KR20110061358A - 자연부압식 가변레조네이터장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 가변레조네이터장치(10)는 흡기매니폴드(4)의 전단에 설치된 서지탱크(3)부위로 형성된 부압을 공명통(12)쪽으로 유도해, 엔진상태에 따른 서지탱크(3)쪽 압력변화를 이용한 자연부압식으로 공명통(12)의 내부 이중공명실체적을 변화시켜줌으로써, 외기를 도입하는 흡기덕트(1)내 흡기소음에 대한 주파수 커버영역이 넓고, 별도 장치의 적용이 없어 원가와 중량 상승을 가져오지 않으며, 레이아웃 제약도 없어 높은 실차적용성을 갖는 특징이 있다.

부압, 가변, 탄성판

Description

자연부압식 가변레조네이터장치{Natural Vacuum Variable Geometry Resonator Device}

본 발명은 레조네이터장치에 관한 것으로, 특히 흡기매니폴드쪽 서지탱크와 연계시켜 작동되는 자연부압식 가변레조네이터장치에 관한 것이다.

일반적으로 차량 흡기계에는 튜닝 주파수를 미리 설정한 레조네이터(Resonator)를 설치해, 신기도입에 따른 흡기소음을 저감시켜준다.

상기와 같은 레조네이터는 외부공기인 신기의 흡입통로인 흡기덕트쪽에 설치됨으로써, 특정한 엔진회전수(RPM)에서 문제가 되는 주파수를 제거해 소음을 줄여주게 된다.

통상, 레조네이터는 주파수를 결정짓는 인자인 공명통체적과 좁은연결부인 네크단면적(Neck Area) 및 네크길이(Neck Length)를 결정해줌으로써, 튜닝 주파수를 특정한 값으로 미리 설정해 하나의 중심주파수를 제거하는 작용을 한다.

하지만, 엔진은 넓은 소음유발 주파수영역을 가져 특정한 주파수에 맞춘 레조네이터의 흡기소음 저감효율은 만족스럽지 못하므로, 이를 보완하기 위해 보다 넓은 주파수영역에 맞춰 흡기소음을 저감할 수 있는 방식인 가변레조네이터를 적용 하게 된다.

상기와 같은 가변레조네이터는 다양한 방식으로 구현되며 일례로, 헬름홀츠 타입 공명실체적을 엔진회전수영역에 따라 변화시키는 방법이 널리적용된다.

하지만, 공명실체적 변화방식 가변레조네이터는 엔진상태를 판단하고 최적제어조건을 산출하는 ECU를 필요로 하고, ECU 제어신호에 따라 공명실체적을 강제로 변화시키는 별도의 동력수단을 갖추어야 함으로써, 전체 구성부품이 많아지고 다소 복잡한 구조를 갖을 수밖에 없다.

상기와 같이 많은 부품들로 구성된 가변레조네이터는 원가를 상승시키고 중량을 증가시키며, 특히 엔진룸설치시 레이아웃 제약을 받을 수밖에 없어 실차적용성을 낮추게 된다.

이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 것으로, 엔진운전영역에 따른 흡기압력차이로 헬름홀츠 타입 공명실내 체적변화를 구현함으로써, ECU와 별도 동력수단을 이용하지 않고서도 넓은 주파수영역을 커버할 수 있는 자연부압식 가변레조네이터를 제공함에 목적이 있다.

또한, 본 발명은 엔진으로 유입되는 신기의 흡기압력차이를 연결라인으로 이용함으로써, 원가와 중량 상승요인이 없고 엔진룸설치에 따른 레이아웃 제약도 없어 높은 실차적용성을 갖는 자연부압식 가변레조네이터를 제공함에 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 가변레조네이터장치가 흡기매니폴드의 전단에 설치된 서지탱크부위로 형성된 압력을 받고, 외기를 도입하는 흡기덕트쪽 압력을 동시에 받아, 엔진상태에 따른 상기 서지탱크쪽 압력변화로 흡기소음저감을 위한 주파수튜닝을 구현하는 공명통을 포함해 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 서지탱크부위로 형성된 압력은 스로틀바디를 지나 서지탱크사이를 잇는 흡기덕트부위이다.

상기 공명통은 상기 서지탱크부위에서 인출된 부압라인이 연결된 상공명실과, 상기 흡기덕트쪽에 연통된 하공명실을 갖추고, 상기 상공명실과 하공명실은 압력차로 변형되는 탄성판으로 구획된다.

상기 상공명실쪽은 상기 부압라인이 연결되는 라인연결관을 형성하고, 상기 하공명실은 상기 흡기덕트쪽에 연통된 덕트연결넥을 형성한다.

상기 공명통은 상기 서지탱크부위에서 인출된 부압라인과 상기 흡기덕트쪽과 동시에 연결된 상공명실과, 상기 흡기덕트쪽에 연통된 하공명실을 갖추고, 상기 상공명실과 하공명실은 압력차로 변형되는 탄성판으로 구획된다.

상기 상공명실쪽은 상기 부압라인이 연결되는 라인연결관과 상기 흡기덕트쪽에 연통된 서브덕트연결넥을 형성하고, 상기 하공명실은 상기 흡기덕트쪽에 연통된 덕트연결넥을 형성한다.

이러한 본 발명에 의하면, ECU와 별도 동력수단을 이용하지 않고 자연부압식으로 공명실내 체적변화를 구현해 넓은 주파수영역을 커버하므로, 가변레조네이터로 인한 원가와 중량 상승을 가져오지 않는 효과가 있고, 엔진룸설치에 따른 레이아웃 제약도 없어 높은 실차적용성을 갖는 효과도 갖는다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도 1은 본 발명에 따른 자연부압식 가변레조네이터장치의 구성도를 도시한 것인바, 본 발명의 가변레조네이터장치(10)는 흡기매니폴드(4)의 전단에 설치된 서 지탱크(3)부위로 형성된 부압을 공명통(12)쪽으로 유도해, 엔진상태에 따른 서지탱크(3)쪽 압력변화를 이용한 자연부압식으로 공명통(12)의 내부 이중공명실체적을 변화시켜줌으로써, 외기를 도입하는 흡기덕트(1)내 흡기소음을 넓은 주파수영역까지 커버한다.

이를 위해, 상기 가변레조네이터장치(10)는 스로틀바디(2)를 지나 서지탱크(3)사이를 잇는 흡기덕트(1)에서 인출된 부압라인(11)과, 공진 주파수를 가변시키는 공명통(12)과, 상기 공명통(12)의 내부공간을 이중적인 상·하공명실(13,14)을 구획하고, 압력차로 변형되는 탄성판(17)으로 구성한다.

본 실시예에 따른 상기 공명통(12)은 부압라인(11)이 연결된 라인연결관(15)을 상공명실(13)쪽으로 형성하고, 흡기덕트(1)쪽이 연결된 덕트연결넥(16)을 하공명실(14)쪽으로 형성한다.

상기 라인연결관(15)의 직경은 상기 덕트연결넥(16)의 직경에 비해 작은 크기로 형성한다.

상기 탄성판(17)은 상공명실(13)의 체적이 하공명실(14)의 체적보다 작은 체적을 갖는 위치로 설치한다.

본 실시예에 따른 가변레조네이터장치(10)는 탄성판(17)이 공명통(12)의 상·하공명실(13,14)에 대한 체적변화를 줘 주파수를 가변시키므로, 특정한 엔진상태와 그에 따른 특정 주파수를 미리 설정하고, 이에 맞추어 모든 구성요소들을 고려해 설계된다.

도 2는 본 실시예에 따른 가변레조네이터장치가 설계된 주파수와 같은 튜닝 주파수를 갖는 상태를 나타낸다.

도시된 바와 같이, 상기 가변레조네이터장치(10)는 설계된 주파수와 같은 튜닝주파수를 갖게 되면, 공명통(12)의 상·하공명실(13,14)내 압력변화가 없어 탄성판(17)의 변형을 가져오지 않으므로, 설계된 상태를 유지하면서 흡기소음을 제거한다.

도 3은 본 실시예에 따른 가변레조네이터장치가 낮은 튜닝주파수를 갖는 상태를 나타낸다.

도시된 바와 같이, 상기 가변레조네이터장치(10)는 공명통(12)의 압력변화에 의한 탄성판(17)의 변형으로 상·하공명실(13,14)에 체적변화가 발생하고, 이로 인해 흡기소음을 저감하게 된다.

상기와 같은 상태는 엔진RPM이 낮은 저속구간에서 발생되며, 이로 인해 도 1과 같이 서지탱크(3)쪽으로 큰 부압이 걸려 흡기덕트(1)쪽에서 공명통(12)으로 가하는 압력이 보다 크게 작용하는 상태이다.

즉, 공명통(12)은 덕트연결넥(16)을 통해 흡기덕트(1)쪽 압력을 받아 하공명실(14)쪽 압력이 높아지고, 서지탱크(3)쪽에 형성된 큰 부압으로 상공명실(13)쪽 압력은 더 낮은 상태로 전환된다.

상기와 같은 상태에서 탄성판(17)이 하공명실(14)쪽 높은 압력을 받아 상공명실(13)쪽으로 변형되고, 이로 인하여 공명통(12)에서 상공명실(13)의 체적은 감소하고 하공명실(14)의 체적은 증대됨으로써, 공명통(12)의 튜닝주파수가 내려가 흡기소음을 저감시켜준다.

도 4는 본 실시예에 따른 가변레조네이터장치가 높은 튜닝주파수를 갖는 상태를 나타낸다.

상기와 같은 상태는 엔진RPM이 높은 고속구간에서 발생되며, 이로 인해 도 1과 같이 서지탱크(3)쪽으로 작은 부압이 걸려 서지탱크(3)쪽에서 공명통(12)으로 가하는 압력이 보다 크게 작용하는 상태로서, 저속구간일때와 반대로 작용하는 상태이다.

이로 인하여, 공명통(12)은 부압라인(11)을 통해 받는 서지탱크(3)쪽 압력으로 상공명실(13)쪽 압력이 높아지고, 흡기덕트(1)쪽 압력을 받는 하공명실(14)쪽 압력은 더 낮은 상태로 전환되므로, 탄성판(17)이 상공명실(13)쪽 높은 압력을 받아 하공명실(14)쪽으로 변형된다.

이에 따라, 공명통(12)에서 하공명실(14)의 체적은 감소하고 상공명실(13)의 체적은 증대됨으로써, 공명통(12)의 튜닝주파수가 올라가 흡기소음을 저감시켜준다.

본 실시예에 따른 가변레조네이터장치는 다양하게 변형될 수 있다.

도 5는 본 발명에 따른 자연부압식 가변레조네이터장치의 변형례를 나타낸다.

도시된 바와 같이 설명된 본 실시예와 동일하고, 공명통(12)과 흡기덕트(1)간 연통구조만을 변형함으로써, 동시에 2개의 주파수튜닝을 가능케하는 구조이다.

이를 위해, 공명통(12)은 흡기덕트(1)에서 이어진 덕트연결넥(160)과 서브덕트연결넥(170)으로 이중적인 연결구조를 갖는다.

상기 덕트연결넥(160)은 공명통(12)의 하공명실(14)이 온전히 흡기덕트(1)쪽 압력만 받도록 하고, 상기 서브덕트연결넥(170)은 공명통(12)의 상공명실(13)이 부압라인(11)을 통한 서지탱크(3)쪽 압력과 흡기덕트(1)쪽 압력을 동시에 받도록 한다.

상기와 같이 공명통(12)의 상공명실(13)이 서지탱크(3)쪽 압력과 흡기덕트(1)쪽 압력을 동시에 받게됨으로써, 전술한 본 실시예인 서지탱크(3)쪽 압력만 받는 상공명실(13)을 갖는 공명통(12)의 주파수튜닝작용에 비해, 본 변형에 따른 공명통(12)은 또다른 주파수를 튜닝할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 자연부압식 가변레조네이터장치의 구성도

도 2내지 4는 본 발명에 따른 자연부압식 가변레조네이터장치의 작동도

도 5는 본 발명에 따른 자연부압식 가변레조네이터장치의 변형례

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 흡기덕트 2 : 스로틀바디

3 : 서지탱크 4 : 흡기매니폴드

10 : 가변레조네이터 11 : 부압라인

12 : 공명통 13,14 : 상·하공명실

15 : 라인연결관 16,160 : 덕트연결넥

17 : 탄성판 170 : 서브덕트연결넥

Claims (8)

1. 흡기매니폴드의 전단에 설치된 서지탱크부위로 형성된 압력을 받고, 외기를 도입하는 흡기덕트쪽 압력을 동시에 받아, 엔진상태에 따른 상기 서지탱크쪽 압력변화로 흡기소음저감을 위한 주파수튜닝을 구현하는 공명통을 포함해 구성된 것을 특징으로 하는 자연부압식 가변레조네이터장치.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 서지탱크부위로 형성된 압력은 스로틀바디를 지나 서지탱크사이를 잇는 흡기덕트부위인
3. 청구항 1에 있어서, 상기 공명통은 상기 서지탱크부위에서 인출된 부압라인이 연결된 상공명실과, 상기 흡기덕트쪽에 연통된 하공명실을 갖추고, 상기 상공명실과 하공명실은 압력차로 변형되는 탄성판으로 구획되는
4. 청구항 3에 있어서, 상기 탄성판은 상기 상공명실의 체적에 비해 상기 하공명실이 더 큰체적을 갖도록 구획하는
5. 청구항 3에 있어서, 상기 상공명실쪽은 상기 부압라인이 연결되는 라인연결관을 형성하고, 상기 하공명실은 상기 흡기덕트쪽에 연통된 덕트연결넥을 형성하는
6. 청구항 5에 있어서, 상기 라인연결관의 직경은 상기 덕트연결넥의 직경보다 작은 직경인
7. 청구항 3에 있어서, 상기 공명통은 상기 서지탱크부위에서 인출된 부압라인과 상기 흡기덕트쪽과 동시에 연결된 상공명실과, 상기 흡기덕트쪽에 연통된 하공명실을 갖추고, 상기 상공명실과 하공명실은 압력차로 변형되는 탄성판으로 구획되는
8. 청구항 7에 있어서, 상기 상공명실쪽은 상기 부압라인이 연결되는 라인연결관과 상기 흡기덕트쪽에 연통된 서브덕트연결넥을 형성하고, 상기 하공명실은 상기 흡기덕트쪽에 연통된 덕트연결넥을 형성하는

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