The study of the automotive noise reduction has been concentrated on the reduction of the automotive engine noise because the engine noise is the major cause of automotive noise. However, many studies of automotive engine noise led to the interest of the noise reduction of the exhaust and intake system. Recently, the active control method is used to reduce the noise of an automotive exhaust and intake system. It is mostly used the LMS(Least-Mean-Square) algorithm as an algorithm of active control because the LMS algorithm can easily obtain the complex transfer function in real-time. Especially, Filtered-X LMS (FXLMS) algorithm is applied to an Active Noise Control system. However, the convergence performance of LMS algorithm went bad when the FXLMS algorithm was applied to an active control of the induction noise under rapidly accelerated driving conditions. So, in order to solve this problem, the modified FXLMS algorithm is proposed. In this study, the improvement of the control performance using the modified FXLMS algorithm under rapidly and suddenly accelerated driving conditions was identified. Also, the performance of an active control using the LMS algorithm under rapidly accelerated driving conditions was evaluated through the theoretical derivation using a chirp signal to have similar characteristics with the induction noise signal.
내연기관의 흡기 소음을 줄이기 위한 효과적인 소음 제어 요소로서 다공형 직조관(porous woven hose)이 널리 사용된다. 직조관이 사용된 흡기계의 음향 특성을 예측하기 위해서는 직조관의 임피던스(acoustic wall impedance)에 대한 정보를 알아야 한다. 그러나, 높은 저항(resistance), 두께, 곡률, 비균질성 등의 특수한 음향학적/구조적 특성 때문에 직조관의 임 피던스를 정확하게 측정하는 것은 쉽지 않다. 본 연구에서는 소음기의 전달손실(transmission loss)을 측정하는데 널리 사용되는 간단한 측정장치를 이용하여 직조관의 임피던스를 측정하였다. 측정된 임피던스에 대해 직조상태를 나타내는 인자와 주파수를 독립 변수로 사용하여 curve-fitting을 수행하여, 직조상태가 다른 직조관의 임피던스를 예측하였다. 이렇게 예측된 임피던스로부터 실제 사용되는 범위 내에서 임의의 길이를 가지는, 직조상태가 다른 직조관의 전달 손실을 예측하였고, 측정된 전달손실과 비교하여, 잘 일치하는 것을 확인하였다. 본 연구에서 제시한 방법은 직조관의 음향 특성을 파악하고, 직조관이 사용된 자동차 흡기계의 음향성능을 예측하는데 유용하게 사용될 수 있다.
To describe the air flow characteristics within an air cleaner cover and mass air flow sensor (MAFS) entry region installed in a 3.0L engine air induction system, flow visualization, velocity and turbulence intensity measurements were taken in several view planes. A detailed knowledge of the interaction between the design parameters and the flow structures will enhance our understanding of the motions within the flow field and enable engineers to optimize the induction system and reduce the signal-to-noise ratio in the MAFS output. Emphasis is placed on the analysis of coherent motions and the controlling parameters which affect the air flow in the MAFS entrance region over a flow rate of 13-240 kg/hr. The high speed motion pictures illustrated that the air flow generated within the air cleaner cover under steady state condition is quite complex. In both axial and radial planes of the main passage it was found that the flow pattern is remarkably influenced by the air cleaner cover and main passage configuration. A comparison of the flow patterns and measurements in the original and modified air cleaner cover is presented. Measurements from the MAFS indicated an significant reduction in pressure drop and signal noise for the modified cover as compared with the original cover, over an air flow rate of 13-240 kg/hr.
최근의 기관은 DOHC 또는 SOHC로 4밸브나 5밸브를 채용하여 흡기계의 효율향상을 시도하고 있다. 그러나 고속성능에 중점을 두고 기관제원을 설정하게 되면서 저속 실용역에서 토크의 저하를 초래하는 경우가 많아지고 있으며 금후 이러한 문제의 해결에 많은 노력이 계속될 것으로 전망된다. 또한 전자기술의 발전과 자동차에 대한 적용 기술이 향상됨에 따라 앞으로 가변흡기 시스템, 가변밸브 타이밍, 가변 터보, 가변 기통수, 가변 압축비등 가변기술에 대한 연구개발이 더욱 활발히 이루어질 것이다.
엔진소음을 소음특성에 따라 분류하면 공력소음(Aerodynamic Noise), 연소소음(Combustion Noise), 기계적인 소음(Mechanical Noise)으로 나눌 수 있으며 소음원의 종류에 따라 분류하면 배기계소음(Exhaust System Noise)으로 나눌 수 있으며 소음원의 종류에 따라 분류하면 배기계소음(Exhaust System Noise), 흡기계소음(Intake System Noise), 냉각계소음(Cooling System Noise), 엔진표면소음(Engine System Noise)등으로 분류할 수 있다. 이러한 여러소음중 엔진 내부의 유동에 의한 흡배기계통으로의 소음방출은 자동차 실 내외 소음의 중요한 문제로 대두되는데, 이를 줄이기 위해 그 동안 소음기 등의 서브시스템의 형태와 그 위치조정에 관한 연구가 수행되어 왔다. 그러나 이것이 비용 또는 성능에 영향을 미치므로 본질적인 소음원을 규명해 내는 것이 필요하게 되었다. 흡배기계의 소음은 엔진의 흡입, 배기행 정시 피스톤의 운동에 의해 팽창 및 압축파 형태의 압력파(pressure wave)로 발생하게 되고, 밸브근방에서는 유동의 박리(separation)에 의해 발생하게 된다. 소음기 등의 서브시스템에서도 유동의 박리에 의해 발생하게 되며 특히 배기행정시 발생하는 압력파는 비선형영역에 있게된다. 흡기소음은 배기에 비해 그 크기가 작아서 그동안 등한시 되어왔으나 이것이 소비자의 불평요인으로 작용하므로써 이에 대한 연구도 활발히 수행되어야 한다. Bender, Bramer[1]는 흡배기계 소음의 외부 방사에 관하여 전반적으로 기술하였고 Sierens등[2]은 흡기계에서 1차원 MOC(Method of Characteristics)방법으로 비정상 유동해석을 하고 실험결과와 비교하였다. J.S.Lamancusa 등[3]은 흡기 소음원을 실험을 통해 예측하였고, 흡기소음도 비선형 거동을 보인다고 밝혔다. Yositaka Nishio 등[4]은 새로운 흡기실험장치를 고안하여 공명기(resonator)의 위치 변화에 의한 저소음 흡기계를 설계 초기단계에서부터 적용하려 하였다. 일반적으로 흡배기계의 복잡한 형상 때문에 대부분 실험을 통해 문제를 해결하려 하였고, 수치해석은 피스톤의 운동을 배제한 단순화한 흡배기계의 정상상태 유동해석이 주를 이루어왔다. Taghaui and Dupont 등[5]은 KIVA코드를 사용하여 흡기포트와 연소실 그리고 밸브의 움직임을 동시에 고려한 수치해석을 도입하였다. 하지만 이들이 밸브의 운동을 고려하기 위해 사용한 이동격자는 격자점은 시간에 따라 변화하지만 그 격자의 수가 일정하게 유지되어 있어서 밸브의 완전개폐를 해석할 수가 없다. 강희정[6]은 단일 실린더와 단일 배기밸브를 갖는 문제로 단순화하여 피스톤과 밸브의 움직임을 고려하므로써 배기행정 후 소음이 어떻게 전파해 나가는가를 연구하였다. 본 연구에서도 최소밸브간격과 최대밸브간격 사이에서만 계산이 가능하나 흡기의 경우는 밸브가 닫힐 때 생기는 압력파가 중요하므로 실린더와 밸브사이에 벽면조건을 주어 밸브의 개폐를 모사하였다.
Up to now, numerical methods such as Finite Element Method(FEM) or Boundary Element Method(BEM) have been widely used to find the optimized resonator's position during designing a car intake system. However, these methods are not useful at the first stage of car design since it is not easy to change a numerical model consist of a large mesh size. A software has been developed to cover the defects using 4-pole parameter method. The software is running at Windows 95 environment for a user's convenience. To show its usefulness, it is applied to a real automobile intake system.
Recently, the regulations from the government and the concerns of people be raised to the interest in exhaust and intake noise of passenger car as much as other vehicles. In these demands, performance prediction software was developed in this paper. In this study, Robust design was used for improving the noise reduction capacity of intake system with the performance prediction software. On the basis of the existing design, length and radius of each component that was thought to be effective to the performance of intake system was selected. At first, factors are arranged by using Ll8 table of orthogonal array and then optimum value can be obtained by modified Ll6 table of orthogonal array.
We propose an optimal design to improve the capacity by reducing the noise of the intake system. The length and radius of each component of the current Intake system are selected as control factors. We accept the output from computer simulator with orthogonal arrays. Then, the Kriging estimates are computed. From this, we exploit the optimal design of the intake system by adapting simulated annealing. From the results of this optimal design, we conclude that Kriging method with the orthogonal arrays is the efficient method for Design and Analysis of Computer Experiments and we propose the useful results for the low noise intake system.
In this paper, the effects of intake manifold systems on volumetric efficiency were investigated in the 4-cylinder 4-stroke cycle diesel engines. The effects of intake manifold system were analyzed on resonant speed and on volumetric efficiency. Resonant speed was calculated by acoustic theory and volumetric efficiency by the method of characteristics. The calculation results agreed well with rest results. It was assured that between the resonant speed and the volumetric efficiency there exists good correlation in multi-cylinder engines. As the results, the prediction of resonant speed was useful to design the optimum intake system. It was assured that the intake manifold systems for BOX-type and RAM-type have different characteristics on the trend of volumetric efficiency. Also a procedure to design the desirable intake manifold system was proposed.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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