KR20170128938A - 엔진진동 및 주행상태를 반영한 엔진소음 제어장치 - Google Patents

엔진진동 및 주행상태를 반영한 엔진소음 제어장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 엔진진동 및 주행상태를 반영한 엔진소음 제어장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 엔진진동 및 주행상태를 반영한 엔진소음 제어장치는 비선형적인 엔진소음을 보강하도록 보강소음을 발생시키는 사운드 발생장치(100); 상기 엔진소음의 소음원인 엔진의 진동을 측정하는 진동센서(200); 상기 진동센서(200)의 신호를 실시간으로 수신하며, 상기 엔진소음(또는 상기 엔진소음의 특성을 결정하는 특정 오더성분)이 선형(Linear)성을 유지하도록 상기 사운드 발생장치(100)를 제어하는 신호처리 제어기(300); 및 상기 신호처리 제어기(300)의 제어신호를 수신하고 증폭시켜, 상기 사운드 발생장치(100)에 전달하는 증폭기(400);를 포함한다. 본 발명에 따르면, 엔진소음의 음원이 되는 엔진진동의 특성을 반영하여 즉각적이고, 자연스러운 엔진소음(엔진사운드)를 구현할 수 있다.

Description

엔진진동 및 주행상태를 반영한 엔진소음 제어장치{AN APPARATUS FOR CONTROLLING ENGINE NOISE TO REFLECT ENGINE VIBRATION AND DRIVING CONDITION}
본 발명은 엔진진동 및 주행상태를 반영한 엔진소음 제어장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 엔진의 진동특성을 감지하고, 상기 엔진의 진동특성에 따른 엔진소음이 선형(Linear)성을 유지시키며, 특히 엔진사운드 특성을 결정하는 오더성분을 목적에 따라 독립적으로 제어할 수 있는 엔진소음 제어장치에 관한 것이다.
차량의 소음에 대한 연구는 소음원으로부터 어떻게 하면 소음을 적게 방출시키는 방법에 대한 연구 방향과, 흡음제를 이용한 소음을 차단하는 연구 방향과, 능동 소음 제어(Active Noise Control; ANC)를 이용한 소음을 상쇄시키는 연구 방향으로 분류할 수 있다. 특히, 상기 능동 소음 제어(Active Noise Control) 기술은 반대의 위상 음원으로 부밍대역(~250Hz) 이하의 소음을 제어하는 기술이다. 이 기술은 차량의 소음을 최소화하는 기술로서, 소음이 발생하면 음향 장치를 통해 소음과 반대 파장의 음향을 발생시켜 상기 소음을 상쇄시키는 기술이다.
상기와 같은 기술 중, 흡음재를 사용하는 방법은 500Hz가 넘는 고주파 소음에 대해서는 좋은 효과를 보이나 저주파 소음에 대해서는 흡음제의 크기가 커져야 하므로 비용을 증가시키고, 비행기나 자동차 등 중량을 줄여야 하는 곳에서는 사용이 어려운 문제점이 있다.
또한, 최근 환경 문제가 심각해 짐에 따라 배기 가스의 양을 줄이기 위해 연료를 적게 소모하는 차량에 대한 요구가 증가하고 있다. 이에 대한 해결책으로 차의 무게를 줄이고 엔진의 효율을 증가시키는 연구가 진행되고 있는데, 이와 같은 접근은 필연적으로 차량의 소음 및 진동에 나쁜 영향을 주고 있다.
따라서, 최근에는 능동 소음 제어(Active Noise Control) 기법이 각광을 받고 있다. 종래의 능동 소음 제어 시스템은 도 1에서 도시된 바와 같이, 마이크로폰(1)에서 센싱된 차량 실내의 소음은 필터(2)를 통해 필터링 된 후 AD 변환기(3)를 거쳐 제어기로 인가되고, 그 제어기(5)에서는 입력된 값을 다중 알고리즘에 적용시켜 현재의 소음치가 최소화하는 제어신호(즉, 센싱된 소음과 역위상을 가지는 제어소음을 발생시키는 제어신호)를 내부의 DA변환기를 통해 아날로그변환 시킨 후에 앰프(4)로 인가하게 된다. 그에 따라, 그 앰프(4)에서 증폭된 제어 신호는 스피커(6)를 통해 출력된다.
그러나 상기와 같은 능동 소음 제어(Active Noise Control) 기술은 단순히 차량 실내의 소음을 저감시킬 뿐이므로, 다이내믹한 엔진소음에 대한 운전자의 요구를 반영하지 못하는 문제점이 있었다.
이를 보완하기 위한 기술로서, 능동 소리 디자인(Active Sound Design, ASD) 기술이 있다. 능동 소리 디자인(Active Sound Design) 기술은 고급 차량의 실내 소음 등 가상의 음원을 미리 녹음하고, 주행 중 실내 스피커를 통해 상기 음원을 재생함으로써, 운전자의 요구를 반영한 기술이다. 즉, 도 2에 도시된 것과 같이, 종래의 능동 소리 디자인(Active Sound Design, ASD) 시스템은 소음을 감지하기 위한 센서인 마이크로폰(10)과 상기 마이크로폰(10)을 통해 감지된 소음에 따라 엔진 RPM 및 APS 신호(20) 등을 센싱하여 전 RPM 구간에 대하여 미리 설정한 목표 가속음 또는 주행음을 구현하는 콘트롤 유닛(30), 상기 가속음 또는 주행음을 선택할 수 있는 셀렉터(40) 및 상기 콘트롤 유닛(30)을 통해 가속음 또는 주행음을 차량 내부에 발생시키는 스피커(50)가 있다.
그러나 상기 능동 소음 제어(Active Noise Control) 및 능동 소리 디자인(Active Sound Design)은 모두 마이크로폰을 이용하여 소음을 측정하고, 이에 대응하여 스피커를 통해 별도의 소음(제어신호에 의한 소음 또는 녹음된 가상의 음원)을 발생시키는 방식이므로, 스피커 제어에 지연(Delay)이 발생하여 운전자가 이질감을 느끼는 문제점이 있었다.
또한, 상기 능동 소음 제어(Active Noise Control) 및 능동 소리 디자인(Active Sound Design)은 모두 실내에 스피커가 장착되므로, 엔진룸에서의 엔진소음과 스피커를 통해 발생한 별도의 소음의 발생위치가 상이하여, 운전자가 이질감을 느끼는 문제점이 있었다.
등록특허공보 제10-1081159호 (2011.11.01)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 엔진의 진동특성을 감지하여 상기 엔진의 진동특성에 따른 엔진소음이 선형(Linear)성을 유지하고 목표 사운드 특성을 제어할 수 있도록, 엔진진동의 오더성분을 실시간으로 획득하고, 원하는 엔진사운드를 구현하기 위해 보강 엔진소음을 발생시키는 엔진의 진동특성을 반영한 엔진소음 제어장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 엔진진동 및 주행상태를 반영한 엔진소음 제어장치는 비선형적인 엔진소음을 보강하도록 보강소음을 발생시키는 사운드 발생장치(100); 상기 엔진소음의 소음원인 엔진의 진동을 측정하는 진동센서(200); 상기 진동센서(200)의 신호를 실시간으로 수신하며, 상기 엔진소음이 선형(Linear)성을 유지하도록 상기 사운드 발생장치(100)를 제어하는 신호처리 제어기(300); 및 상기 신호처리 제어기(300)의 제어신호를 수신하고 증폭시켜, 상기 사운드 발생장치(100)에 전달하는 증폭기(400);를 포함한다.
상기 사운드 발생장치(100)는 엔진룸 내부에 장착되는 것을 특징으로 한다.
상기 엔진진동 및 주행상태를 반영한 엔진소음 제어장치는 차량의 주행상태를 감지하여, 상기 신호처리 제어기(300)에 전달하는 감지기(500);를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 감지기(500)는, 엔진회전수 감지부(510), 기어단수 감지부(520) 또는 엑셀 페달의 개도량 감지부(530) 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 엔진진동 및 주행상태를 반영한 엔진소음 제어장치는 상기 보강 엔진소음에 의해 보강되어 선형(Linear)성을 유지하는 엔진소음을 감지하는 마이크로폰(600);을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 엔진진동 및 주행상태를 반영한 엔진소음 제어장치는 상기 마이크로폰(600)에서 측정된 엔진소음이 기설정된 목표 엔진소음 맵에 부합하도록, 상기 사운드 발생장치(100)를 제어하는 PID 제어기(700);를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 신호처리 제어기(300)는, 기설정된 하나 이상의 엔진의 오더(order)에 따른 엔진소음(오더성분)에서, 엔진진동의 변화에 따라 상기 오더성분의 단절이 발생하는 것을 방지하도록, 상기 사운드 발생장치(100)를 제어하여 상기 오더성분의 선형(Linear)성을 유지하는 것을 특징으로 한다.
상기 엔진의 오더는 크랭크샤프트의 회전수와 주파수의 비율상수이고, 상기 기설정된 하나 이상의 엔진의 오더성분은 2차 오더성분, 4차 오더성분 또는 8차 오더성분 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 신호처리 제어기(300)에는 엔진진동에 따른 엔진소음에 대한 데이터인 사운드 맵이 저장되며, 상기 신호처리 제어기(300)는 엔진소음이 상기 사운드 맵에 부합하도록, 상기 사운드 발생장치(100)를 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기 신호처리 제어기(300)에 저장된 상기 사운드 맵은 복수 개일 수 있고, 상기 복수 개의 사운드 맵 중 어느 하나의 사운드 맵이 사용되는 것을 특징으로 한다.
상기 신호처리 제어기(300)는, 복수 개의 상기 오더성분 중 어느 하나 이상의 오더성분이 선형(Linear)성을 유지하도록 상기 사운드 발생장치(100)를 제어하여, 상기 복수 개의 상기 오더성분을 개별적으로 제어할 수 있는 것을 특징으로 한다.
상기 신호처리 제어기(300)는, 상기 복수 개의 상기 오더성분 중 어느 하나 이상의 오더성분을 증폭 또는 변조하도록, 상기 사운드 발생장치(100)를 실시간으로 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따르면, 엔진소음의 음원이 되는 엔진진동의 특성을 반영하여 즉각적이고, 자연스러운 엔진소음(엔진사운드)를 구현할 수 있다.
또한, 차량의 노후화에 따른 소음이 증가하더라도, 마이크로폰 및 PID 제어기를 이용하여 이를 반영함으로써, 초기 상태의 엔진소음(엔진사운드)를 유지할 수 있다.
도 1 및 도 2는 종래기술의 문제점을 설명하는 도면.
도 3은 본 발명에 따른 엔진진동 및 주행상태를 반영한 엔진소음 제어장치의 블록도.
도 4는 본 발명의 효과를 설명하는 도면.
도 5는 본 발명을 차량에 적용한 상태도.
도 6 및 도 7은 본 발명을 차량에 적용한 상태에서의 실험결과를 설명하는 도면.
본 명세서 및 청구범위에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명에 따른 엔진진동 및 주행상태를 반영한 엔진소음 제어장치의 블록도이다. 도 3을 참조할 때, 본 발명에 따른 엔진진동 및 주행상태를 반영한 엔진소음 제어장치는 사운드 발생장치(100), 진동센서(200), 신호처리 제어기(300), 증폭기(400), 감지기(500), 마이크로폰(600), PID 제어기(700)를 포함한다.
사운드 발생장치(100)는 비선형적인 엔진소음을 보강하도록 보강소음을 발생시키는 역할을 한다. 스피커일 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 설계자의 의도 등에 따라 동일한 역할을 수행할 수 있는 다른 구성요소로 대체 가능하다. 이때, 상기 비선형적 엔진소음에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.
상기 사운드 발생장치(100)는 엔진룸 내부에 장착될 수 있다. 즉, 종래의 능동 소음 제어(Active Noise Control) 및 능동 소리 디자인(Active Sound Design)은 모두 실내에 스피커가 장착되므로, 엔진룸에서의 엔진소음과 스피커를 통해 발생한 별도의 소음의 발생위치가 상이하였다. 따라서, 운전자는 소음의 발생위치 차이로 인한 이질감을 느낄 수 있었고, 이에 따라 차량의 감성품질이 낮아지는 문제점이 있었다.
이에 비해, 본원발명은 상기 사운드 발생장치(100)를 엔진룸 내부에 장착함으로써, 사운드 발생장치(100)에서 발생하는 보강소음이 비선형적인 엔진소음을 자연스럽게 보강하여, 운전자로 하여금 상기 엔진소음이 선형(Linear)성을 유지하는 것으로 인식시킨다. 이에 따라, 다이나믹한 엔진소음(엔진사운드)을 운전자에 제공하여, 차량의 감성품질을 향상시킬 수 있는 것이다.
진동센서(200)는 상기 엔진소음의 소음원인 엔진의 진동을 측정하는 역할을 한다. 즉, 종래의 능동 소음 제어(Active Noise Control) 및 능동 소리 디자인(Active Sound Design)은 모두 차량 실내에 장착된 마이크로폰을 이용하여 차량 실내의 소음을 측정하고, 이에 대응하여 스피커를 통해 별도의 소음(제어신호에 의한 소음 또는 녹음된 가상의 음원)을 발생시키는 방식이므로, 스피커 제어에 지연(Delay)이 발생하여 운전자가 이질감을 느끼는 문제점이 있었다. 보다 상세히 설명하면, 종래에는 엔진소음의 음원이 되는 엔진진동이 변화하더라도, 엔진소음이 차량 실내의 마이크로폰에 의해 측정되고, 상기 측정된 엔진소음을 분석한 후, 상기 엔진소음의 변화에 대응하도록 별도의 소음(제어신호에 의한 소음 또는 녹음된 가상의 음원)을 발생시키는 방식이었다. 따라서, 상기 마이크로폰과 동시에 엔진소음을 인식하는 운전자 입장에서는 한 타이밍 늦게 별도의 소음(제어신호에 의한 소음 또는 녹음된 가상의 음원)이 발생하는 것을 인지할 수 있으며, 이에 따른 이질감을 느낄 수 있으므로 차량의 감성품질이 낮아지는 문제점이 있었다.
이에 비해 본원발명에서는 진동센서(200)를 구비하여, 상기 엔진소음의 소음원인 엔진의 진동을 실시간으로 측정할 수 있으며, 이에 따라 후술할 신호처리 제어기(300)의 제어에 의해, 엔진소음의 음원이 되는 엔진진동의 특성을 반영하여 즉각적이고, 자연스러운 엔진소음(엔진사운드)를 구현할 수 있는 것이다.
신호처리 제어기(300)는 상기 진동센서(200)의 신호를 실시간으로 수신하며, 상기 엔진소음이 선형(Linear)성을 유지하도록 상기 사운드 발생장치(100)를 제어하는 역할을 한다. 보다 상세히 설명하면, 상기 신호처리 제어기(300)는 기설정된 하나 이상의 엔진의 오더(order)에 따른 엔진소음(오더성분)에서, 엔진진동의 변화에 따라 상기 오더성분의 단절이 발생하는 것을 방지하도록, 상기 사운드 발생장치(100)를 제어하여 상기 오더성분의 선형(Linear)성을 유지하는 것이다.
이때, 상기 엔진의 오더는 크랭크샤프트의 회전수(rpm)와 주파수(frequency)의 비율 상수(proportional constant)를 의미하고, 상기 기설정된 하나 이상의 엔진의 오더성분은 2차 오더성분, 4차 오더성분 또는 8차 오더성분 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다. 즉, 엔진의 오더는 크랭크 샤프트가 1초당 몇 번 회전하는지를 나타내는 지수로서, 하기의 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00001
또한, 2차 오더성분은 크랭크샤프트가 2회전 시의 오더에 의한 엔진소음이고, 4차 오더성분은 크랭크샤프트가 4회전 시의 오더에 의한 엔진소음이며, 8차 오더성분은 크랭크샤프트가 8회전 시의 오더에 의한 엔진소음이다. 상기와 같이 상기 기설정된 하나 이상의 엔진의 오더성분이 2차 오더성분, 4차 오더성분, 8차 오더성분을 포함하는 것은 저주파 영역인 2차 오더성분, 4차 오더성분, 8차 오더성분이 엔진소음에 미치는 영향이 크기 때문이다.
즉, 운전자에게 인식되는 엔진소음은 다양한 오더성분들이 조화(HARMONIZATION)된 소음이며, 그중 영향이 큰 저주파 성분인 2차 오더성분, 4차 오더성분, 8차 오더성분을 고려하는 것이나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 설계자의 의도 등에 따라 다양한 오더성분을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 신호처리 제어기(300)는 엔진사운드 특성을 결정하는 오더성분 들의 조합(즉, 상기 오더성분들이 조화된 엔진소음)을 실시간으로 제어할 수 있다.
즉, 상기 신호처리 제어기(300)는, 복수 개의 상기 오더성분 중 어느 하나 이상의 오더성분(특히, 엔진사운드 특성을 결정하는데 큰 영향을 미치는 저주파 성분)이 선형(Linear)성을 유지하도록 상기 사운드 발생장치(100)를 제어하여, 상기 복수 개의 상기 오더성분을 개별적으로 제어할 수 있다. 즉, 상기 신호처리 제어기(300)는, 상기 복수 개의 상기 오더성분 중 어느 하나 이상의 오더성분을 증폭 또는 변조하도록, 상기 사운드 발생장치(100)를 제어하는 것이다.
보다 상세히 설명하면, 상기 신호처리 제어기(300)는 복수 개의 오더성분을 개별적으로 제어하여, 차량의 특성에 맞는 엔진사운드를 운전자에게 제공할 수 있는 것이다. 예를 들어, 복수 개의 오더성분 중 2차 오더성분 만이 선형(Linear)성을 유지하도록 개별적으로 실시간 제어하고, 그 외의 오더성분(4차, 8차 오더성분 등)은 단절이 발생하더라도 별도의 제어를 수행하지 않을 수 있는 것이다.
이하, 도 4 내지 도 7을 참조하여, 비선형적 엔진소음 및 이를 보강한 선형적 엔진소음에 대해 설명한다. 도 4, 도 6 및 도 7을 참조하면, 엔진의 2차 오더성분, 4차 오더성분, 8차 오더성분이 각각 표시되어 있으며, 특히 도 4(a) 및 도 6(a)에는 각각의 오더성분에서 단절이 발생한 것을 확인할 수 있다.
즉, 도 4(a)에서 시동 후 곧바로 단절이 발생한 영역(영역1), 시동 후 일정 시간이 도과한 후 단절이 발생한 영역(영역2), 일정 시간이 도과한 후 시동종료시까지 단절이 발생한 영역(영역3) 등이 표시되어 있다.
상기와 같은 단절은 엔진소음의 소음원인 엔진의 진동의 갑작스런 변화에 의해 발생할 수 있으며, 상기와 같은 변화는 기어변속, 급가속 등 차량의 주행상태 변화에 의해 유발될 수 있다. 또한, 상기와 같은 단절이 발생하면, 운전자에게 인식되는 조화엔진소음(2차, 4차, 8차 오더성분이 조화된 엔진소음) 역시 급격하게 변화하며, 이에 따라 운전자에게 불쾌감을 유발할 수 있다.
이를 방지하기 위해, 신호처리 제어기(300)는 상기 진동센서(200)의 신호를 실시간으로 수신하여, 엔진의 진동의 갑작스런 변화 여부를 인식하는 것이다. 또한, 상기와 같은 변화를 인식하면, 상기 사운드 발생장치(100)를 제어하여 보강소음을 발생시키는 것이다. 이때, 발생되는 보강소음은 상기와 같은 단절이 발생한 영역을 매워주는 역할을 하며, 이를 통해 상기 신호처리 제어기(300)는 기설정된 하나 이상의 엔진의 오더(order)에 따른 엔진소음(오더성분)에서, 엔진진동의 변화에 따라 상기 오더성분의 단절이 발생하는 것을 방지하는 것이다. 즉, 상기 신호처리 제어기(300)는 운전자에게 인식되는 조화엔진소음(2차, 4차, 8차 오더성분이 조화된 엔진소음)이 선형(Linear)성을 유지하도록 상기 사운드 발생장치(100)를 제어하는 역할을 하는 것이다.
또한, 상기 신호처리 제어기(300)에는 엔진진동에 따른 엔진소음에 대한 데이터인 사운드 맵이 저장되며, 상기 신호처리 제어기(300)는 엔진소음이 상기 사운드 맵에 부합하도록, 상기 사운드 발생장치(100)를 제어할 수도 있다.
즉, 차량의 종류(EX: 스포츠카 또는 세단)에 부합하도록 사운드 맵을 미리 저장 및 설정하는 것이다. 이에 따라, 상기와 같이 선형(Linear)성을 유지하는 엔진소음이 기저장 및 기설정된 사운드맵에 부합하지 않는 경우에는, 추가적인 보강소음을 발생시키도록 상기 사운드 발생장치(100)를 제어하는 것이다. 이에 따라, 엔진사운드에 대한 운전자의 만족도를 상승시켜, 차량의 감성품질을 향상시킬 수 있는 것이다.
상기 사운드 맵은 다이나믹 사운드 맵(EX: 스포츠카용 사운드 맵), 정숙 사운드 맵(EX: 고급 세단용 사운드 맵) 등 다양한 사운드 맵을 포함하며, 이에 한정되지 않고 설계자에 의해 추가적으로 설정될 수 있다. 또한, 상기 사운드 맵은 모두 신호처리 제어기(300)에 저장될 수 있고, 차량의 종류를 고려한 설계자의 의도에 따라 상기 사운드 맵 중 어느 하나의 사운드 맵이 사용되도록 설정할 수 있다.
따라서, 차량의 종류에 관계없이, 본 발명에 따른 엔진진동 및 주행상태를 반영한 엔진소음 제어장치를 탑재할 수 있고, 차량의 출고 전, 차량의 종류에 따라 어느 하나의 사운드 맵을 사용하도록 설정할 수 있는 것이다.
증폭기(400)는 상기 신호처리 제어기(300)의 제어신호를 수신하고 증폭시켜, 상기 사운드 발생장치(100)에 전달하는 역할을 한다.
감지기(500)는 차량의 주행상태를 감지하여, 상기 신호처리 제어기(300)에 전달하는 역할을 한다. 상기 감지기(500)는 엔진회전수 감지부(510), 기어단수 감지부(520) 또는 엑셀 페달의 개도량 감지부(530) 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 즉, 상기 감지기는 엔진회전수, 기어단수 또는 엑셀 페달의 개도량 등의 차량 주행 상태를 감지하여, 상기 신호처리 제어기(300)에 전달하는 것이다.
이에 따라, 상기 신호처리 제어기(300)는 진동센서(200)에 의한 엔진진동뿐만 아니라, 엔진회전수, 기어단수 또는 엑셀 페달의 개도량 등의 차량 주행 상태를 고려하여, 보다 정밀하게 오더성분의 단절이 발생하는 것을 방지할 수 있는 것이다.
마이크로폰(600)은 차량의 실내에 장착되어, 상기 보강 엔진소음에 의해 보강되어 선형(Linear)성을 유지하는 엔진소음을 감지하는 역할을 하고, PID 제어기(700)는 상기 마이크로폰(600)에서 측정된 엔진소음이 기설정된 목표 엔진소음 맵에 부합하도록, 상기 사운드 발생장치(100)를 제어하는 역할을 한다.
보다 상세하게 설명하면, 차량의 노후화 등에 따라 차량 내부로 유입되는 엔진소음이 증대될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 비선형적인 엔진소음을 선형적으로 보강하기만 한다면, 엔진소음 자체의 증대로 인해 운전자에게 불쾌감을 주며, 이에 따라 차량의 감성품질이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 차량의 실내에 장착된 마이크로폰(600)을 이용하여, 차량 실내에서의 엔진소음을 감지하고, 상기 엔진소음이 기설정된 목표 엔진소음 맵에 부합하도록 PID 제어기(700)에서 상기 사운드 발생장치(100)를 제어하는 것이다. 예를 들어, 엔진소음을 상쇄하도록, 상기 엔진소음에 대해 역위상인 보강소음을 발생시키도록 상기 사운드 발생장치(100)를 제어할 수 있는 것이다.
도 4는 본 발명의 효과를 설명하는 도면이고, 도 5는 본 발명을 차량에 적용한 상태도이며, 도 6 및 도 7은 본 발명을 차량에 적용한 상태에서의 실험결과를 설명하는 도면이다. 도 4(a) 및 도 6(a)를 참조할 때, 본 발명을 장착하기 전 차량의 경우에는 각각의 오더성분에서 단절이 발생한 것을 확인할 수 있다. 이에 따라, 운전자에게 인식되는 엔진소음(2차, 4차, 8차 오더성분이 조화된 엔진소음) 역시 급격하게 변화하며, 이에 따라 운전자에게 불쾌감을 유발할 수 있는 것이다.
이에 비해, 도 4(b) 및 도 6(b)를 참조할 때, 본 발명을 장착한 차량의 경우에는 보강소음에 의해 각각의 오더성분의 단절이 발생한 영역이 매워졌으며, 이에 따라, 운전자에게 인식되는 엔진소음(2차, 4차, 8차 오더성분이 조화된 엔진소음)이 선형(Linear)성을 유지하는 것을 확인할 수 있다. 이에 따라, 다이나믹한 엔진소음(엔진사운드)을 운전자에 제공하여, 차량의 감성품질을 향상시킬 수 있는 것이다.
앞서 살펴본 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자(이하 '당업자'라 한다)가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하는 바람직한 실시 예일 뿐, 전술한 실시 예 및 첨부한 도면에 한정되는 것은 아니므로 이로 인해 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 당업자에게 있어 명백할 것이며, 당업자에 의해 용이하게 변경 가능한 부분도 본 발명의 권리범위에 포함됨은 자명하다.
100 사운드 발생장치
200 진동센서
300 신호처리 제어기
400 증폭기
500 감지기
510 엔진회전수 감지부
520 기어단수 감지부
530 엑셀 페달의 개도량 감지부
600 마이크로폰
700 PID 제어기

Claims (12)

  1. 비선형적인 엔진소음을 보강하도록 보강소음을 발생시키는 사운드 발생장치(100);
    상기 엔진소음의 소음원인 엔진의 진동을 측정하는 진동센서(200);
    상기 진동센서(200)의 신호를 실시간으로 수신하며, 상기 엔진소음이 선형(Linear)성을 유지하도록 상기 사운드 발생장치(100)를 제어하는 신호처리 제어기(300); 및
    상기 신호처리 제어기(300)의 제어신호를 수신하고 증폭시켜, 상기 사운드 발생장치(100)에 전달하는 증폭기(400);
    를 포함하는 엔진진동 및 주행상태를 반영한 엔진소음 제어장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 사운드 발생장치(100)는 엔진룸 내부에 장착되는 것을 특징으로 하는 엔진진동 및 주행상태를 반영한 엔진소음 제어장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    차량의 주행상태를 감지하여, 상기 신호처리 제어기(300)에 전달하는 감지기(500);
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진진동 및 주행상태를 반영한 엔진소음 제어장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 감지기(500)는,
    엔진회전수 감지부(510), 기어단수 감지부(520) 또는 엑셀 페달의 개도량 감지부(530) 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진진동 및 주행상태를 반영한 엔진소음 제어장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 보강 엔진소음에 의해 보강되어 선형(Linear)성을 유지하는 엔진소음을 감지하는 마이크로폰(600);
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진진동 및 주행상태를 반영한 엔진소음 제어장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 마이크로폰(600)에서 측정된 엔진소음이 기설정된 목표 엔진소음 맵에 부합하도록, 상기 사운드 발생장치(100)를 제어하는 PID 제어기(700);
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진진동 및 주행상태를 반영한 엔진소음 제어장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 신호처리 제어기(300)는,
    기설정된 하나 이상의 엔진의 오더(order)에 따른 엔진소음(오더성분)에서, 엔진진동의 변화에 따라 상기 오더성분의 단절이 발생하는 것을 방지하도록, 상기 사운드 발생장치(100)를 제어하여 상기 오더성분의 선형(Linear)성을 유지하는 것을 특징으로 하는 엔진진동 및 주행상태를 반영한 엔진소음 제어장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 엔진의 오더는 크랭크샤프트의 회전수와 주파수의 비율상수이고,
    상기 기설정된 하나 이상의 엔진의 오더성분은 2차 오더성분, 4차 오더성분 또는 8차 오더성분 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진진동 및 주행상태를 반영한 엔진소음 제어장치.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 신호처리 제어기(300)에는 엔진진동에 따른 엔진소음에 대한 데이터인 사운드 맵이 저장되며,
    상기 신호처리 제어기(300)는 엔진소음이 상기 사운드 맵에 부합하도록, 상기 사운드 발생장치(100)를 제어하는 것을 특징으로 하는 엔진진동 및 주행상태를 반영한 엔진소음 제어장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 신호처리 제어기(300)에 저장된 상기 사운드 맵은 복수 개일 수 있고,
    상기 복수 개의 사운드 맵 중 어느 하나의 사운드 맵이 사용되는 것을 특징으로 하는 엔진진동 및 주행상태를 반영한 엔진소음 제어장치.
  11. 제 7항에 있어서,
    상기 신호처리 제어기(300)는,
    복수 개의 상기 오더성분 중 어느 하나 이상의 오더성분이 선형(Linear)성을 유지하도록 상기 사운드 발생장치(100)를 제어하여,
    상기 복수 개의 상기 오더성분을 개별적으로 제어할 수 있는 것을 특징으로 하는 엔진진동 및 주행상태를 반영한 엔진소음 제어장치.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 신호처리 제어기(300)는,
    상기 복수 개의 상기 오더성분 중 어느 하나 이상의 오더성분을 증폭 또는 변조하도록, 상기 사운드 발생장치(100)를 실시간으로 제어하는 것을 특징으로 하는 엔진진동 및 주행상태를 반영한 엔진소음 제어장치.
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