)와 흡기 다기관의 사이에 연결되어 흡기 소음을 제거해 주는 헬름홀츠 공명기(110)에 있어서, 헬름홀츠 공명기(110)의 부피를 변화시키기 위하여 내장되어 이동하는 피스톤(111)과; 상기한 피스톤(111)을 이동시켜 주는 액튜에이터(113)와; 엔진의 회전수를 측정하는 엔진 회전수 센서(104)와; 엔진 회전수 센서(104)를 통하여 엔진의 회전수를 측정하여 공명 주파수를 산출하여 그에 맞는 상기한 헬름홀츠 공명기(110)의 부피를 형성하기 위하여 상기한 액튜에이터(113)를 가동시켜 주는 제어부(105)로 이루어져, 엔진의 회전수에 따라서 변화하는 헬름홀츠 공명기의 공명 주파수를 적극적으로 변화시키기 위하여 헬름홀츠 공명기의 부피를 가변시킴으로써, 흡기 소음을 완벽하게 제거할 수 있는 유용한 발명이다.

Description

부피 가변형 헬름홀츠 공명기

본 발명은 부피 가변형 헬름홀츠 공명기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연료의 연소에 필요한 공기를 흡입하면 엔진의 회전수에 따라서 흡기 맥동이 발생하게 되며, 이 흡기 맥동은 흡기 소음으로 작용하기 때문에 이를 제거하기 위하여 흡기 매니폴드 전단에 설치되어서 광대역 엔진 회전수에 반응하여 흡기 소음을 제거해 주는 부피 가변형 헬름홀츠 공명기(helmholtz resonator)에 관한 것이다.

일반적으로, 연료의 연소를 위하여 엔진에 흡입되는 공기는 스노클을 통하여 흡입되어, 에어 크리너에 의하여 불순물이 제거된 후에 흡기 매니폴드(inmanifold)에 의하여 각 실린더로 공급되고 있다.

그리고, 엔진은 여러 개의 실린더가 모여서 이루어지기 때문에 각 실린더에 공기, 보다 정확하게는 연료와 혼합된 혼합기를 흡입하는 흡기 밸브를 통하여 각 실린더 내부로 공급되어 압축, 폭발, 배기 과정을 거쳐 동력을 생산하게 되는 것이다.

그런데, 흡기 밸브는 엔진의 작동에 따라서 열고 닫히기 때문에 흡입되는 공기의 흐름은 주기적으로 단속되며, 이 공기 흐름의 단속 현상은 흡기 소음으로 작용하게 되는 것이다.

따라서, 종래에는 흡기 소음을 제거하기 위하여 도 1에 나타낸 바와 같이, 스노클(snorkel, 11)을 통하여 흡입되는 공기에 포함된 먼지와 같은 이 물질을 제거해 주는 에어 크리너(air cleaner, 13)와, 이 에어 크리너(13)를 통과하여 깨끗하게 정화된 공기를 짚 튜브(zip tube, 15)를 통하여 흡기 다기관(inmanifold) 쪽으로 공급한다.

그리고, 흡기 소음을 제거하기 위한 헬름홀츠 공명기(17)는 에어 크리너(13)와 흡기 다기관사이에 연결한 것으로, 적당한 부피 및 입구 크기를 갖도록 하여, 반응하는 특정 공명 주파수를 선택하게 되어 있다.

이 때, 헬름홀츠 공명기의 크기는 엔진의 회전수에 따라 다르게 되는데, 다시 말하면, 엔진의 회전수가 변화하게 되면 흡기 밸브가 작동하는 속도도 달라지게 되므로 흡입되는 공기의 맥동수도 달라지게 되는 것이다. 따라서, 자동차를 운행하면서 정상 속도로 주행할 때의 엔진 회전수를 선택하여 헬름홀츠 공명기를 설계함으로써, 그 때의 특정 주파수에 헬름홀츠 공명기의 공명 주파수가 반응하도록 하여 흡기 소음을 제거하는 게 일반적이다. 이 때, 헬름홀츠 공명기의 공명 주파수는 부피(V)와, 입구의 길이(t), 입구의 면적(A)에 의하여 결정된다.

그런데, 이와 같이 흡기 소음을 제거해 주는 헬름홀츠 공명기는 엔진의 회전수에 따라 그 부피가 다르게 이루어져야 하는데, 이를 위하여 설치 공간이 제한되어 있는 엔진 룸에 여러 개의 헬름홀츠 공명기를 설치한다는 것은 너무 비효율적인 것은 물론, 그 것이 가능하더라도 생산 원가가 상승하는 요인으로 작용하기 때문에 자동차 운행에 필요한 최적의 엔진 회전수 외의 영역에서 발생하는 흡기 소음에 대해서는 아무런 대책을 강구하지 못하고 있는 실정이다.

이를 해결하기 위하여 여러 개의 헬름홀츠 공명기를 설치하여 공명 주파수의 대역을 증가시킬 수도 있으나, 이 문제는 위에 설명한 바와 같이, 생산 원가의 상승, 엔진 룸이 협소하여 설치 공간이 부족한 문제점이 있었던 것이다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로써, 엔진의 회전수가 변화하여도 흡기 소음을 제거해 주는 헬름홀츠 공명기의 부피를 가변함으로써, 공명 주파수의 대역 폭을 가변시켜 엔진 회전수가 변화하여도 흡기 소음을 효율적으로 제거해 주는 부피 가변형 헬름홀츠 공명기를 제공하는데 있다.

이와같은 본 발명은 에어 크리너와 흡기 다기관의 사이에 연결되어 흡기 소음을 제거해 주는 헬름홀츠 공명기에 있어서, 헬름홀츠 공명기의 부피를 변화시키기 위하여 내장되어 이동하는 피스톤과; 상기한 피스톤을 이동시켜 주는 액튜에이터와; 엔진의 회전수를 측정하는 엔진 회전수 센서와; 엔진 회전수 센서를 통하여 엔진의 회전수를 측정하여 공명 주파수를 산출하여 그에 맞는 상기한 헬름홀츠 공명기의 부피를 형성하기 위하여 상기한 액튜에이터를 가동시켜 주는 제어부로 이루어지므로서 달성된다.

이러한 본 발명에 따른 부피 가변형 헬름홀츠 공명기는 엔진의 회전수에 따라서 변화하는 헬름홀츠 공명기의 공명 주파수를 적극적으로 변화시킴으로써, 흡기 소음을 완벽하게 제거할 수 있으므로서 상기의 목적을 달성할수 있다.

도 1은 종래의 헬름홀츠 공명기의 구조를 나타낸 구성도,

도 2는 본 발명에 따른 헬름홀츠 공명기의 구조를 나타낸 구성도이다.

도면의 주요 부분에 대한 부호 설명

101 : 스노클 102 : 에어 크리너

103 : 짚 튜브 104 : 엔진 회전수 센서

105 : 제어부 110 : 헬름홀츠 공명기

이하, 본 발명의 목적을 효과적으로 달성할 수 있는 바람직한 실시예로써 그 기술 구성 및 작용 효과를 첨부한 별첨의 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부한 도면, 도 2는 본 발명에 따른 부피 가변형 헬름홀츠 공명기의 구성을 나타낸 구성도로서 이에 도시된 바와같이 본 발명은 스노클(snorkel, 101)을 통하여 흡입되는 공기에 포함된 먼지와 같은 이 물질을 제거해 주는 에어 크리너(air cleaner, 102)와, 이 에어 크리너(102)를 통과하여 깨끗하게 정화된 공기를 짚 튜브(zip tube, 103)를 통하여 흡기 다기관(inmanifold) 쪽으로 공급한다.

그리고, 흡기 소음을 제거하기 위한 헬름홀츠 공명기(110)는 에어 크리너(102)와 흡기 다기관사이에 연결한 것으로, 그 상세한 구성은 원통형으로 이루어진 헬름홀츠 공명기(110)와; 상기한 헬름홀츠 공명기(110)의 내부에 장착되어 헬름홀츠 공명기(110)의 내부 부피를 가변시켜 주는 것으로, 헬름홀츠 공명기(110)의 내부에 밀착되게 장착되어 공기실의 부피를 가변시켜 주는 피스톤(111)과; 상기한 피스톤(111)을 이동시켜 주는 액튜에이터(113)와; 엔진의 회전수를 측정하는 엔진 회전수 센서(104)와; 상기한 엔진 회전수 센서(104)를 통하여 엔진의 회전수를 측정하여 그에 맞는 헬름홀츠 공명기(110)의 부피를 산출하여 상기한 액튜에이터(113)를 가동시켜 피스톤(111)의 위치를 변화시켜 엔진 회전수 변화에 따른 흡기 소음의 주파수에 맞는 공명 주파수를 선택해 주는 제어부(105)로 이루어진다.

여기서, 상기한 액튜에이터(113)는 피스톤(111)의 위치를 제어부(105)가 알 수 있도록 그 가변량을 확인할 수 있는 위치 확인 수단이 내장되어 있거나, 그 변화량이 제어부(105)에 의하여 정확하게 제어되는 액튜에이터이어야 한다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 부피 가변형 헬름홀츠 공명기는 다음과 같이 작용한다.

자동차가 운행하는 상태에 따라서 엔진의 회전수는 변화하게 되므로, 엔진 회전수 센서(104)는 엔진의 회전수를 실시간으로 측정하여 그 결과를 제어부(105)에 입력시킨다.

엔진의 회전수를 엔진 회전수 센서(104)로부터 입력받은 제어부(105)는 이미 헬름홀츠 공명기(110)의 부피를 알고 있기 때문에 흡기 소음을 제거할 수 있는 공명 주파수를 산출하여 그에 맞는 부피를 산출하고, 이를 이용하여 액튜에이터(113)를 가동시켜 피스톤(111)의 위치를 변화시켜 헬름홀츠 공명기(110)의 부피를 가변시키는 것이다.

이 때, 헬름홀츠 공명기(110)의 공명 주파수를 결정하는 것은 부피(V)와, 입구의 길이(t), 입구의 면적(A)이지만, 간편하게 변화시킬 수 있는 부분은 부피 부분이므로 나머지 요소는 그대로 놔두고, 부피(V)만을 가변시켜 공명 주파수를 변화시키는 것이다.

이상에서 상술한 바와 같이 본 발명에 따른 부피 가변형 헬름홀츠 공명기는 엔진의 회전수에 따라서 변화하는 헬름홀츠 공명기의 공명 주파수를 적극적으로 변화시키기 위하여 헬름홀츠 공명기의 부피를 가변시킴으로써, 흡기 소음을 완벽하게 제거할 수 있는 유용한 발명이다.

Claims (1)

1. 에어 크리너(102)와 흡기 다기관의 사이에 연결되어 흡기 소음을 제거해 주는 헬름홀츠 공명기(110)에 있어서,헬름홀츠 공명기(110)의 부피를 변화시키기 위하여 내장되어 이동하는 피스톤(111)과; 상기한 피스톤(111)을 이동시켜 주는 액튜에이터(113)와; 엔진의 회전수를 측정하는 엔진 회전수 센서(104)와; 엔진 회전수 센서(104)를 통하여 엔진의 회전수를 측정하여 공명 주파수를 산출하여 그에 맞는 상기한 헬름홀츠 공명기(110)의 부피를 형성하기 위하여 상기한 액튜에이터(113)를 가동시켜 주는 제어부(105)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 부피 가변형 헬름홀츠 공명기.