KR20030060672A - 가변흡기 시스템에 연동하여 작동하는 가변식 흡기 소음감쇄장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 엔진의 운전조건에 따라 공기도입을 위한 흡기매니폴드의 런너의 길이가 가변되는 가변흡기 시스템에서, 엔진의 운전영역에 대응하여 최적의 흡기소음감쇄를 위한 공진주파수 대역을 가지도록 튜닝되는 가변식 흡기소음 감쇄장치를 제공하는 데 있다.

이를위해 본 발명은 흡기매니폴드의 각 런너에 설치되어 회전작동에 의해 흡기경로의 길이를 운전조건에 따라 가변시키는 흡기경로 변경밸브들과, 상기 각 흡기경로 변경밸브를 작동시키기 위한 회전축과, 그 회전축을 회전작동하는 액츄에이터와, 상기 흡기매니폴드에 공기를 배분하는 서지탱크와, 상기 서지탱크에 목부를 통해 연통되도록 접속되며, 저속운전조건에 대응하여 흡기소음을 감쇄할 수 있는 크기의 내용적을 가지는 레조네이터를 포함하는 흡기시스템에 있어서,

상기 레조네이터의 내부에 회전가능하게 설치되어 엔진의 고속운전시에는 레조네이터의 내용적을 2개로 분할구획하여 공명실의 체적을 축소시키며, 엔진의 저속운전시에는 공명실의 체적을 레조네이터의 전체 용적으로 확장되도록 작동하는 가변밸브와;

상기 가변밸브의 회전작동을 위한 축으로서 상기 회전축에 접속된 가변밸브 작동축; 을 포함하여 구성되어 있다.

Description

가변흡기 시스템에 연동하여 작동하는 가변식 흡기소음 감쇄장치{Variable intake noise decreasing apparatus}

본 발명은 가변흡기 시스템에 연동하여 작동하는 가변식 흡기소음 감쇄장치에 관한 것이다.

엔진이 작동하기 위해서는 엔진의 흡기부압을 이용하여 외부로부터 연소용 공기가 흡기계를 통해 도입되어지게 되는데, 이때 흡기계의 굴곡진 경로등에 의한 흡기저항으로 인하여 흡기소음이 발생되어지게 되며, 이와같은 엔진의 흡기소음을 저감하기 위하여 2~3개 정도의 분기파이프(Branch Pipe)나 헬름호르츠 레조네이터(Helmhortz Resonator)등의 공명기를 흡기계의 도중에 장착하여 사용하고 있다.

분기파이프는 소음 저감을 위해¹/₄파장의 공진을 이용하며, 헬름호르츠 레조네이터는 흡기계에 접속된 질량체(Lumped Mass)가 체적변화에 의한 복원력을 받는 현상의 공진을 이용한 것으로 이들은 모두 특정 소음에 튜닝된 소음감쇄 주파수를 가지고 있다.

그런데 이들 장치들은 엔진의 흡기매니폴드측에 가까울수록 소음저감 효과가 우수한데도 불구하고 엔진룸의 레이아웃등의 제약으로 인하여 흡기매니폴드 가까이에는 1개 정도밖에 설치하지 못하고 나머지 1~ 2개의 공명기는 엔진에서 멀리 떨어진 에어클리너의 공기흡입구 가까이에 장착하고 있어 레조네이터(공명기)의 체적에 대비하여 소음감쇄 효과가 떨어지는 문제가 있다.

특히 엔진의 효율성을 높이기 위하여 엔진운전조건에 따라 흡기매니폴드의 런너의 길이를 조정하는 가변흡기 시스템(Variable intake system)의 경우, 엔진의 저rpm시와 고rpm시에 흡기매니폴드의 런너들의 공기흡입 길이가 달라지게 되는데, 서지탱크에 접속된 레조네이터의 경우 그 체적(Volumn)이 일정하므로써 런너의 흡입길이 변경에 따른 공진주파수 변경에 탄력적으로 대응하여 소음을 감쇄할 수 없어 통상 저속운전 또는 고속운전중 어느 한쪽의 운전영역에 대응하여 소음을 감쇄하도록 레조네이터가 설계되고 있다.

즉, 엔진의 고rpm에서는 각 런너에 설치된 흡기경로변경 밸브가 작동하여 공기 흡입길이가 짧아지게 되므로 작동전 대비 고주파의 캐비티 공진주파수가 생김에도 불구하고 고정볼륨의 레조네이터가 고정된 소음감쇄 주파수를 가지고 있기 때문에 가변흡기 시스템의 작동 및 비작동의 두가지 영역에서의 캐비티 공진을 모두 저감시킬 수가 없고 그중 어느 한 영역의 소음감쇄만을 얻을 수 있다는 한계가 있는 것이었다.

이에 본 발명은 상기한 점을 감안하여 제안한 것으로서 그의 목적으로 하는 것은

엔진의 운전조건에 따라 공기도입을 위한 흡기매니폴드의 런너의 길이가 가변되는 가변흡기 시스템에서, 엔진의 운전영역에 대응하여 최적의 흡기소음감쇄를 위한 공진주파수 대역을 가지도록 튜닝되는 가변식 흡기소음 감쇄장치를 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은

흡기매니폴드의 각 런너에 설치되어 회전작동에 의해 흡기경로의 길이를 운전조건에 따라 가변시키는 흡기경로 변경밸브들과, 상기 각 흡기경로 변경밸브를 작동시키기 위한 회전축과, 그 회전축을 회전작동하는 액츄에이터와, 상기 흡기매니폴드에 공기를 배분하는 서지탱크와, 상기 서지탱크에 목부를 통해 연통되도록 접속되며, 저속운전조건에 대응하여 흡기소음을 감쇄할 수 있는 크기의 내용적을 가지는 레조네이터를 포함하는 흡기시스템에 있어서,

상기 레조네이터의 내부에 회전가능하게 설치되어 엔진의 고속운전시에는 레조네이터의 내용적을 2개로 분할구획하여 공명실의 체적을 축소시키며, 엔진의 저속운전시에는 공명실의 체적을 레조네이터의 전체 용적으로 확장되도록 작동하는 가변밸브와;

상기 가변밸브의 회전작동을 위한 축으로서 상기 회전축에 접속된 가변밸브 작동축; 을 포함하여 구성되어 있다.

도 1은 본 발명에 의한 가변흡기 시스템에 연동하여 작동하는 가변식 흡기소음감쇄 장치를 나타내는 개략적 전체 구성도.

도 2는 동상 장치의 A-A 단면도로서 엔진의 저속운전시 흡기경로변경 밸브의 작동상태를 나타내는 도면.

도 3은 동상 장치의 B-B 단면도로서 엔진의 저속운전시 가변밸브의 작동상태를 나타내는 도면.

도 4는 동상 장치의 A-A 단면도로서 엔진의 고속운전시 흡기경로변경 밸브의 작동상태를 나타내는 도면.

도 5는 동상 장치의 B-B 단면도로서 엔진의 고속운전시 가변밸브의 작동상태를 나타내는 도면.

도 6은 본 발명의 제어블록도.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 가변흡기 시스템 2 : 흡기매니폴드

3 : 서지탱크 4 : 흡기경로변경 밸브

5 : 런너 6 : 회전축

7 : 액츄에이터 8 : 목부

9 : 레조네이터 10 : 공명실

11 : 가변밸브 12 : 가변밸브 작동축

13 : 접속부 14 : rpm센서

15 : 전자제어장치

이하 본 발명의 구성을 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 가변흡기 시스템에 연동하여 작동하는 가변식 흡기소음 감쇄장치를 나타내는 개략적 전체 구성도이며, 도 2는 동상 장치의 A-A 단면도로서 엔진의 지속운전시의 흡기경로 변경밸브의 작동상태를 나타내는 도면이고, 도 3은 동상 장치의 B-B 단면도로서 엔진의 저속운전시의 가변밸브의 작동상태를 나타내는 도면이다.

그리고 도 4는 동상 장치의 A-A 단면도로서 엔진의 고속운전시의 흡기경로 변경밸브의 작동상태를 나타내는 도면이며, 도 5는 동상 장치의 B-B 단면도로서 엔진의 고속운전시의 가변밸브의 작동상태를 나타내는 도면이고, 도 6은 본 발명의 제어블록도이다.

도 1에 있어서 부호 1은 가변흡기 시스템으로서, 흡기매니폴드(2)와 서지탱크(3) 및 흡기경로 변경밸브(4)를 포함하여 구성되어 있다. 흡기매니폴드(2)의 각각의 런너(5)들에는 상기 흡기경로 변경밸브(4)가 회전축(6)에 의해 회전가능하게 장착되어 있으며, 도 2와 도 3에 도시한 것과같이, 흡기경로 변경밸브(4)가 수평 또는 수직위치에 따라 흡기의 이동경로가 화살표 도시와 같이 변경되어지게 되어 있으며, 수평상태에서는 흡기가 흡기경로 변경밸브(4)를 우회하여 통과하게 되므로 흡기경로가 길어지게 되며, 수직상태에서는 흡기경로가 짧아지게 된다.

회전축(6)의 일단에는 흡기경로 변경밸브(4)를 수평 또는 수직위치로 변환하기 위한 액츄에이터(7)가 장착되어 있다.

상기 흡기매니폴드(2)에 공기를 배분하는 서지탱크(3)의 일측에는 목부(8)를통해 연통되게 레조네이터(9)가 접속되어 있으며, 레조네이터(9)의 내부에는 그의 내용적을 2개로 분할하여 구획하거나 또는 전체가 하나의 방(공명실, 10)을 형성하도록 회전작동하는 가변밸브(11)가 설치되어 있으며, 이 가변밸브(11)를 회동작동시키기 위한 가변밸브작동축(12)이 상기 회전축(6)의 일단에 암수로 끼워 맞춤하여 조립하는 접속부(13)를 통해 고정 접속되어 있다.

상기 레조네이터(9)의 전체 내용적은 엔진의 저속운전시의 흡기소음 주파수에 튜닝되어 소음을 감쇄할 수 있는 크기로 설계되며, 가변밸브(11)가 수직으로 위치하여 레조네이터(9)를 2개의 방으로 구획하여 공명실(10)이 축소되었을 때 그 공명실(10)의 내용적은 엔진의 고속운전시의 소음주파수에 튜닝되도록 설정된다.

이하에 본 발명의 작동에 대하여 설명한다.

엔진이 저rpm(저속운전)으로 작동중일 때에는 흡기매니폴드(2)의 런너(5)들의 흡기경로의 길이가 길어져야 하며, 이때에는 rpm센서(14)로부터의 검출신호에 의해 전자제어장치(15)가 액츄에이터(7)를 구동제어하여 흡기경로 변경밸브(4)가 수평으로 위치하도록 한다.

이와같은 상태에서는 도 4에 도시하는 것과같이 흡기경로의 길이가 저속운전에 적합하게 길어지게 되며, 캐비티 공진주파수는 낮아지게 된다.

그리고 이에 연동하여 가변밸브(11) 역시 수평이 되어 레조네이터(9)의 공명실(10)의 체적이 최대로 확장되어 레조네이터(9)의 튜닝주파수도 낮아져 흡기소음을 감쇄하게 되는 것이다.

그러나 엔진이 고rpm(고속운전)으로 운전되면, 흡기경로의 길이가 짧아져야하며, 이때 rpm센서(14)로부터의 검출신호에 의해 전자제어장치(15)는 액츄에이터(7)를 구동제어하여 흡기경로 변경밸브(4)를 수직으로 회동시키게 된다.

이와같은 상태에서는 도 3에 도시하는 것과같이 흡기경로의 길이가 고속운전에 적합하게 짧아지게 되며, 캐비티 공진주파수는 높아지게 된다.

그리고 이에 연동하여 가변밸브(11) 역시 수직으로 위치토록 회동작동하여 레조네이터(9)의 공명실(10)의 체적을 축소시켜 레조네이터(9)의 튜닝주파수가 상승하여 흡기소음을 감쇄하게 되는 것이다.

이와같이 하면 가변식 흡기소음 감쇄장치의 가변밸브(11)를 회동작동하기 위한 별도의 액츄에이터가 필요없게 되며, 엔진의 저속 및 고속운전조건에 대응하여 흡기소음을 감쇄하는 것이 가능하다.

여기서 미설명부호 17은 접속용 클램프이다.

이상과 같은 본 발명에 의하면 흡기매니폴드에 인접하도록 서지탱크에 접속한 레조네이터의 내용적을 가변시켜 소음감쇄를 위한 튜닝주파수를 변화시킬 수 있게 가변밸브를 레조네이터 내부에 회전가능하게 설치하고, 그 가변밸브를 회전작동하는 가변밸브용 작동축을 흡기매니폴드의 흡기경로의 길이를 가변하기 위해 설치된 흡기경로 변경밸브의 회전축에 접속하여 하나의 액츄에이터로써 흡기경로 변경밸브와 가변밸브를 동시작동시켜 엔진의 저속 및 고속운전시에 발생하는 흡기소음을 모두 감쇄시키게 되므로써 소음과 진동의 감쇄효과가 우수하며, 레조네이터의 내용적 변경을 위한 가변밸브가 흡기경로 길이의 변경을 위한 흡기경로 변경밸브구동용 액츄에이터를 공용으로 사용하여 작동되므로써 구조가 단순화되어 원가가 절감되는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 흡기매니폴드의 각 런너에 설치되어 회전작동에 의해 흡기경로의 길이를 운전조건에 따라 가변시키는 흡기경로 변경밸브들과, 상기 각 흡기경로 변경밸브를 작동시키기 위한 회전축과, 그 회전축을 회전작동하는 액츄에이터와, 상기 흡기매니폴드에 공기를 배분하는 서지탱크와, 상기 서지탱크에 목부를 통해 연통되도록 접속되며, 저속운전조건에 대응하여 흡기소음을 감쇄할 수 있는 크기의 내용적을 가지는 레조네이터를 포함하는 흡기시스템에 있어서,

   상기 레조네이터의 내부에 회전가능하게 설치되어 엔진의 고속운전시에는 레조네이터의 내용적을 2개로 분할구획하여 공명실의 체적을 축소시키며, 엔진의 저속운전시에는 공명실의 체적을 레조네이터의 전체 용적으로 확장되도록 작동하는 가변밸브와;

   상기 가변밸브의 회전작동을 위한 축으로서 상기 회전축에 접속된 가변밸브 작동축; 을 포함하여 구성되어 있는것을 특징으로 하는 가변흡기 시스템에 연동하여 작동하는 가변식 흡기소음 감쇄장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 액츄에이터는 엔진 rpm센서로부터의 검출신호에 의한 전자제어장치의 제어에 따라 구동되는 것을 특징으로 하는 가변흡기 시스템에 연동하여 작동하는 가변식 흡기소음 감쇄장치.