KR20030049691A - 자동차 흡기계의 엔진소음 방출 방지구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차 흡기계의 엔진소음 방출 방지구조에 관한 것으로, 에어클리너와 엔진의 흡기매니폴드를 연결하는 에어덕트를 주흡입관로(10)와 보조흡입관로(20)로 분할하고, 이들을 수직관로(31) 및 연결관로(30)들로 연결한 구조로 이루어진다.

따라서, 엔진측에서 발생하여 배출되는 소음파가 수직관로(31)에서 분지되며, 이 수직관로(31)를 통해 최초의 연결관로(30)로 진행하는 소음파는 진행하는 동안에 위상변화가 발생하여, 상기 연결관로(30)들에서 원래의 소음파와 만나 상쇄되게 된다.

이러한 음파 상쇄과정이 다수의 연결관로(30)들에서 반복적으로 이루어져 흡기계의 흡입관로를 통해 방출되는 엔진소음이 줄어들 수 있도록 된 것이다.

Description

자동차 흡기계의 엔진소음 방출 방지구조{a preventing structure of noise discharge through intake system of engine for vehicles}

본 발명은 자동차 엔진의 흡기계 구조에 관한 것으로, 특히 엔진의 소음이 흡기계를 통하여 외부로 방출되는 정도를 감소시킬 수 있도록 된 자동차 흡기계의엔진소음 방출 방지구조에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 흡기계는 흡입관을 갖춘 에어클리너와, 이 에어클리너와 흡기매니폴드의 서지탱크를 연결하는 에어덕트와, 상기 서지탱크에 장착되는 스로틀바디와, 흡입된 외기를 각 실린더로 분배할 수 있도록 구분된 배출포트를 갖춘 상기 흡기매니폴드로 이루어진다.

따라서, 흡입된 공기는 에어클리너에서 정화되고, 에어덕트를 거쳐 엔진측으로 공급된뒤, 스로틀바디를 통해 그 공급량이 조절되면서 서지탱크를 통해 흡기매니폴드를 통하여 엔진의 각 실린더로 공급되어진다.

한편, 엔진의 작동시에는 연소 폭발음이 발생하는데, 이 연소 폭발음은 배기계측 뿐만 아니라, 흡기계를 통하여서도 외부로 방출된다. 실제로 엔진에서 발생되는 소음 중 흡기계의 에어덕트 입구에서 발생되는 소음의 비율이 전체의 약 30%를 차지하고 있을 뿐만 아니라, 그 소음의 크기도 가장 큰 수준인 160dB에 달한다.

이와 같이 흡기계를 통하여 방출된 엔진소음은 차량의 실외소음 증가의 직접적인 원인이 될 뿐만 아니라, 실내로 유입되어 부밍(booming)현상을 발생시키는 등 차량의 실내 정숙성을 악화시키게 되는 문제점이 있었다.

이에 종래에는 흡기계의 에어덕트 중간에 소음기를 장착하여 흡기계를 통하여 방출되는 소음을 저감시키는 시도를 하였으나, 흡기계에는 배기계에서와 같이 대용량의 대형 소음기를 장착하거나 여러 개의 소음기를 장착하는 것이 불가능하므로 소용량의 소형 소음기를 사용할 수 밖에 없었다. 그런데, 엔진에서 발생되는 소음에는 많은 소음성분이 포함되어 있으며, 따라서 상기와 같은 종래의 소음기만으로는 방출소음의 여러 소음성분을 효과적으로 저감시킬 수 없었으므로 소음저감효과가 매우 미비하였다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 흡기계의 경로를 변경하여 여러 소음성분들의 위상차를 발생시키고, 이들이 방출경로상에서 서로 만나 상쇄됨으로써 소음이 줄어들 수 있도록 하여, 흡기계를 통해 방출되는 랜덤(random)한 엔진 노이즈를 보다 효과적으로 저감시킬 수 있도록 된 자동차 흡기계의 엔진소음 방출 방지구조를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 서로 반대의 위상을 가지는 음파가 합쳐져 상쇄됨으로써 소음이 소멸되는 현상을 설명하기 위한 도면,

도 2는 본 발명에 따른 엔진소음 방출 방지구조가 적용된 흡기계의 배관 단면도,

도 3은 본 발명 적용 전의 흡기계를 통해 방출되는 소음과 적용 후의 방출소음을 비교한 그래프이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10 : 주흡입관로,20 : 보조흡입관로,

30 : 연결관로,N1 : 소음파,

N2 : N1과 반대위상의 소음파,N3 : 소음 소멸상태를 표시.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 에어덕트가 상호 평행하게 놓여진 주흡입관로와 보조흡입관로로 분할성형되며, 상기 주흡입관로와 보조흡입관로의 에어클리너측 단부는 Y자형으로 연결되고 중간부분은 다수의 연결관로로 연결되며 엔진측 단부는 수직관로로 연결되는 구조로 이루어진다.

따라서, 엔진측에서 발생되어 에어클리너측으로 진행하는 소음파의 일부가 진행 경로 중에 위상이 반대로 변화되고, 이 반대 위상의 소음파와 원래의 위상을 가진 소음파가 중간의 연결관로들에서 만나 서로 상쇄됨으로써 소음이 제거되게 된다.

이하, 본 발명을 첨부된 예시도면을 참조하여 상세히 설명한다.

소음도 파동의 일종이므로 도 1에 도시된 바와 같이, 서로 크기가 같고 반대의 위상을 가지는 두 소음파(N1,N2)가 만나게 되면 서로 상쇄되어 N3의 상태와 같이 소멸하게 된다.

본 발명은 상기와 같은 음의 성질을 이용한 것으로서, 이를 위하여 에어덕트의 구조가 도 2와 같이 이루어진다.

즉, 본 발명의 에어덕트는 주흡입관로(10)와, 이 주흡입관로(10)에 평행하게 놓여진 보조흡입관로(20)로 이루어진다.

상기 주흡입관로(10)와 보조흡입관로(20)의 에어클리너측 단부는 동일각도로 오므려져 하나의 관로로 합쳐지며, 이 부분이 에어클리너의 출구에 연결된다.

또한, 상기 보조흡입관로(20)의 엔진측 단부는 수직으로 절곡되어 주흡입관로(10)에 연결된다(수직관로(31)).

그리고, 상기 수직으로 절곡된 관로와 동일한 연결관로(30)들이 주흡입관로(10)와 보조흡입관로(20)의 중간부분에 다수개 형성된다.

따라서, 외기는 그 흡입경로(에어클리너측 →엔진측)의 중간부분이 분할되어 있다는 차이점은 있지만, 결국에는 하나의 관로로 합쳐지므로 종래와 동일하게 정상적으로 흡입되어 엔진으로 공급된다.

그러나, 상기와 같은 구조로 인하여 엔진측으로부터 에어클리너측으로 방출되는 소음파에는 종래와 다른 작용이 일어나게 된다.

즉, 엔진에서 발생되어 에어덕트로 진입한 소음파는 그 일부가 최초의 수직관로(31)로 진입하여 진행하게 된다. 따라서, 수직관로(31)를 통한 진행거리 a와 수직관로(31)후단으로부터 최초의 연결관로(30)가 형성된 부분까지의 진행거리 b를 진행하는 동안 주흡입관로(10)를 통과하는 원래의 소음파에 대하여 시간지연에 따른 위상변화가 발생하게 된다.

따라서, 주흡입관로(10)와 보조흡입관로(20)를 경유하는 소음파 들 중에는 서로 반대의 위상을 갖게 되는 소음파들이 발생하며, 이들은 주흡입관로(10)와 보조흡입관로(20)를 진행하는 동안 이들을 연결한 연결관로(30)에서 서로 만나 상쇄되게 된다.

상기와 같은 과정들이 에어클리너측으로 진행하는 동안 연결관로(30)들을 통해서 반복적으로 이루어지며, 이러한 작용은 엔진 소음에 포함된 여러 소음 성분들에 공통적으로 발생하게 된다.

따라서, 엔진측에서 유입된 소음은 에어클리너측으로 배출될 때 상당량 감소된 상태에서 배출되게 된다.

도 3은 본 발명이 적용되지 않은 상태와 적용된 상태의 흡기계 배출소음을 비교한 그래프로서, 실선은 적용되지 않은 상태의 소음크기를 나타내고 점선은 적용된 상태의 소음크기를 나타낸다.

그래프에 표시된 바와 같이, 부분적으로는 본 발명을 적용하였을 경우 소음의 크기가 증가되는 부분도 있으나 전체적으로는 약 3∼4dB 정도의 소음저감효과가 있으며, 특히 사람의 귀에 가장 민감한 소음영역인 약 1 kHz부근에서 확실한 소음저감효과가 있는 것을 확인할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 소음파가 배출되는 통로인 에어덕트를 2개의 관로(주흡입관로와 보조흡입관로)로 분지시켜 양측 관로를 통과하는 소음파에 위상차를 발생시키고, 이 반대위상의 소음파들을 상기 2개의 관로들을 연결하는 연결통로에서 만나도록 하여 상쇄시킴으로써 소음이 제거될 수 있도록 함으로써 최종적으로 외기 흡입구를 통해 배출되는 흡기계의 엔진 방출소음을 저감시킬 수 있게 되었다. 따라서, 차량의 실외소음 및 실내소음을 저감되어 정숙성이 향상되는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 간단한 에어덕트의 구조변경을 통하여 실현되므로 비용부담이 적고, 흡기부압에 영향을 주지 않으므로 동력성능의 변화에 대한 우려 없이 실시할 수 있다는 장점도 있다.

Claims (2)

1. 에어덕트가 상호 평행하게 놓여진 주흡입관로(10)와 보조흡입관로(20)로 분할성형되며, 상기 주흡입관로(10)와 보조흡입관로(20)의 에어클리너측 단부는 Y자형으로 연결되고 중간부분은 다수의 연결관로(30)로 연결되며, 상기 보조흡입관로(20)의 엔진측 단부는 수직관로(31)를 매개로 주흡입관로(10)에 연결되는 구조로 이루어진 자동차 흡기계의 엔진소음 방출 방지구조.
2. 제 1항에 있어서, 상기 수직관로(31)의 거리(a)와, 이 수직관로(31)의 후단으로부터 최초의 연결관로(30)에 이르는 거리(b)를 합친 거리는 보조흡입관로(20)를 통해 배출되는 소음파가 주흡입관로(10)를 통해 배출되는 소음파에 대하여 반대위상으로 변화되는 시간지연을 가지는 거리로 설정되는 것을 특징으로 하는 자동차 흡기계의 엔진소음 방출 방지구조.