일반기술

초음파의 비선형성에 의한 간섭효과를 이용한 내연기관의 배기소음 능동제어 시스템 및 방법

본 기술은 배기소음을 상쇄하는 상쇄음향을 발생시키기위하여 기존의 능동 소음 제어기술에서 통상 사용되는 스피커대신에 초음파발생기를 이용하여 제기하고자 하는 배기소음의 소정의 주파수에 해당되는 주파수 차이를 갖는 2개의 초음파를 발생시키고 음향학적인 비선형성에 따른 2개의 초음파의 간섭효과에 의해 발생되는 상쇄음향을 이용하여 배기소음을 능동적으로 제거하는 시스템 및 방법에 관한 것이다. 배기소음을 제어하는 보편적인 방법으로 머플러를 이용한 방법이 있다. 그러나 머플러는 일반적으로 그 구조가 복잡하여 머플러를 통과하는 배기가스의 유동저항이 증가하게 되어 엔진의 배압(back pressure)이 증가하게 되므로 내연기관의 효율이 저하된다. 한편 최근 연구되고 있는 배기소음의 능동제어기술에 의하여 배기소음을 감소시킬 수도 있으나 배기소음이 상대적으로 크고 주요성분이 저주파 대역이므로 이를 상쇄시키기 위해서는 매우큰 출력의 스피커 즉 그 부피와 중량이 증대된 스피커가 필요함에 따라 이에 수반되는 문제점(자동차에 장착함에 따른 문제점)이 있다. 본 기술에서는 배기 소음 능동제어 분야에서 배기소음을 상쇄시키기 위한 상쇄음향을 방생시키는 종래의 고출력 및 대형스피커 대신에 소형, 경량, 저가의 초음파 발생기로 대체한 새로은 배기능동제어 시스템 및 방법을 제공함으로써, 종래의 배기 소음 능동 제어시스템의 문제점을 해결할 수 있도록 하였다본 기술에 의한 초음파의 비선형에 의한 간섭효과를 이용한 내연기관의 배기 소음 능동 제어 시스템은 기본적으로 자동차의 배기파이프내의 소정의 지점에 배치된 원래의 배기소음 측정 마이크와, 배기소음측정마이크로부터 측정된 배기소음정보와 보조정부를 분석하여 원래의 배기소음 상쇄용 상쇄음향을 발생시키는 적어도 한 쌍의 초음파 특성치를 결정하는 제어기와, 이 제어기로부터 얻은 초음파특젓치를 포함하는 적어도 하나의 제어신호에 따라 적어도 한 쌍의 초음파를 발생시키기 위한 초음파 발생기로 구성된다. 배기파이프를 통과하는 소음은 배기소음 측정 마이크에 의해 측정되며 배기소음 측정마이크는 배기파이프내의 배기가스 유동을 방해하지 않도록 배치되어 있다. 제어기는 배기소음측정 마이크에서 측정된 소음데이터 정보와 타코미터(tachometer)나 엔진제어유닛(ECU)등으로부터 엔진회전속도 또는 엔진부하 정도등의 보조정보를 받는다. 제어기는 초음파발생기에서 발생시켜야 할 적어도 한쌍의 초음파 특성치, 즉 주파수,진폭 및 위상을 결정하여 이러한 특성치를 포함하는 적어도 하나의 제어신호를 초음파 발생기로 보내며 초음파 발생기는 다수의 제어신호에 응답하여 다수쌍의 초음파를 발생 시킨다. 본 기술에 의해 시스템 무게의 경량화 및 상쇄음향의 역류방지 그리고 엔진의 배기효율을 양호하게 유지시키면서 배기소음 또한 가청주파수 전체범위에 걸쳐 억제할 수 있다