KR20060040262A - 자동차 흡기계의 흡음장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 흡기덕트 내의 중심축선상에 흡음재를 포함하는 다수의 방향깃을 갖는 구조물을 설치하여 중심으로 모여드는 토출음을 효과적으로 감쇄시킬 수 있도록 함으로써, 흡기계에서 발생하는 흡기소음을 획기적으로 줄일 수 있도록 한 자동차 흡기계의 흡음장치에 관한 것이다.

본 발명은 흡기계가 공기의 유동방향과 소음의 토출방향이 역방향임에 따라 음파의 전파방향이 중심을 향한다는 원리를 이용한 것으로 흡입공기의 속도구배가 포물선으로 인해 벽면과 중심부에서의 공기의 속도차가 생기고 음파도 그의 영향을 받아 중심부로 모여들기 때문에 덕트의 중심부에 흡음재를 포함하는 구조물을 배치하고, 구조물의 형태도 흡입공기의 유동을 최대한 방해하지 않도록 유선형의 형태를 띄게 함으로써, 기존 레조네이터 및 다공성덕트의 채용으로 인해 발생하였던 여러 단점과 불리한 점을 개선할 수 있으며, 궁극적으로 소음 저감으로 인한 상품성 향상의 효과를 기대할 수 있는 자동차 흡기계의 흡음장치를 제공한다.

흡기계, 흡기소음, 토출소음, 레조네이터, 다공성덕트, 흡음재, 구조물

Description

자동차 흡기계의 흡음장치{Sound-absorbing device of intake system for vehicle}

도 1은 덕트 내 음파의 굴절현상을 보여주는 개략도

도 2는 본 발명에 따른 흡음장치의 구조를 보여주는 사시도

도 3은 본 발명에 따른 흡음장치의 흡음원리를 보여주는 단면도

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

10 : 몸체 11 : 흡기덕트

12 : 지지링 13 : 방향깃

14 : 흡음재 15 : 곡면부

본 발명은 흡기소음의 저감을 위하여 자동차 흡기덕트 내에 설치되는 흡음장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 흡기덕트 내의 중심축선상에 흡음재를 포함하는 다수의 방향깃을 갖는 구조물을 설치하여 중심으로 모여드는 토출음을 효과적 으로 감쇄시킬 수 있도록 함으로써, 흡기계에서 발생하는 흡기소음을 획기적으로 줄일 수 있도록 한 자동차 흡기계의 흡음장치에 관한 것이다.

일반적으로 자동차 에어덕트에서 발생하는 토출소음의 발생원은 1초에 수십번씩 여닫히는 엔진실린더의 흡배기밸브이다.

엔진 작동시 토출소음은 높은 주파수를 생성하게 되고, 이렇게 생성된 주파수는 음압이 형성되면 흡기구를 통해서 나오게 되며, 이는 엔진소음으로 우리 귀에 들리게 된다.

이러한 소음을 줄이기 위한 하나의 방편으로 흡음재를 쓰는 것이다.

배기계의 경우 소음이 토출되는 방향과 배출가스의 유동방향이 같은 방향이므로 파이프 외벽에 흡음재를 첨가함으로써 이러한 소음을 상당수 줄일 수가 있지만, 흡기계의 경우 매커니즘의 차이로 흡음재를 첨가하는 방법으로는 효과를 얻을 수 없다.

종래의 경우 흡기계 소음저감을 위해 주로 레조네이터나 다공성덕트(Porous duct)를 이용하였다.

그러나, 레조네이터의 경우 많은 튜닝과정을 거쳐야 했으며 다양한 주파수대의 소음을 잡기 위해서는 여러 개의 레조네이터를 써야 하는 문제점이 있었다.

이러한 레조네이터의 단점을 개선하기 위한 다공성덕트의 경우 위의 단점을 최대한 줄였음에도 불구하고 원가측면에서 불리함이 많았고 오염문제로 인해서 추가로 커버를 씌워야 하는 불편함이 따랐다.

따라서, 본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 흡기계가 공기의 유동방향과 소음의 토출방향이 역방향임에 따라 음파의 전파방향이 중심을 향한다는 원리를 이용한 것으로 흡입공기의 속도구배가 포물선으로 인해 벽면과 중심부에서의 공기의 속도차가 생기고 음파도 그의 영향을 받아 중심부로 모여들기 때문에 덕트의 중심부에 흡음재를 포함하는 구조물을 배치하고, 구조물의 형태도 흡입공기의 유동을 최대한 방해하지 않도록 유선형의 형태를 띄게 함으로써, 기존 레조네이터 및 다공성덕트의 채용으로 인해 발생하였던 여러 단점과 불리한 점을 개선할 수 있으며, 궁극적으로 소음 저감으로 인한 상품성 향상의 효과를 기대할 수 있는 자동차 흡기계의 흡음장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 길다란 봉 형태의 몸체는 흡기덕트의 내부 중심에서 동심원상으로 위치되면서 지지링에 의해 양단 고정되고, 상기 몸체의 외주면에는 길이방향을 따라 일정간격으로 배치되는 다수의 방향깃이 갖추어져 있으며, 상기 방향깃의 내부에는 흡음재가 채워져 있는 구조로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 몸체가 배치되는 흡기덕트의 구간은 직경이 확장되면서 그 전후측이 곡면부로 이어지는 구조로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 몸체의 선단부와 후단부는 콘 형태로 되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 방향깃은 공기의 흐름방향을 따라 완만하게 휘어진 형태로 되어 있어서 공기의 흐름저항을 줄일 수 있도록 된 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2에 도시한 바와 같이, 흡음장치의 몸체(10)는 길다란 봉 형태로 이루어져 있으며, 그 선단부와 후단부는 콘 형태를 하고 있어서 공기 또는 토출음의 흐름저항을 최대한 저감시켜줄 수 있게 된다.

이러한 몸체(10)는 흡입덕트(11)의 소정의 위치, 예를 들면 에어클리너와 흡기매니폴드 사이의 위치에 설치되며, 흡입덕트(11)의 내부 중심에서 동심원상으로 나란하게 배치되면서 양단 지지링(12)에 의해 고정되는 형태로 지지된다.

이때의 상기 지지링(12)은 흡입덕트(11)의 벽면에 꼭맞는 형태로 삽입되어 고정되고 중심쪽을 향하는 다수의 지지대를 이용하여 몸체(10)를 잡아줄 수 있게 된다.

특히, 몸체(10)가 차지하는 부분의 부피에 의해 덕트 내의 몸체(10)가 위치한 곳에서의 갑작스러운 속도변화 및 압력변화를 막기 위하여 몸체(10)가 배치되는 흡기덕트(11)의 구간은 덕트 전체 구간의 직경보다 다소 확장된 직경으로 되어 있고, 또 이렇게 확장된 직경의 전후측 경계부는 곡면부(15)로 되어 있다.

또한, 상기 몸체(10)의 외주면에는 길이방향을 따라 일정간격으로 배치되는 다수의 방향깃(13)이 갖추어져 있으며, 그 내부에는 흡음재(14)가 채워지게 된다.

이때의 흡음재는 자동차 소음저감을 위해 사용되는 통상의 것을 적용할 수 있다.

특히, 상기 방향깃(13)은 공기의 흐름방향을 따라 완만하게 휘어진 형태로 되어 있어서 흡음재(14)와 유입공기의 직접적인 접촉을 막을 수 있고 공기 유동에 대한 저항을 최소화할 수 있다.

따라서, 이와 같이 구성된 본 발명의 흡음장치에 대한 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

흡기계의 경우, 도 1에 도시한 바와 같이, 공기의 흡입방향과 토출음의 이동방향이 반대방향이므로 포물선 형태를 나타내는 공기의 흐름에 의해서 벽면과 중심부의 토출음의 속도는 중심부와 벽면에서 차이를 나타내게 된다.

다시 말해, 공기의 속도가 빠른 중심부의 음속은 벽면과의 마찰에 의해서 공기의 속도가 상대적으로 느린 벽면에서의 음속보다 느려지게 되고, 중심부와 벽면의 음속의 차이에 의해서 토출음은 중심으로 모여드는 현상이 발생하게 된다.

덕트 내에서의 음속은 도 1의 식에 따른다.

배기계의 경우 토출음의 이동방향과 배기가스의 유동방향이 같으므로 중심부는 빠른 배기가스 속도에 의해서 음속이 빨라지고 벽면의 경우는 상대적으로 느린 유체의 속도에 의해서 음속도 중심부에 비해 느려지게 되며, 음속의 차이에 의해서 토출음은 벽면으로 휘는 방향으로 전파되어 나간다.

즉, 배기계의 경우 흡음재를 파이프 벽면에 위치시키면 효과를 볼 수 있는 이유가 여기에 있다.

위와 같은 원리에 의해 흡기계의 덕트에서 토출음을 잡기 위해서는 흡음재가 벽면이 아닌 중앙에 위치하여야 한다.

도 3에 도시한 바와 같이, 실선으로 표시한 부분은 공기의 속도구배를 나타낸 것이고, 점선은 토출음의 속도구배를 나타낸 것이다.

중심에 몸체(10)가 위치하고 있기는 하지만 벽면의 표면적에 비해서 흡음재가 있는 몸체(10)의 표면적이 훨씬 적기 때문에 속도구배는 중심부에서 거의 최대가 된다.

토출시 방향이 전환된 토출음은 방향깃(13) 내에 위치한 흡음재(14)로 향하게 되고, 따라서 토출음 감쇄 효과를 얻을 수 있게 된다.

흡음재(14)의 경우 방향깃(13)의 내부에 위치하고 있기 때문에 공기와 직접적으로 접촉하지 않고 반대쪽에서 휘어져 들어오는 음파와 접촉함으로써 소음저감의 효과를 가진다.

이상에서와 같이 본 발명은 흡기덕트 내에 흡음재를 포함하는 다수의 방향깃을 갖는 구조물을 설치하여 중심으로 모여드는 토출음을 효과적으로 감쇄시킬 수 있도록 함으로써, 흡기계에서 발생하는 흡기소음을 획기적으로 줄일 수 있는 장점이 있고, 기존 레조네이터 및 다공성덕트의 채용으로 인해 발생하였던 여러 단점과 불리한 점을 개선할 수 있는 효과가 있으며, 궁극적으로 소음 저감으로 인한 상품성 향상의 효과를 기대할 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 길다란 봉 형태의 몸체(10)는 흡기덕트(11)의 내부 중심에서 동심원상으로 위치되면서 지지링(12)에 의해 양단 고정되고, 상기 몸체(10)의 외주면에는 길이방향을 따라 일정간격으로 배치되는 다수의 방향깃(13)이 갖추어져 있으며, 상기 방향깃(13)의 내부에는 흡음재(14)가 채워져 있는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차 흡기계의 흡음장치.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 몸체(10)가 배치되는 흡기덕트(11)의 구간은 직경이 확장되면서 그 전후측이 곡면부(15)로 이어지는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차 흡기계의 흡음장치.
3. 청구항 1 또는 2에 있어서, 상기 몸체(10)의 선단부와 후단부는 콘 형태로 되어 있는 것을 특징으로 하는 자동차 흡기계의 흡음장치.
4. 청구항 1에 있어서, 상기 방향깃(13)은 공기의 흐름방향을 따라 완만하게 휘어진 형태로 되어 있어서 공기의 흐름저항을 줄일 수 있도록 된 것을 특징으로 하 는 자동차 흡기계의 흡음장치.

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