자동차 엔진은 정상적인 운전조건에서는 공회전부터 운전자의 가속페달 조작에 따라서 빈번하게 회전수가 변화되는 특성을 갖는다.
• 이는 일정한 회전수를 가지고 작동되는 일반적인 기계와 차별되는 자동차와 같은 수송기계가 가지는 독특한 운전방식
• 자동차 진동 소음 현상은 빈번한 회전수 변화에 따른 진동수 특성을 파악할 수 있어 야 한다.
• 4사이클 내연기관 인 경우 - 엔진의 크랭크 샤프트 2회전하는 동안 각각의 실린더에서는 모두 한번씩의 폭발과정이 있다.
• 동일한 회전수라 하더라도 엔진의 실린더 수가 다를 경우에는 엔진의 흔들림으로 인하여 차체에 가하는 진동수는 많은 변화를 가진다.
• 공회전 회전수가 750rpm, 최대 회전수 6000rpm인 4사이클 엔진에 있어서 4기통 엔진과 6기통 엔진에 대한 진동수
• 실린더 수가 많아 질수록 주요 진동수 분포가 높아지면서 넓어지고 있다.
• 이는 한정된 영역에서 대표적인 진동형태(굽힘 및 비틀림 진동)들이 차체의 고유진동수가 대략 20~30Hz영역에 위치해 있기 때문에 실린더 수가 증가할수록 차체의 진동현상을 회피할 수 있는 기회가 많아진다고 볼 수 있다.
• 고급 대형 차량일수록 많은 실린더를 가진 엔진이 채택되었던 것은 출력뿐만 아니라 이러한 엔진과 관련된 진동수 문제도 함께 고려되었기 때문이다.
• 4기통 엔진에서는 엔진 회전의 2차 성분(2nd order)이, 6기통 엔진에서는 엔진 회전의 3차 성분(3rd order)이 주 가진원으로 된다.
→ 여기서 2차 성분과 3차 성분은 엔진의 크랭크 샤프트 회전수를 기준으로 2배 또는 3배의 회전속도로 진동 가진력이 발생된다는 것을 의미한다.
• 4기통 엔진인 경우에는 엔진 1회전당 가스 폭발력(토크발생)이 2번씩 6기통 엔진에서는 1회전당 3번의 가스 폭발력이 존재
→ 가진원의 주파수 성분이 엔진 회전수의 2배 또는 3배의 형태로 표현
• 엔진에서 유발되는 진동수(f)와 차수(order)간의 관계
차수 = 진동수 (f) / N(CPS)
• 6기통 엔진의 경우에는 엔진에 작용하는 힘과 모멘트들이 모두 상쇄되므로, 4기통 엔진보다 훨씬 부드럽고 조용한 결과를 낳는다.
• 이에 비하여 3기통 엔진의 경우에는 근본적인 수직 불균형은 없으나, 1차 및 2차의 불균형 모멘트를 갖고 있어서 진동소음측면에서 불리하다고 볼 수 있다.
출처 : Park,WooCheul, Dept. of Vehicle Engineering, Kangwon National University