KR20180014501A - 레조네이터 일체형 흡기매니폴드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 흡기매니폴드에 관한 것으로, 보다 상세하게는 소음원인 엔진에 근접하도록 흡기매니폴드에 소음개선용 레조네이터를 일체형으로 형성한 레조네이터 일체형 흡기매니폴드에 관한 것이다.
본 발명에 의한 레조네이터 일체형 흡기매니폴드는, 서지탱크 및 소음개선용 레조네이터를 형성하도록 벤딩되는 복수의 런너를 포함하고, 상기 복수의 런너는 상기 서지탱크와 소통하며, 상기 서지탱크와 상기 소음개선용 레조네이터는 소통가능하게 연결될 수 있다.

Description

레조네이터 일체형 흡기매니폴드{RESONATOR-INTERGRATED INTAKE MANIFOLD}

본 발명은 흡기매니폴드에 관한 것으로, 보다 상세하게는 소음원인 엔진에 근접하도록 흡기매니폴드에 소음개선용 레조네이터를 일체형으로 형성한 레조네이터 일체형 흡기매니폴드에 관한 것이다.

흡기 매니폴드는 연료의 연소과정에서 필요한 공기를 엔진의 연소실로 유도하기 위한 것으로, 엔진의 각 연소실로 향하는 다수의 런너가 일체로 성형되는 것이 일반적이다. 그리고 런너의 일단은 실린더 헤드에 마련된 흡기 포트에 접속되고, 런너의 타단은 서지탱크에 접속되며, 서지탱크는 에어 덕트에서 유입된 흡입공기의 맥동을 완충하며 흡입공기를 다수의 런너로 고르게 분배하도록 구성될 수 있다.

이산화탄소의 배출량 및 연비 규제 등을 강화하기 위한 고연비, 친환경 자동차에 대한 연구개발이 진행되면서 엔진의 다운사이징 경쟁이 치열해지고 있으며, 이에 엔진의 크기를 줄이면서도 성능을 유지하기 위해서는 상당한 수준의 기술이 요구되고, 그 중에서 흡기매니폴드의 런너 길이를 적절히 증가시켜 저중속 영역에서의 엔진 토크를 개선하는 기술이 적용되고 있다.

종래의 흡기시스템은 도 8에 도시된 바와 같이, 엔진(4)에 연결된 흡기매니폴드(3)와, 흡기매니폴드(3)에 연결된 흡기 에어클리너(2)와, 흡기 에어클리너(2)에 연결되어 엔진의 흡기소음을 개선하는 소음개선용 레조네이터(5)와, 소음개선용 레조네이터에 연결된 에어덕트(1) 순으로 이루어져 있다.

소음개선용 레조네이터(5)는 엔진의 흡입/압축/폭발/배기 과정에서 토출되는 흡기 소음을 저감하도록 구성된다.

최근에는 중속대의 토크 딥(torque dip) 현상을 개선하여 엔진의 전회전 영역대에서 고른 토크의 향상을 위한 토크 레조네이터가 설치되고 있으며, 일부 차종에서는 토크 레조네이터가 흡기매니폴드 측에 일체화된 구조가 적용되는 경우가 있다.

하지만, 소음개선용 레조레이너터의 주파수와 토크 레조네이터의 주파수가 서로 다르므로 개별적으로 설치되어야 한다. 이에 종래의 흡기시스템은 소음개선용 레조네이터(5)가 소음원인 엔진(4)으로부터 비교적 멀리 떨어진 구조로 이루어져 있다. 이에 종래의 흡기시스템은 그 효율성이 저하될 수 있고, 이를 개선하기 위해서는 소음개선용 레조네이터(5)의 부피가 커져야 한다.

또한, 엔진의 사이즈 축소에 따른 런너의 길이 증대로 인해 흡기 매니폴드의 크기가 커지고, 저중속 영역의 엔진 출력 개선으로 인한 흡기의 토출소음이 증가하여 레조네이터의 부피가 커져야 한다.

그리고, 다양한 전자장치의 설치 등으로 인해 배터리의 크기가 증대하고, 엔진룸의 내부공간이 점차 협소해져 레조레이터의 설치공간을 확보하는 것이 쉽지 않은 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 점을 고려하여 안출한 것으로, 흡기매니폴드에 소음개선용 레조네이터를 일체형으로 형성함으로써 소음개선용 레조네이터를 소음원인 엔진에 근접시킬 수 있고, 이를 통해 엔진의 흡입/압축/폭발/배기 과정에서 토출되는 흡기 소음을 대폭 저감시킬 수 있는 레조네이터 일체형 흡기매니폴드를 제공하는 데 그 목적이 있다

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 레조네이터 일체형 흡기매니폴드는, 서지탱크 및 소음개선용 레조네이터를 형성하도록 벤딩되는 복수의 런너를 포함하고,

상기 복수의 런너는 상기 서지탱크와 소통하며, 상기 서지탱크와 상기 소음개선용 레조네이터는 소통가능하게 연결될 수 있다.

상기 복수의 런너는 복수의 연결부를 통해 폭방향으로 일체화되게 연결될 수 있고, 각 런너의 양 측면에는 연결부가 각각 배치되며, 인접한 런너들의 측면들이 연결부를 통해 서로 연결될 수 있다.

각 런너는 흡기매니폴드의 상부에 위치한 제1부분과, 상기 제1부분에 벤딩되게 연결된 제2부분과, 상기 제2부분에 벤딩되게 연결된 제3부분과, 상기 제3부분에 벤딩되게 연결된 구획부를 가질 수 있다.

상기 구획부는 상기 제1부분과 상기 제3부분 사이에 대략 수평방향으로 형성되고, 상기 구획부의 단부가 상기 제2부분의 일측 외면에 결합됨으로써 상기 소음개선용 레조네이터와 상기 서지탱크가 구획될 수 있다.

상기 제3부분은 상기 서지탱크와 소통하는 개구를 가질 수 있고, 상기 개구는 상기 서지탱크의 내부체적과 면하는 제3부분의 외면에 형성될 수 있다.

또한, 상기 개구는 상기 제3부분에서 상기 구획부까지 연장되어 형성될 수도 있다.

각 런너는 엔진의 각 연소실과 소통하는 제1단부 및 상기 제2부분의 일측 외면에 결합되는 제2단부를 가질 수 있다. 상기 제1단부는 상기 제1부분의 단부에 형성되고, 상기 제2단부는 상기 구획부의 단부에 형성될 수 있다.

상기 서지탱크는 흡기매니폴드의 하부에 배치될 수 있다.

상기 흡기매니폴드의 양측면에는 한 쌍의 제1측벽이 형성되고, 상기 서지탱크는 상기 런너의 일부와 상기 제1측벽에 의해 외부에 대해 밀폐되게 형성될 수 있다.

상기 소음개선용 레조네이터는 흡기매니폴드의 상부에 배치되고, 상기 흡기매니폴드의 양측에는 한 쌍의 제2측벽이 형성되며, 상기 제2측벽은 상기 제1측벽의 상부에 위치되고, 상기 소음개선용 레조네이터는 상기 런너의 일부와 상기 제2측벽에 의해 외부에 대해 밀폐되게 형성될 수 있다.

상기 소음개선용 레조네이터의 전방측은 전방벽에 의해 밀폐될 수 있다.

상기 구획부에는 상기 소음개선용 레조네이터와 상기 서지탱크를 소통시키는 하나 이상의 넥(neck)이 형성될 수 있다.

상기 넥은 수직방향으로 형성될 수 있다.

본 발명에 의하면, 흡기매니폴드에 소음개선용 레조네이터를 일체형으로 형성함으로써 소음개선용 레조네이터를 소음원인 엔진에 근접시킬 수 있고, 이를 통해 엔진의 흡입/압축/폭발/배기 과정에서 토출되는 흡기 소음을 대폭 저감시킬 수 있다.

본 발명은 복수의 런너와 서지탱크 사이의 빈 공간에 소음개선용 레조네이터를 일체형으로 마련함으로써 엔진룸 내의 패키지공간에서 기존의 소음개선용 레조네이터의 부피만큼의 여유공간을 확보할 수 있고, 이러한 여유공간을 엔진룸 내에서 내부공기의 흐름을 원활하게 하여 냉각효율을 높일 뿐만 아니라 작업자의 시인성과 작업도구의 접근성을 향싱시켜 작업 및 정비 효율을 높일 수 있다.

본 발명은 소음원인 엔진에 매우 근접해질 수 있으므로, 기존의 소음개선용 레조네이터에 비해 그 부피를 줄일 수 있고, 이에 재료비의 절감, 생산성 향상, 운송 및 보관 유지 비용 등의 절감을 효과적으로 구현할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 레조네이터 일체형 흡기매니폴드가 흡기시스템에 적용된 상태를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 레조네이터 일체형 흡기매니폴드를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 레조네이터 일체형 흡기매니폴드를 도시한 정단면도이다.
도 4는 도 3의 A-A선을 따라 도시한 측단면도이다.
도 5는 도 3의 B-B선을 따라 도시한 측단면도이다.
도 6은 도 3의 화살표 C선을 따라 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명과 종래기술의 음향 감도를 비교한 그래프이다.
도 8은 종래기술에 따른 흡기기스템을 예시한 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 참고로, 본 발명을 설명하는 데 참조하는 도면에 도시된 구성요소의 크기, 선의 두께 등은 이해의 편의상 다소 과장되게 표현되어 있을 수 있다. 또, 본 발명의 설명에 사용되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의한 것이므로 사용자, 운용자 의도, 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 이 용어에 대한 정의는 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 내리는 것이 마땅하겠다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 레조네이터 일체형 흡기매니폴드(10)는 엔진(30)의 일측에 연결되고, 흡기매니폴드(10)에는 에어 클리너(2)가 연결되며, 에어 클리너(2)에는 에어덕트(1)가 연결되어 있다.

도 2 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 레조네이터 일체형 흡기매니폴드(10)는 서지탱크(15) 및 소음개선용 레조네이터(20)를 형성하도록 벤딩되는 복수의 런너(11)를 포함할 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 흡기매니폴드(10)의 일측에는 서지탱크(15)와 소통하는 에어 인렛부(13)가 형성될 수 있다. 에어 인렛부(13)의 일측은 에어 클리너(2)와 소통하도록 연결될 수 있으며, 에어 인렛부(13)의 타측은 서지탱크(15)와 소통하도록 연결될 수 있다.

도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 복수의 런너(11)는 연결부(12)를 통해 폭방향으로 일체화되게 연결될 수 있고, 이에 복수의 런너(11)는 동일한 구조로 벤딩되어 형성될 수 있다.

특히, 각 런너(11)의 양 측면에는 연결부(12)가 각각 배치될 수 있고, 이에 인접한 런너(11)들의 측면들이 연결부(12)를 통해 서로 연결됨으로써 복수의 런너(11)는 폭방향으로 일체화된 구조로 이루어질 수 있다. 이와 같이, 폭방향으로 일체화된 복수의 런너(11)에 의해 서지탱크(15)의 일부 및 소음개선용 레조네이터(20)의 일부가 밀폐될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 각 런너(11)는 흡기매니폴드(10)의 상부에 위치한 제1부분(11a)과, 제1부분(11a)에 벤딩되게 연결된 제2부분(11b)과, 제2부분(11b)에서 벤딩되게 연결된 제3부분(11c)과, 제3부분(11d)에서 벤딩되게 연결된 구획부(11d)를 가질 수 있다.

제1부분(11a)은 흡기매니폴드(10)의 상부에 위치함에 따라 소음개선용 레조네이터(20)의 상부를 한정할 수 있고, 엔진(30)의 연소실과 소통하도록 구성될 수 있다.

제2부분(11b)은 제1부분(11a)에 대해 대략 직교하는 방향으로 벤딩됨으로써 제1부분(11a)과 제3부분(11c) 사이에 대략 수직방향으로 형성될 수 있다.

제3부분(11c)은 흡기매니폴드(10)의 하부에 위치함에 따라 서지탱크(15)의 하부를 한정할 수 있다.

구획부(11d)는 제1부분(11a)과 제3부분(11c) 사이에 대략 수평방향으로 형성될 수 있으며, 특히 구획부(11d)의 단부가 제2부분(11b)의 일측 외면에 용접 등을 통해 결합됨으로써 소음개선용 레조네이터(20)와 서지탱크(15)가 구획될 수 있다. 이와 같이, 런너(11)의 구획부(11d)가 제2부분(11b)의 일측 외면에 결합됨으로써 서지탱크(15) 및 소음개선용 레조네이터(20)의 구획구조를 보다 효과적으로 구현할 수도 있다.

또한, 각 런너(11)는 엔진(30)의 각 연소실과 소통하는 제1단부(31) 및 제2부분(11b)의 일측 외면에 용접 등을 통해 결합되는 제2단부(32)를 가질 수 있다. 제1단부(31)는 제1부분(11a)의 단부에 형성되고, 제2단부(32)는 구획부(11d)의 단부에 형성될 수 있다.

서지탱크(15)는 런너(11)들의 벤딩구조에 의해 흡기매니폴드(10)의 하부에 배치되고, 서지탱크(15)는 런너(11)와 소통하는 내부체적(16, interior volume)을 가질 수 있다.

서지탱크(15)의 내부체적(16)은 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 제2부분(11b)의 일부(하부), 제3부분(11c), 구획부(11d)에 의해 한정될 수 있다.

그리고, 각 런너(11)의 제3부분(11c)은 서지탱크(15)의 내부체적(16)과 소통하는 개구(35)를 가질 수 있고, 개구(35)는 내부체적(16)과 면하는 제3부분(11c)의 일측 외면에서 일정길이로 연장되게 형성될 수 있다.

이와 같이, 개구(35)가 제3부분(11c)을 따라 일정길이로 연장되게 형성됨에 따라 런너(11)들과 서지탱크(15)의 내부체적(16) 사이의 소통면적을 대폭 증가시킬 수 있다. 이에, 흡기가 에어 인렛부(12)를 통해 서지탱크(16)의 내부체적(16)에 유입되면 서지탱크(16)에서 각 런너(11)들로 균일하게 분배될 수 있다.

그리고, 개구(35)는 제3부분(11c)의 일측에서 구획부(11d)까지 일정길이로 연장되게 형성될 수도 있다.

소음개선용 레조네이터(20)는 런너(11)들의 벤딩구조에 의해 흡기매니폴드(10)의 상부에 배치되고, 소음개선용 레조네이터(20)는 서지탱크(15)의 내부체적(16)과 소통하는 내부체적(21, interior volume)을 가질 수 있다.

소음개선용 레조네이터(20)의 내부체적(21)은 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 제1부분(11a), 제2부분(11b)의 일부(상부), 구획부(11d)에 의해 한정될 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 흡기매니폴드(10)의 양측면에는 한 쌍의 제1측벽(17)이 형성되고, 한 쌍의 제1측벽(17)은 좌우 양측에 위치한 런너(11)의 하부 측면을 덮도록 설치될 수 있다. 이에 의해, 서지탱크(15)의 내부체적(16)은 제2부분(11b)의 일부(하부), 제3부분(11c), 구획부(11d), 한 쌍의 제1측벽(17)에 의해 외부에 대해 밀폐되게 형성될 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 흡기매니폴드(10)의 양측에는 한 쌍의 제2측벽(18)이 형성되며, 제1측벽(18)은 좌우 양측에 위치한 런너(11)의 상부 측면을 덮도록 설치될 수 있다. 이에, 제2측벽(18)은 제1측벽(17)의 상부에 위치하고, 소음개선용 레조네이터(20)의 내부체적(21)은 제1부분(11a), 제2부분(11b)의 일부(상부), 구획부(11d), 한 쌍의 제2측벽(18)에 의해 외부에 대해 밀폐되게 형성될 수 있다.

이와 같이, 본 발명은 복수의 런너(11)에 의해 서지탱크(15) 및 소음개선용 레조네이터(20)가 런너(11)들의 상부 및 하부에 동일체로 형성될 수 있다.

그리고, 소음개선용 레조네이터(20)의 전방측은 전방벽(19)에 의해 밀폐될 수 있고, 이러한 전방벽(19)은 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 런너(11)의 제1부분(11a)과 구획부(11d) 사이에 설치될 수 있다.

도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 복수의 런너(11)는 서지탱크(15)의 내부체적(16) 및 소음개선용 레조네이터(20)의 내부체적(21)을 형성하도록 일정 형상으로 벤딩되어 구성될 수 있다. 특히, 소음개선용 레조네이터(20)가 상부에 배치되고, 서지탱크(15)가 하부에 배치됨으로써 소음개선용 레조네이터(20)를 복수의 런너(11)의 내측에 간편하게 형성할 수 있고, 또한 소음개선효과를 향상시킬 수 있다.

구획부(11d)에는 소음개선용 레조네이터(20)의 내부체적(21)과 서지탱크(15)의 내부체적(16)을 소통시키는 하나 이상의 넥(25, neck)이 형성될 수 있고, 넥(25)은 수직방향으로 형성될 수 있다. 이와 같이, 넥(25)이 수직방향으로 형성됨에 따라 소음개선용 레조네이터(20)에 의한 흡기 토출소음을 보다 효과적으로 저감시킬 수 있다.

소음개선용 레조네이터(20)는 특정 주파수의 흡기 토출소음을 저감시키기 위한 것으로, 그 형상에 따라 주파수 특성이 결정될 수 있다.

소음개선용 레조네이터(20)의 주파수 특성은 아래의 [수학식 1]과 같이, 레조네이터(20)의 부피(V), 넥(25)의 길이(L), 넥(25)의 단면적(A) 등에 의해 결정될 수 있다.

상술한 [수학식 1]로부터, 소음개선용 레조네이터(20)의 주파수(f)는 넥(25)의 단면적과 비례하고, 소음개선용 레조네이터(20)의 부피(V) 및 넥(25)의 길이(L)에 반비례함을 알 수 있다.

도 7은 본 발명에 의한 레조네이터 일체형 흡기매니폴드와 종래기술에 따른 레조네이터의 음향 감도를 비교한 그래프이다.

본 발명의 소음개선용 레조네이터는 그 부피가 0.8L 정도이고, 종래기술의 레조네이터는 4.6L가 적용된 상태에서, 그 음향감도를 비교하였다.

도 7에서 T선은 본 발명에 의한 음향감도를 나타내고, P선은 종래기술에 의한 음향감도를 나타낸다.

도 7과 같이, 2500rpm 영역에서 본 발명의 소음개선용 레조네이터는 -14dB 정도이고, 종래기술의 레조네이터는 -20dB 정도로 나타난다.

이로부터, 본 발명에 의한 소음개선용 레조네이터는 종래기술의 레조네이터에 비해 그 부피가 대략 20% 이하 크기인 데 반해, 대략 70% 이상의 C2 부밍 소음이 개선됨을 알 수 있었다.

이상, 본 발명의 구체적인 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 이 명세서에 개시된 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 한정되지 않으며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 이내에서 당업자에 의하여 다양하게 변형될 수 있다.

10: 흡기매니폴드
11: 런너
12: 서지탱크
20: 소음개선용 레조네이터

Claims (8)

1. 서지탱크 및 소음개선용 레조네이터를 형성하도록 벤딩되는 복수의 런너를 포함하고,
   상기 복수의 런너는 상기 서지탱크와 소통하며, 상기 서지탱크와 상기 소음개선용 레조네이터는 소통가능하에 연결되는 레조네이터 일체형 흡기매니폴드.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 서지탱크는 흡기매니폴드의 하부에 배치되는 레조네이터 일체형 흡기매니폴드.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 흡기매니폴드의 양측면에는 한 쌍의 제1측벽이 형성되고, 상기 서지탱크는 상기 런너의 일부와 상기 제1측벽에 의해 외부에 대해 밀폐되게 형성되는 레조네이터 일체형 흡기매니폴드.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 소음개선용 레조네이터는 흡기매니폴드의 상부에 배치되고, 상기 흡기매니폴드의 양측에는 한 쌍의 제2측벽이 형성되며, 상기 제2측벽은 상기 제1측벽의 상부에 위치되고, 상기 소음개선용 레조네이터는 상기 런너의 일부와 상기 제2측벽에 의해 외부에 대해 밀폐되게 형성되는 레조네이터 일체형 흡기매니폴드.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 소음개선용 레조네이터의 전방측은 전방벽에 의해 밀폐되는 레조네이터 일체형 흡기매니폴드.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 소음개선용 레조네이터와 상기 서지탱크는 구획부에 의해 구획되는 레조네이터 일체형 흡기매니폴드.
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 구획부에는 상기 소음개선용 레조네이터와 상기 서지탱크를 소통시키는 하나 이상의 넥(neck)이 형성되는 레조네이터 일체형 흡기매니폴드.
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 넥은 수직방향으로 형성되는 레조네이터 일체형 흡기매니폴드.

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