KR100602747B1 - 특히 내연 기관의 흡기구로서 사용되는 흡기 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 적정 소음 레벨을 갖는 흡입구, 특히 내연기관의 흡입구로서 사용하기 위한 흡입튜브에 관한 것이다. 소음 레벨은 흡입튜브의 포집실(12)에 분로 공진기(16,18)를 도입함으로써 적정화시키고, 상기 흡입튜브는 다중 쉘 기술을 사용하여 생산한다. 삽입구조(16,18)는 쉘을 합하기 전에 고착시키거나 용접시킬 수 있다. 본 발명의 분로 공진기(16,18)는 약간의 공간만을 필요로 하며, 만약 음향 테스트에서 결과가 만족스럽지 않을 경우, 다음 테스트 단계에서 흡입 튜브를 적정화하는 데 사용될 수도 있다.

Description

특히 내연 기관의 흡기구로서 사용되는 흡기 시스템{INDUCTION SYSTEM, ESPECIALLY FOR USE AS AN INDUCTION PORT OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE}

본 발명은 특허청구범위 제1항의 유형에 따른 흡기 시스템으로서, 특히 내연 기관의 흡기구로서 사용되는 흡기 시스템에 관한 것이다.

내연 기관용 흡기 시스템에서는 흡기 소음을 감쇠시키기 위한 분로 공진기(shunt resonator)들이 특히 흡기관의 영역에 설치되어 있다. 가장 간단한 경우를 보면, 이러한 분로 공진기는, 공진기 챔버와, 그 공진기 챔버를 흡기관에 연결하는 공진기 목부(neck)로 구성되어 있다. 분로 공진기의 기본 형태는 적용 분야에 따라 변할 수 있다. 각기 다른 주파수의 흡기 소음을 감쇠시킬 수 있도록 하기 위하여, 여러개의 목부들이 서로 다른 길이를 갖도록 하는 것도 가능하다. 공진기 챔버는 임의의 소망하는 형태로 형성될 수 있다.

분로 공진기를 사용하는 경우의 단점은 흡기관의 영역에 공간이 필요하다는 점이다. 이러한 공간은 엔진 공간에 마련되어야 하는데, 이는 엔진 공간이 제한되어 있기 때문에 곤란하다. 이러한 문제점에 대한 해소 방안이 일례로 독일 공개 특허 공보 제3842248 A1호에 제시되어 있다. 이 문헌에 따르면, 흡기 시스템의 하우징 내에 일체로 형성되는 공진기가 개시되어 있다. 이러한 방식으로, 하우징 내에 존재하는 사공간(dead space)을 공진기 챔버로서 활용할 수 있게 된다. 따라서, 엔진 공간에 별도로 설치 공간을 마련할 필요가 없게 된다.

하지만, 이러한 공진기 챔버에는 흡기관 하우징을 구성할 때 구조적으로 주의가 기울여져야 한다. 이러한 공진기의 불리한 점으로는, 흡기관의 흡기 소음이 불만족스러운 경우에, 공진기를 기존 흡기관의 음향 효과를 개선시키는 데 사용할 수 없다는 점이다. 이러한 경우에, 해당 차량의 개발이 거의 완료되었기 때문에, 엔진 공간에는 분로 공진기를 별도로 설치할만한 공간이 없게 된다. 따라서, 고가의 비용을 들여서 흡기관 영역을 새로 설계해야 할 필요성이 생기게 된다.

본 발명의 목적은, 설치 공간을 거의 필요로 하지 않으며 기존의 흡기관 구조체에 후속하여 삽입될 수 있는 헬름홀쯔 공진기(Helmholz resonator)를 제공하는 것이다. 이에 의해서, 흡기 소음의 특정 주파수가 감쇠되거나 광대역 감쇠 효과가 달성된다.

이러한 목적은, 본 발명에 따르면, 내부 구조체가 흡기관의 내부에 배치되어 고정됨으로써 달성된다. 이러한 내부 구조체는 흡기관의 벽들과 함께 공진기 챔버를 형성하며, 이 공진기 챔버는 흡기관의 내부 체적과 소통되는 적어도 하나의 개구를 구비하여야 한다. 이러한 내부 구조체에 의하면, 엔진 공간에는 별도의 설치 공간이 마련될 필요가 없다. 또한, 추후 재설치할 수 있는 이점이 있다. 이는 무엇보다도 다수의 쉘(shell) 기술에 의해 제조되는 흡기관에서 쉽게 달성된다. 하지만, 내부 구조체는 흡기관의 입구 개구 및 출구 개구를 통해 설치될 수도 있다. 이 경우에는, 흡기관의 형상은 전혀 변동될 필요가 없거나, 다만 근소하게 변동되기만 하면 된다. 일례로 내부 구조체가 부착되는 경우에는, 그 내부 구조체는 다만 흡기관의 특정 윤곽에 맞추어지기만 하면 된다. 바람직하게는, 내부 구조체는 흡기관에 설치 후에 각기 다른 체적의 다수의 공진기 챔버들을 형성시키도록 구성될 수 있다. 이러한 방식에 의해서, 각기 다른 주파수들이 흡기관의 집중 지점에서 감쇠될 수 있게 된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 내부 구조체가 흡기관의 내부에 설치된다. 내부 구조체는 실린더에 대해 흡기구의 전방에 배치되어 있다. 따라서, 흡기관의 모든 흡기구에 대한 소음이 감쇠된다.

내부 구조체의 일 실시예에 따르면, 내부 구조체는 천공 판과 같은 평탄한 구성 부재와 간격 유지구로 구성된다. 공진기 챔버가 천공 판과 흡기관 벽 사이에 형성된다. 이러한 경우에, 내부 구조체를 간단한 반제품으로부터 제조할 수 있으면 바람직하다. 이는 일례로 튜닝 영역에서 소량 제조하는 경우에 경제적인 이점을 제공하게 된다.

내부 구조체의 또 다른 변형 실시예에 따르면, 내부 구조체는 삽입물로서 구성된다. 이러한 내부 구조체는 단일 부재로 형성될 수 있어, 대량 제조시 경제성에 긍정적인 영향을 미치게 된다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 내부 구조체는 각기 다른 벽 두께 영역을 구비할 수 있다. 다수의 개구들이 내부 구조체에 형성되면, 분로 공진기에 대해서 각기 다른 목부 길이가 형성된다. 이러한 실시예의 긍정적인 효과는 흡기 소음의 광대역 감쇠에 있다.

내부 구조체와 흡기관이 동일 재료로 구성되면, 내부 구조체는 흡기관과 용접될 수 있다. 이러한 사항은 특히 합성 수지 흡기관에 적용되지만, 또한 금속 흡기관에 대해서도 적용될 수 있다. 합성 수지 삽입물은 특히 초음파 용접법에 의하여 설치될 수 있다. 어떤 경우에는, 일례로 마찰 용접법과 같은 다른 용접법도 가능하다.

이러한 본 발명의 바람직한 실시예들의 특징들과 부수적인 특징들은 특허청구범위 외에 명세서와 도면에도 개시되어 있고, 개별 특징들은 그들 자체적으로 또는 본 발명과 타 분야의 실시예를 조합한 형태로 실시될 수 있으며, 바람직하면서도 개별적으로 청구가능한 실시예를 구성할 수 있다.

이하에서는 첨부 도면을 참고로 개략적인 실시예들로부터 본 발명의 또 다른 상세한 사항들을 설명한다.

도 1은 실린더가 직렬로 배치된 내연 기관용 흡기관을 도 2의 선 A-A를 따라 투시하여 도시한 단면도로서, 흡기 경로가 나선형으로 형성된 상태를 도시한 단면도이다.

도 2는 흡기관의 매니폴드를 도 1의 선 B-B를 따라 투시하여 도시한 단면도로서, 분로 공진기로서 작용하는 삽입 구조체와 흡기구의 개구를 도시한 단면도이다.

도 3은 벽 두께가 가변적인 삽입 구조체와, 공진기에 대한 각기 다른 길이의 목부 역할을 하는 구멍을 개략적으로 도시한 단면도이다.

도 4는 각기 다른 체적을 갖는 2개의 공진기 챔버를 형성시키는 삽입 구조체를 개략적으로 도시한 단면도이다.

도 1에는 흡기구(11)들 중 하나를 단면도로 보인 흡기관(10)이 도시되어 있다. 연소 공기가 입구(미도시)를 통하여 매니폴드 챔버(12)에 공급된다. 매니폴드 챔버는 연소 공기를 흡기구(11)들로 분배하며, 이 흡기구들은 출구(13)들을 통하여 실린더 단부의 공기 입구(미도시)들과 연결된다. 이 공기 입구들을 통하여 연소 공기가 엔진에 공급된다. 흡기관 내에 형성된 사공간(dead space)(14)들은 흡기 소음을 감쇠시키는 데 사용될 수 있다.

흡기관은 다수의 쉘(shell)(15)들로 구성된다. 쉘들을 서로 용접하기 전에, 내부 구조체(16)들이 흡기관의 내벽(17)들과 결합될 수 있다. 내부 구조체들은 구멍(18)들을 구비하고 있으며, 이 구멍들은 내부 구조체들에 의하여 형성된 공진기 챔버들을 위한 목부들로서 사용된다. 이 내부 구조체들은 바람직하게는 흡기관의 매니폴드 챔버(12) 내에 부착될 수 있다.

내부 구조체(16)들은, 천공 강판(19)과, 내벽(17)과 강판(19) 사이에 배치된 간격 유지구(20)로 구성될 수 있다. 선택적으로, 내부 구조체는 바람직하게는 내벽(17)과 용접된 단일 삽입 부재(21)를 포함할 수 있다. 이를 위해서, 용접용 홈(22)들이 내벽에 마련되어야 한다. 쉘(15)들의 용접은 내부 구조체(16)들을 설치한 후에 행해진다.

도 2에는 매니폴드 챔버(12)가 종단면도로 도시되어 있다. 이는 연소 공기의 입구(24)와 흡기구(25)의 연결에 대해서 도시하고 있다.

내부 구조체(16)가 평면도로 도시되어 있다. 이 도면에 따르면, 내부 구조체의 높이에 비해 표면적이 큰 것을(도 1과 비교) 명확하게 볼 수 있다. 매니폴드 챔버의 단면적이 과도하게 작아져서는 안되기 때문에 이러한 기하학적 형상이 필수적이다. 이러한 방식으로, 충분한 양의 공기가 흡기구들로 공급된다.

도 3은 내부 구조체(16)의 벽 영역의 단면을 도시하고 있다. 이 경우에, 내부 구조체의 벽 두께는 선형으로 증가한다. 규칙적인 간격으로 벽에 형성되어 있으며 분로 공진기(shunt resonator)를 위한 목부로서 사용되는 구멍(18)들은 각기 다른 길이를 갖는다. 이러한 방식에 따라서, 분로 공진기는 광대역 효과를 갖게 된다.

도 4는 다수의 공진기 챔버(23)들을 구비한 내부 구조체(16)를 개략적으로 도시하고 있다. 공진기 챔버들은 흡기관의 내벽(17) 상에 지지되어 있는 분리 벽(26)에 의하여 형성된다. 내부 구조체는 원주 방향 립(lip)(27)을 통해서 흡기관 벽에 부착될 수 있다.

본 발명의 분로 공진기는 거의 공간을 필요로 하지 않으며, 만약 음향 테스트에서 결과가 만족스럽지 않을 경우에 다음 테스트 단계에서 흡기관을 적정화하는 데 사용될 수 있다.

Claims (7)

1. 기존 흡기관의 기하학적 형상을 유지시키면서 그 흡기관 내로 삽입될 수 있으며 또한 최소한 하나의 공진기 챔버(23)를 둘러싸는 내벽(17)들과 상호 작용하는 최소한 하나의 내부 구조체(16)가, 중공 공간을 형성하는 상기 내벽(17)들에 부착되고, 내부 공간과 소통되는 최소한 하나의 개구, 특히 구멍(18)을 구비하는 상기 공진기 챔버가 입구(24)와 출구(13)를 포함하는, 내연 기관의 흡기관(10)을 위한 흡기 시스템에 있어서,

   상기 내부 구조체는 내벽(17)들 내에 부착되거나, 상기 내부 구조체(16)와 내벽(17)들 사이에는 특히 초음파 용접 접합부들과 같은 용접 접합부들이 형성되는 것을 특징으로 하는 흡기 시스템.
2. 제1항에 있어서,

   내부 구조체(16)는 매니폴드 챔버(12)에 배치되는 것을 특징으로 하는 흡기 시스템.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   내부 구조체(16)는 평탄한 구성 부재, 특히 천공 강판(19)과 최소한 하나의 간격 유지구(20)로 구성되는 것을 특징으로 하는 흡기 시스템.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   내부 구조체(16)는 단일 삽입 부재(21)로 구성되는 것을 특징으로 하는 흡기 시스템.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   내부 구조체(16)는 각기 다른 벽 두께 영역을 구비하며, 각기 다른 벽 두께 영역의 각각에 특히 구멍(18)과 같은 최소한 2 개의 개구가 구비되는 것을 특징으로 하는 흡기 시스템.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   내부 구조체(16)와 흡기관이 동일한 재료, 특히 동일한 합성 수지 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 흡기 시스템.
7. 삭제

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