진동, 소음 계측기 전문 업체 싸이러스㈜입니다.
이번에는 m+p international영국 지사에서 근무를 하고 있는 Mr. George Brett이 Linkedin에 올린 “Playing with engines: time history recording“을 한글로 번역을 하였습니다.
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저희가 또 엔진을 가지고 재미있는 실험을 해봤습니다!
지난 몇 년간 저희는 전 세계 수천 명의 사용자에게 회전 동역학 패키지 사용법을 교육하기 위해 직렬 4기통 엔진 런업(run-up) 예제 데이터를 사용해 왔습니다. 이 방식은 매우 직관적이고 아마도 자동차에서 가장 흔하게 사용되는 구성일 것입니다. 하지만 저희는 뭔가 다른 것을 시도해보고 싶었습니다.
마침 저희에게는 3기통 T-크랭크 엔진이 하나 있었는데, 이 엔진의 점화 패턴은 3번과 2번 실린더의 폭발 간격이 매우 가깝기 때문에 "빅뱅(Big-Bang)" 엔진으로 분류될 수 있습니다. 이는 일반적으로 점화 간격이 균일한 3기통의 다른 일반적인 크랭크 구성인 Y-크랭크와 대조됩니다. 그렇다면 Y-크랭크에 비해 T-크랭크의 장점은 무엇일까요? 바로 사용 가능한 토크의 증가입니다!
하지만 T-크랭크의 문제는 비대칭적인 점화 순서 때문에 토크를 얻는 대신 내재적인 밸런싱을 희생해야 한다는 점입니다. 따라서 제조사들은 일반적으로 더 나은 경험을 제공하기 위해 추가적인 밸런싱 장치를 설계해야 합니다.
진정한 자동차 매니아라면 아시겠지만, 크로스플레인(cross-plane) 크랭크를 특징으로 하는 엔진은 매우 독특한 소리를 냅니다. 특히 귀에 들리는 하모닉스(harmonics)가 그렇습니다. 일반적인 패밀리 세단과 비교하여 V8 머슬카가 내는 소리를 생각해 보세요. 깊고 목이 쉰 듯한 으르렁거리는 소리와 함께 약간 더 높은 웅웅거리는 소리가 동반되는 것을 떠올리시면 됩니다.
저희는 m+p Analyzer 소프트웨어를 사용하여 엔진이 차고에 있는 동안 런업(run-up)하는 시간 데이터를 기록한 후, 따뜻하고 편안한 사무실로 돌아와 데이터를 후처리하고 결과에 대해 심도 있게 논의했습니다.
수중에 타코미터(회전 속도계)는 없었지만, 최종 RPM이 대략 얼마인지 알고 있었기 때문에 m+p Analyzer의 RPM 추출 기능을 사용하여 스펙트럼 워터폴 플롯(spectral waterfall plot)을 생성하는 데 필요한 RPM 추적 데이터를 신속하게 얻을 수 있었습니다. 여기서 필요한 것은 진동의 기본 차수(fundamental order)를 계산하는 것뿐입니다.
언급했듯이, T-크랭크는 비대칭적인 점화 패턴을 가지고 있어서, 한 번의 회전 동안 3번 점화하고 다음 회전에서는 1번만 점화합니다! 그렇다면 여기서 차수(order)는 어떻게 될까요? 이것을 **2사이클(4회전)**로 확장해 보면 7번의 점화가 일어납니다. 이제 이것을 다시 1회전 기준으로 정규화하면 (7/4) 1.75 차수를 얻게 됩니다.
자, 이제 여러분이 모닝커피와 함께 (진정한 감정가라면 소시지 롤도 곁들여) 고민해 볼 질문을 하나 드리겠습니다.
질문: 저희는 이 특정 엔진이 최근에 진동 문제를 겪고 있다는 것을 알고 있으며, 이는 워터폴 플롯에서 약 788Hz의 12.25 차수에서 명확하게 확인됩니다.
이 진동은 어디에서 오는 것일까요?
자세한 내용을 원하시면 sales@cylos.co.kr, 031-251-1905로 문의를 주시거나, 싸이러스 홈페이지를 참고하시기 바랍니다.
참고자료 (reference) :
1. 싸이러스 홈페이지 (http://www.cylos.co.kr)
2. mp 홈페이지 (http://www.mpihome.com)
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