KR20010059298A - Active noise control system of intake - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 흡기계의 능동 소음 제어 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 흡기계의 토출 소음을 감소시키기 위한 흡기계의 능동 소음 제어 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an active noise control system of an intake machine, and more particularly, to an active noise control system of an intake machine for reducing the discharge noise of the intake machine.
일반적으로 엔진으로 유입되는 흡기 공기는 도 1에 도시된 바와 같은 경로로흐른다. 도시된 바와 같이, 흡기 덕트(intake duct or air duct)(11)를 통해 유입된 공기는 에어 크리너(air cleaner)(12)에서 여과된 후, 스로틀 바디(throttle body)(13) 내에 설치된 스로틀 밸브의 개도에 의해 유량을 조절하고 서지 탱크(surge tank)(14)에서 각 기통의 매니폴드(manifold)(15)를 경유하여 실린더로 흡입된다.Intake air entering the engine generally flows in a path as shown in FIG. 1. As shown, the air introduced through the intake duct or air duct 11 is filtered by an air cleaner 12 and then throttle valve installed in the throttle body 13. The flow rate is adjusted by the opening degree of and is sucked into the cylinder via the manifold 15 of each cylinder in the surge tank (14).
그리고, 상기 흡기 덕트911)와, 스로틀 바디(13)와 에어 크리너(12) 사이에 설치된 에어 호스(air hose)(16) 등에는 흡기 및 배기 계통에 특정 주파수의 공명을 이용하여 소음을 저감시키는 공명기(resonator)(17)가 설치된다. 이러한 공명기(17)는 흡기관 및 배기관을 저감하려는 주파수와 수식에 계산된 치수와 형상으로 할 때, 그와 같은 공명기(17)를 흡기관 혹은 배기관에 연결하여 헬름홀쯔(helmholtz)의 공명의 원리에 의하여 음량을 작게 하는 것이다.In addition, the intake duct 911 and the air hose 16 installed between the throttle body 13 and the air cleaner 12 reduce noise by using resonance of a specific frequency in the intake and exhaust systems. A resonator 17 is installed. When the resonator 17 has a dimension and a shape calculated by the frequency and the formula to reduce the intake pipe and the exhaust pipe, such a resonator 17 is connected to the intake pipe or the exhaust pipe so that the principle of helmholtz resonance is obtained. By reducing the volume.
이와 같이 흡기계의 소음 저감을 위해 헬름홀쯔 공명기를 사용하거나, 1/4파장관(1/4 wavelength pipe) 등을 사용하는 것이 일반적이다. 이 경우 특정 공명 주파수(resonance frequency)에 대해서만 제어가 가능하므로 제어하고자 하는 주파수만큼 장치수가 늘어나게 된다.As such, it is common to use a Helmholtz resonator or a quarter wavelength pipe to reduce noise of the intake system. In this case, since only a specific resonance frequency can be controlled, the number of devices increases by the frequency to be controlled.
한편 차량 개발 초기 단계에서 결정된 흡기계의 길이, 에어 크리너(12) 박스의 용량, 및 공명기(17) 설치 공간과 위치 등에 따라 기본 설계가 완성되고 이에 대한 평가와 해석이 이루어진 후, 상세 튜닝을 거쳐 사양이 최종 확정된다.Meanwhile, the basic design is completed according to the length of the intake machine determined at the initial stage of vehicle development, the capacity of the air cleaner 12 box, the space and the location of the resonator 17, and the detailed design is evaluated. The specification is finalized.
상기한 공명기(17)를 이용한 흡기 소음 저감 방식은 기본적으로 특정 공진 주파수에 대해서만 제어가 가능하므로 제어해야 할 주파수 대역이 여러 곳인 경우,그 수만큼 공명기(17)의 수를 늘려야 한다. 따라서 설계 초기 단계에서 미리 확보된 공간이 없다면 더 이상 공명기(17)를 장착할 수 없어 소음 제어를 포기해야 하는 상황도 발생한다.Since the intake noise reduction method using the resonator 17 is basically controlled only for a specific resonant frequency, if there are several frequency bands to be controlled, the number of resonators 17 should be increased by that number. Therefore, if there is no space reserved in the early stage of the design can no longer be equipped with a resonator 17, the situation arises that the noise control must be abandoned.
그리고 이미 설치된 공명기(17)도 흡기 토출음 성분은 저감시키더라도 자체 표면 진동에 의한 방사음으로 차량 실내의 소음 수준 측면에서는 오히려 나빠지는 경향을 보이기도 한다.The resonator 17, which is already installed, also shows a tendency to worsen in terms of the noise level of the vehicle interior due to radiation caused by its own surface vibration even though the intake discharge sound component is reduced.
또한 설치된 공명기(17)에 의해 흡기계 전체 음향장의 특성이 바뀌게 되어 목표로 설정한 주파수 대역에서는 그 효과를 보더라도 다른 주파수 대역에서는 역효과를 가져와 이를 저감시키기 위한 또 다른 튜닝이 필요하게 된다. 일반적으로 많이 쓰이는 헬름홀쯔 공명기의 경우 흡기계의 압력 손실을 유발하여 성능 저하를 야기 시키는 단점도 있으며, 이로 인해 흡기계 튜닝에 따른 ECU 맵핑이 이루어져야 하기도 한다.In addition, the installed resonator 17 changes the characteristics of the entire sound field of the intake machine, and even if the effect is seen in the frequency band set as the target, another tuning is required to bring about an adverse effect in other frequency bands and to reduce it. In general, the Helmholtz resonator that is commonly used has the disadvantage of causing a loss of performance by causing a pressure loss of the intake machine, and thus ECU mapping according to the intake machine tuning has to be made.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 공명기를 설치하지 않고도 흡기계의 토출 소음을 저감시킬 수 있도록 한 흡기계의 능동 소음 제어 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an active noise control system of an intake machine which can reduce the discharge noise of the intake machine without installing a resonator.
도 1은 일반적인 흡기계의 구성을 나타낸 개략적인 구성도.1 is a schematic configuration diagram showing a configuration of a general intake machine.
도 2는 본 발명에 따른 흡기계의 능동 소음 제어 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 개략도.Figure 2 is a schematic diagram showing the configuration of an active noise control system of the intake machine according to the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
21. 엔진21. Engine
22. ECU22. ECU
23. 증폭기23. Amplifier
24. 액츄에이터24. Actuator
30. 흡기계30. Intake Machine
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 흡기계의 능동 소음 제어 시스템은, 엔진으로부터 제어 발생음의 음압과 위상 데이터가 저장되는 ECU와; 상기 ECU로부터 상기 제어 발생음의 신호를 받아 흡기계의 일측으로부터 발생되는 곳의일측에 설치되어 상기 흡기계로부터 발생되는 흡기 토출음을 저감시키도록 상기 흡기 토출음과 같은 주파수와 진폭을 갖고, 위상이 반대인 소음원을 발생시키는 소음원 발생수단;을 포함하는 것을 그 특징으로 한다.The active noise control system of the intake machine according to the present invention for achieving the above object comprises: an ECU for storing sound pressure and phase data of a control generated sound from an engine; Receives a signal of the control generated sound from the ECU and is installed on one side of the place generated from one side of the intake machine, and has the same frequency and amplitude as the intake discharge sound to reduce the intake discharge sound generated from the intake machine, It characterized in that it comprises a; noise source generating means for generating a noise source that is the opposite.
본 발명에 있어서, 상기 소음원 발생수단은, 상기 ECU로부터 신호를 받아 소음원의 진폭을 증폭시키는 증폭기와; 상기 증폭기로부터 상기 소음원을 출력하며, 상기 흡기계에 설치되는 액츄에이터;를 포함하여 된다.In the present invention, the noise source generating means comprises: an amplifier for receiving a signal from the ECU and amplifying the amplitude of the noise source; And an actuator that outputs the noise source from the amplifier and is installed in the intake machine.
여기서, 상기 액츄에이터는 스피커를 포함하여 된다.Here, the actuator may include a speaker.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2에는 본 발명에 따른 흡기계의 능동 소음 제어 시스템의 부분 분해 사시도가 도시되어 있다.2 shows a partially exploded perspective view of an active noise control system of an intake machine according to the invention.
도면을 참조하면, 본 발명에 따른 예컨대 내연기관의 흡기계의 능동 소음 제어 시스템은 흡기계 내의 음향 모드를 엔진 ECU의 데이터를 이용하여 예측한 후, 이를 상쇄시킬 수 있는 반대 위상을 가지는 압력파(음향파)를 스피커를 통해 흡기계의 덕트 내에 제공하여 흡기계에 의한 토출 소음을 감소시키는 것으로 그 구성을 설명하기로 한다. 여기서는 시스템의 전체 구성은 생략하고, 본 발명에 따른 특징부의 구성만을 설명하기로 한다.Referring to the drawings, for example, the active noise control system of the intake system of an internal combustion engine according to the present invention predicts the acoustic mode in the intake system using the data of the engine ECU, and then has a pressure wave having an opposite phase to cancel the noise mode. The configuration will be described as providing acoustic waves through a speaker in the duct of the intake machine to reduce the discharge noise caused by the intake machine. Here, the entire configuration of the system will be omitted, and only the configuration of the features of the present invention will be described.
본 발명에 따른 흡기계의 능동 소음 제어 시스템은, 엔진(21)으로부터 제어 발생음이 저장되는 ECU(22)와, 상기 ECU(22)로부터 제어 발생음의 신호를 받아 흡기계(30)의 일측으로부터 발생되는 곳의 일측에 설치되어, 상기 흡기계(30)로부터발생되는 흡기 토출음을 저감시키도록 이 흡기 토출음과 같은 주파수와 진폭을 갖고, 위상이 반대인 소음원을 발생시키는 소음원 발생수단을 포함하여 구성된다.In the active noise control system of the intake machine according to the present invention, one side of the intake machine 30 receives the signal of the control generated sound from the ECU 22 and the ECU 22, the control generated sound is stored from the engine 21 A noise source generating means which is provided on one side of the place generated from the side, and generates a noise source having the same frequency and amplitude as that of the intake air discharge sound and having an opposite phase in order to reduce the intake air discharge sound generated from the intake machine 30. It is configured to include.
상기 소음원 발생수단은, 상기 ECU(22)로부터 신호를 받아 또는 신호에 따라 소음원의 진폭을 증폭시키는 증폭기(23)와, 토출 소음을 발생시키는 흡기계(30)에 설치되어 상기 증폭기(23)로부터 소음원을 출력하는 액츄에이터(actuator)(24)로 이루어진다. 상기 액츄에이터(24)는 스피커(speaker)로 이루어진다.The noise source generating means is provided in the amplifier 23 for receiving a signal from the ECU 22 or for amplifying the amplitude of the noise source in accordance with the signal, and in the intake machine 30 for generating the discharge noise. It consists of an actuator 24 for outputting a noise source. The actuator 24 is composed of a speaker.
상술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 흡기계의 능동 소음 제어 시스템의 작용을 설명하면 다음과 같다. 여기에서는 일반적인 흡기계의 능동 소음 제어 시스템의 작용 설명은 생략하고, 본 발명의 특징에 따른 작용만을 설명하기로 한다.Referring to the operation of the active noise control system of the intake machine according to the present invention having the configuration as described above is as follows. Here, the description of the operation of the active noise control system of the general intake machine will be omitted, and only the operation according to the features of the present invention will be described.
도 1에서 전술한 바와 같이 흡기계(11,16)에 설치된 공명기(17) 대신에, 도 2에 도시된 바와 같은 공명기(17) 형태의 액츄에이터(24)를 장착한다. 제어하고자 하는 소음원에 대해 같은 주파수와, 같은 진폭을 가지며 위상이 반대인 또 다른 소음원을 흡기 소음이 발생되는 흡기계(30)에 발생시켜 능동적으로 소음을 제어한다.Instead of the resonators 17 installed in the intake machines 11 and 16 as described above in FIG. 1, an actuator 24 in the form of a resonator 17 as shown in FIG. 2 is mounted. Another noise source having the same frequency and the same amplitude and opposite phase with respect to the noise source to be controlled is generated in the intake machine 30 where the intake noise is generated to actively control the noise.
일반적인 능동 소음 제어 시스템에서는 소음원을 감지하는 마이크로폰과 에러를 감지하여 피드백(feedback)하는 마이크로폰 등이 필요하지만, 본 발명에 따른 시스템에서는 흡기 소음이 가지는 회전수에 연계된 주기적(cycle) 특성을 이용해 마이크로폰 없이도 제어가 가능하다.In a typical active noise control system, a microphone for detecting a noise source and a microphone for detecting and feeding back an error are required, but in the system according to the present invention, a microphone using a cycle characteristic associated with the number of revolutions of intake noise is provided. Control is possible without
다시 말해, 현재 엔진들에 채택하고 있는 전자 연료 제어 시스템에서도 엔진의 부하(load)신호와 엔진의 회전수(rpm) 신호를 이용하고 있는 것과 같이, 본 발명의 시스템에서도 제어 발생 소음의 음압(sound pressure)과 위상(phase) 데이터를 ECU 맵(map)에 TPS(Throttle Position Sensor) 신호와, RPM 신호에 따라 적절한 제어 소음을 발생시켜 흡기 토출음을 저감시키는 것이다.In other words, the electronic fuel control system currently employed in engines uses the load signal of the engine and the rpm signal of the engine, and thus the sound pressure of the control generated noise in the system of the present invention. Pressure and phase data are generated in the ECU map to generate a proper control noise according to the TPS (Throttle Position Sensor) signal and the RPM signal, thereby reducing the intake air discharge sound.
한편, 오픈 루프 시스템(open-loop system)의 경우는 제어 감도(control sensitivity)가 문제가 될 수 있다. 그러나 본 발명의 시스템의 제어 신호는 음압이나 위상에 대해 높은 감도를 요구하지 않음으로 문제가 되지 않는다. 단지 좀더 정확한 제어를 위하여 흡기 온도에 따른 보정을 추가시킬 수 있는데, 이는 온도에 따라 음속이 변화하므로 주파수가 일정할 경우 파장이 길어지므로 실제 원하는 제어 영역에서 약간 벗어나게 되는데 이에 대한 보정을 약간 추가한다는 의미이다.Meanwhile, in the case of an open-loop system, control sensitivity may be a problem. However, the control signal of the system of the present invention is not a problem because it does not require high sensitivity to sound pressure or phase. For more precise control, you can add correction according to the intake temperature, which means that the sound velocity changes with temperature, so that the wavelength becomes longer if the frequency is constant, so it is slightly out of the actual control area. to be.
만약 흡기 온도가 일정하다면, 엔진의 회전수가 낮을수록 파장이 길어지므로, 흡기 온도가 올라간다면 제어하려고 맵핑(mapping)된 것보다 낮은 엔진 회전수의 제어값을 사용하면 더 정확한 제어가 가능하게 된다.If the intake temperature is constant, the lower the engine speed, the longer the wavelength. Therefore, if the intake temperature rises, using a control value of the engine speed lower than that mapped to control enables more accurate control.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 흡기계의 능동 소음 제어 시스템은 다음과 같은 효과를 갖는다.As described above, the active noise control system of the intake machine according to the present invention has the following effects.
토출음의 제어가 자유로워 흡기 덕트의 지름에 대한 제약이 없어, 흡기 덕트의 지름 확대에 따른 성능이 증가된다. 그리고 토출음 제어에 따른 실내 소음의 저감으로 승차감이 향상되고, 종래의 공명기가 쓰이지 않음으로 흡기계의 장치수의 감소로 조립 공정이 단순화되며, 장치의 무게가 감소될 수 있다. 또한 차량 외부 소음에 흡기 소음이 미치는 영향이 크므로, 이에 대한 저감은 외부 소음 저감으로소음 공해 감소 효과가 있다.Since the discharge sound is freely controlled, there is no restriction on the diameter of the intake duct, thereby increasing the performance by expanding the diameter of the intake duct. In addition, the ride comfort is improved by the reduction of indoor noise according to the discharge sound control, and the assembly process is simplified by reducing the number of devices of the intake machine because the conventional resonator is not used, and the weight of the device can be reduced. In addition, since the intake noise has a large influence on the outside noise of the vehicle, the reduction thereof has a noise pollution reduction effect by reducing the outside noise.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to one embodiment shown in the drawings, this is merely exemplary, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent embodiments are possible. Therefore, the true scope of protection of the present invention should be defined only by the appended claims.
Claims (3)
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