본문 바로가기
카테고리 없음

엔진 회전수와 진동수의 관계

by hwi914 2020. 5. 26.
반응형

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

반응형