KR101449331B1 - 엔진 주변부품의 가속 진동 수명시험방법 및 그 장치 - Google Patents

엔진 주변부품의 가속 진동 수명시험방법 및 그 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 엔진 주변부품의 가속 진동 수명시험방법 및 그 장치에 관한 것으로, 가속 진동 수명시험을 수행하고자 하는 자동차 엔진 주변부품을 선정하는 단계; 선정된 상기 자동차 엔진 주변부품의 손상도에 대한 S-N 선도를 추정하는 단계; 실차 도로 주행을 통해, 추출되는 상기 자동차 엔진 주변부품의 제1 가속도 데이터를 토대로 제1 손상도를 추출하는 단계; 상기 자동차 엔진 주변부품의 초기 가진 프로파일을 토대로 단축 가속 진동 수명시험을 수행하여 제2 손상도를 추출하는 단계; 상기 제1 손상도 및 상기 제2 손상도를 비교하여 상기 초기 가진 프로파일의 크기를 변경하여 최종 가진 프로파일을 생성하고, 상기 최종 가진 프로파일을 토대로 최종 손상도를 계산하는 단계;를 포함한다.

Description

엔진 주변부품의 가속 진동 수명시험방법 및 그 장치{METHOD AND APPARATUS FOR ACCELERATED VIBRATION LIFE TEST OF ENGINE SURROUNDING PARTS}
본 발명은 엔진 주변부품의 가속 진동 수명시험방법 및 그 장치에 관한 것으로, 엔진에서 발생하는 진동에 따른 엔진 주변부품의 내구 수명을 보증하고 신뢰성을 향상시키기 위한 엔진 주변부품의 가속 진동 수명시험방법 및 그 장치에 관한 것이다.
자동차의 보증 기간이 증가함에 따라 높은 내구성을 가지는 자동차 부품의 개발 및 제작이 요구되고 있다.
특히, 엔진 주변부품들은 엔진과 노면을 통해 전달되는 진동 등 열악한 환경조건에 상시 노출되어 있다.
따라서, 지속적인 진동 및 압력에 의해 파손되는 등 내구성에 한계가 발생 되므로, 이러한 환경조건을 견딜 수 있는 내구성을 가지는 부품인지를 판별하기 위한 시험을 통해 엔진 주변부품에 대한 신뢰도를 확보하고 있다.
종래에 실행하는 자동차 부품의 내구 수명 시험은 다음과 같은 여러 가지 방법이 제안되어 사용된다.
예를 들어, 특정의 부품에 대하여 10만KM 내구성 보증이 제공되는 경우 해당 부품이 장착된 완성차로 실제 도로를 10만KM 주행한 다음 해당 부품을 탈거하여 측정자의 육안이나 별도의 분석장치를 이용하여 내구성의 이상 유무를 판단하는 방법이 있다.
그러나, 실차 주행을 이용한 내구성 시험은 평가기간 및 평가비용이 과다하게 소요되는 문제점과 비포장 도로 및 포장도로 등의 운행경로 및 운행시간에 따라 내구성이 불규칙적으로 나타나는 문제점이 발생하며, 완성차의 실제 도로 운행을 통해 이루어지므로 개별 부품만의 평가에 비효율적인 문제점이 발생한다.
상기한 완성차의 실제 도로 운행을 통한 시험에서 발생되는 문제점을 해소하기 위하여 실제 도로의 패턴과 유사성을 가지는 검증로(Proving Ground)를 일정속도로 일정거리 주행한 다음 해당 부품을 탈거하여 측정자의 육안이나 별도의 분석장치를 이용하여 내구성의 이상유무를 판단하는 방법이 있다. 그러나 검증로 주행을 이용하는 방법은 실제 도로의 주행을 실행하는 시험방법 보다는 평가기간 및 평가비용이 적게 소요되나 상대적으로 평가기간 및 평가비용이 높게 나타나는 문제점이 있으며, 완성차를 이용하여 검증로 주행이 이루어지므로 개별 부품만의 평가에 비효율적인 문제점이 발생한다.
상기와 같이 완성차의 실제 주행을 통한 시험 방법에서 발생하는 문제점을 해소하기 위하여, 한국공개특허 1999-0055919 에 개시된 바와 같이 실제 도로의 주행에서 발생되는 환경조건을 측정하여 실험실의 리그(RIG)상에서 그대로 재현하여 특정 부품의 내구성 이상유무를 판단하는 방법이 적용되고 있다.
이 방법의 경우 완성차의 주행은 진행되지 않으나 동일한 가혹 조건으로 동일한 기간 동안 진행하므로 평가기간 및 평가비용이 높게 나타나는 문제점이 발생한다.
따라서, 실제 도로의 환경조건을 측정하여 실험실의 리그 상에서 시간영역으로 가속화하여 특정 부품의 이상유무를 판단하는 방법이 적용되고 있다. 그러나, 리그 시험을 진행하게 되면 특정 주파수 영역에서 공진이 발생하게 되므로 실제 내구 수명 시험에서 발생하지 않는 조건이 반영될 수 있고, 반대로 실제차에서 공진에 의한 손상이 발생되고 있음에도 불구하고 이러한 손상이 반영되지 않은 상태에서 시간 가속 개념의 손상만 반영하게 되어 실질적인 내구 수명의 예측에 많은 오차를 발생시키는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 엔진 주변부품 선정 후 도로 주행을 통해 획득한 손상도와 단축 가진 시험에서 획득한 손상도를 비교하여 가속 진동 수명시험을 위한 데이터를 도출하는 엔진 주변부품의 가속 진동 수명시험방법 및 그 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 엔진 주변부품의 가속 진동 수명시험방법은 가속 진동 수명시험을 수행하고자 하는 자동차 엔진 주변부품을 선정하는 단계; 선정된 상기 자동차 엔진 주변부품의 손상도에 대한 S-N 선도를 추정하는 단계; 실차 도로 주행을 통해, 추출되는 상기 자동차 엔진 주변부품의 제1 가속도 데이터를 토대로 제1 손상도를 추출하는 단계; 상기 자동차 엔진 주변부품의 초기 가진 프로파일을 토대로 단축 가속 진동 수명시험을 수행하여 제2 손상도를 추출하는 단계; 상기 제1 손상도 및 상기 제2 손상도를 비교하여 상기 초기 가진 프로파일의 크기를 변경하여 최종 가진 프로파일을 생성하고, 상기 최종 가진 프로파일을 토대로 최종 손상도를 계산하는 단계;를 포함한다.
또한, 실차 도로 주행을 통해, 추출되는 상기 자동차 엔진 주변부품의 제1 가속도 데이터를 토대로 제1 손상도를 추출하는 단계는, 기 설정된 기준 주행거리 동안에 상기 자동차 엔진 주변부품의 기준 가속도 데이터를 추출하는 단계; 상기 기준 가속도 데이터 토대로 손상도를 계산하는 단계; 상기 손상도를 활용하여 상기 자동차 엔진 주변부품의 보증 주행거리 동안에 상기 자동차 엔진 주변부품의 상기 제1 가속도 데이터를 추출하는 단계; 및 상기 제1 가속도 데이터를 토대로 상기 제1 손상도를 추출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 자동차 엔진 주변부품의 초기 가진 프로파일을 토대로 단축 가속 진동 수명시험을 수행하여 제2 손상도를 추출하는 단계는, 자동차 엔진의 최대 출력에서 추출되는 상기 자동차 엔진 주변부품의 가속도 데이터를 토대로 초기 가진 프로파일을 추출하고, 상기 초기 가진 프로파일을 토대로 기 설정된 가진 시간 동안에 단축 가속 진동 수명시험을 수행하여 제2 손상도를 추출하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1 손상도 및 상기 제2 손상도를 비교하여 상기 초기 가진 프로파일의 크기를 변경하여 최종 가진 프로파일을 생성하고, 상기 최종 가진 프로파일을 토대로 최종 손상도를 계산하는 단계에서, 상기 초기 가진 프로파일의 크기를 변경하여 상기 제1 손상도와 상기 제2 손상도의 선형적인 관계를 추정하고, 상기 제1 손상도 및 상기 제2 손상도의 선형적인 관계를 토대로 상기 초기 가진 프로파일을 배수 조절을 통해 크기를 변경시켜 상기 최종 가진 프로파일의 크기를 선정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1 손상도 및 상기 제2 손상도를 비교하여 상기 초기 가진 프로파일의 크기를 변경하여 최종 가진 프로파일을 생성하고, 상기 최종 가진 프로파일을 토대로 최종 손상도를 계산하는 단계에서, 상기 최종 손상도는 초기 가진 프로파일의 크기를 지수형태로 변환한 값에 상기 제2 손상도를 가속 진동 수명시험의 총 예상 소요시간에 맞춰 환산한 제2 손상도 변환 값을 곱하여 계산되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 최종 가진 프로파일을 토대로 최종 손상도를 계산하는 단계 이후에, 상기 최종 가진 프로파일을 토대로 가속 진동 수명시험을 수행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한. 상기 제1 가속도 데이터, 상기 제2 가속도 데이터, 상기 제1 손상도, 상기 초기 가진 프로파일, 상기 최종 손상도, 최종 가진 프로파일은 상하 방향, 전후 방향 및 좌우 방향 중 적어도 어느 하나를 포함하는 방향에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 엔진 주변부품의 가속 진동 수명시험장치는 가속 진동 수명시험을 수행하고자 하는 자동차 엔진 주변부품을 선정하는 부품 선정부; 선정된 상기 자동차 엔진 주변부품의 손상도에 대한 S-N 선도를 추정하는 선도 추정부; 실차 도로 주행을 통해, 추출되는 상기 자동차 엔진 주변부품의 제1 가속도 데이터를 토대로 제1 손상도를 추출하는 제1 추출부; 상기 자동차 엔진 주변부품의 초기 가진 프로파일을 토대로 단축 가속 진동 수명시험을 수행하여 제2 손상도를 추출하는 제2 추출부; 상기 제1 손상도 및 상기 제2 손상도를 비교하여 상기 초기 가진 프로파일의 크기를 변경하여 최종 가진 프로파일을 생성하고, 상기 최종 가진 프로파일을 토대로 최종 손상도를 계산하는 가진 프로파일 생성 및 손상도 계산부;를 포함한다.
또한, 상기 제1 추출부는 실차 도로 주행 시 기 설정된 기준 주행거리 동안에 추출된 상기 자동차 엔진 주변부품의 기준 가속도 데이터를 토대로 손상도를 계산하고, 상기 손상도를 활용하여 상기 자동차 엔진 주변부품의 보증 주행거리 동안에 추출된 상기 자동차 엔진 주변부품의 상기 제1 가속도 데이터를 토대로 상기 제1 손상도를 추출하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제2 추출부는 자동차 엔진의 최대 출력에서 추출되는 상기 자동차 엔진 주변부품의 가속도 데이터를 토대로 초기 가진 프로파일을 추출하고, 상기 초기 가진 프로파일을 토대로 기 설정된 가진 시간 동안에 단축 가속 진동 수명시험을 수행하여 제2 손상도를 추출하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 가진 프로파일 생성 및 손상도 계산부는, 상기 초기 가진 프로파일의 크기를 변경하여 상기 제1 손상도와 상기 제2 손상도의 선형적인 관계를 추정하고, 상기 제1 손상도 및 상기 제2 손상도의 선형적인 관계를 토대로 상기 초기 가진 프로파일을 배수 조절을 통해 크기를 변경시켜 상기 최종 가진 프로파일의 크기를 선정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 가진 프로파일 생성 및 손상도 계산부는, 상기 최종 손상도는 초기 가진 프로파일의 크기를 지수형태로 변환한 값에 상기 제2 손상도를 가속 진동 수명시험의 총 예상 소요시간에 맞춰 환산한 제2 손상도 변환 값을 곱하여 계산되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 최종 손상도를 토대로 가속 진동 수명시험을 수행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 의한 엔진 주변부품의 가속 진동 수명시험방법 및 그 장치는 엔진 주변부품 선정 후 도로 주행을 통해 획득한 손상도와 단축 가진 시험에서 획득한 손상도를 비교하여 가속 진동 수명시험을 수행하기 위한 데이터를 도출함으로써, 엔진에서 발생하는 진동에 따른 엔진 주변부품의 내구 수명을 보증하고 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 엔진 주변부품의 가속 진동 수명시험장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 엔진 주변부품의 가속 진동 수명시험방법의 순서를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 엔진 주변부품의 가속 진동 수명시험방법에서 실차 도로 주행 경로를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 엔진 주변부품의 가속 진동 수명시험방법을 통해 추출된 제1 손상도를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 엔진 주변부품의 가속 진동 수명시험방법을 통해 추출된 GDI 고압펌프의 초기 가진 프로파일을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 엔진 주변부품의 가속 진동 수명시험방법에서의 제1 손상도와 초기 가진 프로파일의 선형적 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 엔진 주변부품의 가속 진동 수명시험방법을 통해 추출된 GDI 고압펌프의 최종 가진 프로파일 크기를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 엔진 주변부품의 가속 진동 수명시험방법을 통해 추출된 최종 가진 프로파일을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 우선, 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 출력되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 엔진 주변부품의 가속 진동 수명시험방법 및 그 장치에 대하여 첨부된 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 엔진 주변부품의 가속 진동 수명시험장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 엔진 주변부품의 가속 진동 수명시험장치(100)는 부품 선정부(110), 선도 추정부(120), 제1 추출부(130), 제2 추출부(140), 가진 프로파일 생성 및 손상도 계산부(150) 및 시험수행부(160)를 포함한다.
부품 선정부(110)는 가속 진동 수명시험을 수행하고자 하는 자동차 엔진 주변부품을 선정한다. 이때, 부품 선정부(110)는 자동차 엔진 주변부품의 취약 위치 및 진동 측정 위치를 결정하여 해당 위치에 3축(X.Y.Z) 가속도 센서를 부착한다. 그리고 본 발명에서는 설명의 편의성을 위해 자동차 엔진 주변부품으로 GDI 고압펌프와 CMP 센서를 선정하여 설명하기로 한다. 또한, 본 발명에 따른 제1 가속도 데이터, 제2 가속도 데이터, 제1 손상도, 초기 가진 프로파일, 최종 손상도, 최종 가진 프로파일은 상하 방향(Y축), 전후 방향(Z축) 및 좌우 방향(X축) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 방향에 대한 정보를 포함한다.
선도 추정부(120)는 선정된 자동차 엔진 주변부품의 손상도에 대한 S-N 선도를 추정한다. 선도 추정부(120)는 자동차 엔진 주변부품에 인가되는 응력에 따라 취약 위치에서의 손상도를 도출하기 위해서 단축 응력장비를 활용하여 응력(S)과 반복에 견딘 횟수(N)과의 관계를 나타내는 S-N선도를 이용하였다. 여기서, 입력 하중에 따른 취약 위치에서의 손상에 대한 정보는 일반적으로 가속도 기반의 손상도를 추정하는 A-N 선도, 응력 기반의 물리적 피로 손상도를 추정하는 S-N선도를 통해 도출될 수 있으나, 본 발명에 따른 선도 추정부(120)는 A-N 선도의 경우 상대적인 손상도의 기준 값이기 때문에 시험적으로 얻어진 S-N선도를 이용하였다.
제1 추출부(130)는 실차 도로 주행을 통해, 추출되는 자동차 엔진 주변부품의 제1 가속도 데이터를 토대로 제1 손상도를 추출한다. 제1 추출부(130)는 자동차 엔진 주변부품이 보증 주행기간에 따른 수명에 대하여 신뢰성을 보장하기 위해서 운전자들이 평균적으로 주행하는 국내 고속도로, 국도, 지방도 등을 조합하여 기 설정된 기준 주행거리 즉, 약 1.800km 동안 실차 도로 주행을 통해 추출된 기준 가속도 데이터를 토대로 손상도를 계산하여, 자동차 엔진 주변부품의 보증 주행거리 약 240,000km 동안의 자동차 엔진 주변부품의 제1 가속도 데이터를 산술적으로 추출하여 이를 토대로 제1 손상도를 추출한다. 즉, 제1 추출부(130)는 자동차 엔진 주변부품이 보증 주행거리 동안의 제1 손상도를 추출한다. 이처럼, 제1 손상도는 자동차 엔진 주변부품이 보증 주행거리 동안 받는 손상도로 본 발명에서 도출하고자 하는 목표 손상도를 의미한다.
제2 추출부(140)는 자동차 엔진의 최대 출력에서 추출되는 자동차 엔진 주변부품의 가속도 데이터를 토대로 초기 가진 프로파일을 추출하고, 초기 가진 프로파일을 토대로 단축 가속 진동 수명시험을 수행하여 제2 손상도를 추출한다. 제2 추출부(140)는 엔진에 의해 발생할 수 있는 진동을 최대로 구현하기 위해서 샤시다이나모 시험을 통해 엔진의 최대 출력을 낼 수 있는 RPM영역까지 주행을 실시하게 된다. 이때, 샤시다이나모 시험은 실차 도로 주행과 동일한 환경으로 유지하였다. 제2 추출부(140)는 샤시다이나모 시험에서 엔진 회전수에 따른 데이터를 충분히 획득하기 위해 Idle 상태에서 nominal RPM까지 약 100초의 시간동안 일정한 기울기로 가속하면서 제2 가속도 데이터를 추출하였다. 또한, 제2 추출부(140)는 제2 가속도 데이터를 토대로 FFT 변환을 통해 7-8개의 점으로 초기 가진 프로파일을 구성하여 자동차 엔진 주변부품에 대한 단축 가속 진동 수명시험을 1sweep 수행하였다. 이때, 단축 가속 진동 수명시험은 3축별로 10Hz에서 2000Hz 범위에서 1oct/min 조건으로 진행하였고 가진 시간은 8분으로 기 설정하였다. 즉, 제2 추출부(140)는 자동차 엔진의 최대 출력에서 추출되는 자동차 엔진 주변부품의 가속도 데이터를 토대로 초기 가진 프로파일을 추출하고, 초기 가진 프로파일을 토대로 기 설정된 가진 시간 동안에 단축 가속 진동 수명시험을 수행하여 제2 손상도를 추출한다.
가진 프로파일 생성 및 손상도 계산부(150)는 제1 손상도 및 제2 손상도를 비교하여 초기 가진 프로파일의 크기를 변경하여 최종 가진 프로파일을 생성하고, 최종 가진 프로파일을 토대로 최종 손상도를 계산한다. 가진 프로파일 생성 및 손상도 계산부(150)는 제2 손상도를 초기 가진 프로파일의 크기를 이용하여 제1 손상도와 유사하게 가속 진동 수명시험을 수행할 경우 아주 작은 값으로 많은 시간 동한 시험을 수행해야 함으로, 초기 가진 프로파일의 크기를 변경하여 적절한 최종 가진 프로파일의 크기를 선정하고 이를 토대로 최종 가진 프로파일을 생성하기 위해 초기 가진 프로파일의 크기를 변경하여 제1 손상도와 제2 손상도의 선형적인 관계를 추정하고, 이를 토대로 하는 최종 손상도를 계산하는 수학식을 도출한다. 즉, 가진 프로파일 생성 및 손상도 계산부(150)는 초기 가진 프로파일의 크기를 변경하여 제1 손상도와 제2 손상도의 선형적인 관계를 추정하고, 제1 손상도 및 제2 손상도의 선형적인 관계를 토대로 초기 가진 프로파일을 배수 조절을 통해 크기가 변경시키고, 기 가진 프로파일의 크기를 지수형태로 변환한 값에 제2 손상도를 가속 진동 수명시험의 총 예상 소요시간에 맞춰 환산한 제2 손상도 변환 값을 곱하여 계산되는 수학식을 도출하여 최종 손상도를 계산한다.
시험수행부(160)는 최종 손상도를 토대로 가속 진동 수명시험을 수행한다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 엔진 주변부품의 가속 진동 수명시험장치(100)를 이용하여 가속 진동 수명시험을 수행하는 방법은 이하 설명되는 도면을 통해 자세하게 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 엔진 주변부품의 가속 진동 수명시험방법의 순서를 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 본 발명에 따른 엔진 주변부품의 가속 진동 수명시험방법에서 실차 도로 주행 경로를 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 엔진 주변부품의 가속 진동 수명시험방법을 통해 추출된 제1 손상도를 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 본 발명에 따른 엔진 주변부품의 가속 진동 수명시험방법을 통해 추출된 GDI 고압펌프의 초기 가진 프로파일을 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 본 발명에 따른 엔진 주변부품의 가속 진동 수명시험방법에서의 제1 손상도와 초기 가진 프로파일의 선형적 관계를 설명하기 위한 도면이고, 도 7은 본 발명에 따른 엔진 주변부품의 가속 진동 수명시험방법을 통해 추출된 최종 가진 프로파일 크기를 설명하기 위한 도면이고, 도 8은 본 발명에 따른 엔진 주변부품의 가속 진동 수명시험방법을 통해 추출된 GDI 고압펌프의 최종 가진 프로파일을 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 엔진 주변부품의 가속 진동 수명시험방법은 앞서 설명한 엔진 주변부품의 가속 진동 수명시험장치(100)를 이용하는 것으로 이하 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
먼저, 가속 진동 수명시험을 수행하고자 하는 자동차 엔진 주변부품을 선정한다.(S100) S100 단계에서는 설명의 편의성을 위해 자동차 엔진 주변부품으로 GDI 고압펌프와 CMP 센서를 선정하고, 자동차 엔진 주변부품의 취약 위치 및 진동 측정 위치를 결정하여 해당 위치에 3축 가속도 센서를 부착한다.
다음, 선정된 자동차 엔진 주변부품의 손상도에 대한 S-N 선도를 추정한다.(S200) S200 단계에서는 자동차 엔진 주변부품에 인가되는 응력에 따라 취약 위치에서의 손상도를 도출하기 위해서 단축 응력장비를 활용하여 S-N선도를 이용하였다.
다음, 실차 도로 주행을 통해, 추출되는 자동차 엔진 주변부품의 제1 가속도 데이터를 토대로 제1 손상도를 추출한다.(S300, S310) S300 단계는 먼저 자동차 엔진 주변부품이 보증 주행기간에 따른 수명에 대하여 신뢰성을 보장하기 위해서 운전자들이 평균적으로 주행하는 도 3에 도시된 바와 같이 국내 고속도로, 국도, 지방도 등을 조합하여 기 설정된 기준 주행거리 즉, 약 1.800km 동안 실차 도로 주행을 수행한다. S310 단계는 기 설정된 기준 주행거리 동안에 자동차 엔진 주변부품의 기준 가속도 데이터를 추출한다. 그 다음 추출된 기준 가속도 데이터를 토대로 손상도를 계산하여, 자동차 엔진 주변부품의 보증 주행거리 약 240,000km 동안의 자동차 엔진 주변부품의 제1 가속도 데이터를 산술적으로 추출하여 이를 토대로 도 4에 도시되니 바와 같이 GDI 고압펌프와 CMP 센서의 제1 손상도를 추출한다. 도 4에 도시된 X, Y, Z는 3축 가속도 방향을 의미하며 이하 설명되는 도면에서도 동일한 의미를 가진다.
다음, 자동차 엔진의 최대 출력에서 추출되는 자동차 엔진 주변부품의 가속도 데이터를 토대로 초기 가진 프로파일을 추출하고, 초기 가진 프로파일을 토대로 단축 가속 진동 수명시험을 수행하여 제2 손상도를 추출한다.(S400, S410) S400 단계는 먼저, 엔진에 의해 발생할 수 있는 진동을 최대로 구현하기 위해서 샤시다이나모 시험을 통해 엔진의 최대 출력을 낼 수 있는 RPM영역까지 Idle 상태에서 nominal RPM까지 약 100초의 시간동안 일정한 기울기로 주행하면서 제2 가속도 데이터를 추출한다. S410 단계는 제2 가속도 데이터를 토대로 FFT 변환을 통해 7-8개의 점으로 도 5에 도시된 바와 같이 초기 가진 프로파일을 구성하여 자동차 엔진 주변부품에 대한 단축 가속 진동 수명시험을 1sweep 수행하였다. 이때, 단축 가속 진동 수명시험은 3축별로 10Hz에서 2000Hz 범위에서 1oct/min 조건으로 진행하였고 가진 시간은 8분으로 기 설정하였다.
다음, 제1 손상도 및 제2 손상도를 비교하여 초기 가진 프로파일의 크기를 변경하여 최종 가진 프로파일을 생성하고, 최종 가진 프로파일을 토대로 최종 손상도를 계산한다.(S500) S500 단계는 제2 손상도를 초기 가진 프로파일의 크기를 이용하여 제1 손상도와 유사하게 가속 진동 수명시험을 수행할 경우 아주 작은 값으로 많은 시간 동한 시험을 수행해야함으로, 초기 가진 프로파일의 크기를 변경하여 이후 적절한 최종 가진 프로파일의 크기를 선정하고 이를 토대로 최종 가진 프로파일을 생성하는 것으로, 먼저 초기 가진 프로파일의 크기를 변경하여 도 6에 도시된 바와 같이 제1 손상도와 제2 손상도의 선형적인 관계를 추정한다. 이때, 초기 가진 프로파일의 크기는 본 발명에서는 식별의 편의성을 위해 임의적으로 0.7 배, 1배, 1.3배, 1.6배로 0.3씩 배수를 조절하면서 변경하였으나 이에 한정되는 것은 아니다. 그 다음, 추정된 선형적인 관계를 토대로 하는 3축별 수학식을 도출하여 최종 손상도를 계산한다.
여기서 도출되는 수학식은 다음과 같다. 이때, 수학식 1은 상하 방향, 수학식 2는 전후 방향, 수학식 3은 좌우 방향에 해당한다.
Figure 112013084049632-pat00001
Figure 112013084049632-pat00002
Figure 112013084049632-pat00003
이때, m은 최종 손상도, D는 제2 손상도, 37.588. 187.7, 116.43은 크기가 변경된 초기 가진 프로 파일의 지수 값이다.
이때, D 값은 제2 손상도로, 기존의 제2 손상도는 가진 시간을 토대로 계산된 것으로 상기와 같은 수학식 1 내지 수학식 3에서는 가속 진동 수명시험의 총 예상 소요시간에 맞춰 환산한 값으로 반영되어야 한다. 예를 들어, 총 예상 소요 시간을 30시간으로 설정한 경우 이를 8분으로 기 설정된 가진 시간에 맞춰 분으로 환산한 값을 D 값으로 설정한다.
이에 따른 최종 손상도와 가진 크기는 도 7에 도시된 바와 같고 가진 크기를 토대로 초기 가진 프로파일을 가진 크기만큼 확대한 최종 가진 프로파일은 도 8에 도시된 바와 같다. 이때. 최종 가진 프로파일은 초기 가진 프로파일보다 3축별로 1.8배, 9.6배 및 6.7배 확대되어 표시된 것이다.
마지막으로, 최종 손상도를 토대로 가속 진동 수명시험을 수행한다.(S600)
이처럼, 본 발명에 의한 엔진 주변부품의 가속 진동 수명시험방법 및 그 장치는 엔진 주변부품 선정 후 도로 주행을 통해 획득한 손상도와 단축 가진 시험에서 획득한 손상도를 비교하여 가속 진동 수명 시험모드 개발을 위한 데이터를 도출함으로써, 엔진에서 발생하는 진동에 따른 엔진 주변부품의 내구 수명을 보증하고 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
이상에서, 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대해 설명하였으나, 다양한 형태로 변형이 가능하며, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 특허청구범위를 벗어남이 없이 다양한 변형예 및 수정예를 실시할 수 있을 것으로 이해된다.
100 : 엔진 주변부품의 가속 진동 수명시험장치.
110 : 부품 선정부 120 : 선도 추정부
130 : 제1 추출부 140 : 제2 추출부
150 : 가진 프로파일 생성 및 손상도 계산부

Claims (13)

  1. 가속 진동 수명시험을 수행하고자 하는 자동차 엔진 주변부품을 선정하는 단계;
    선정된 상기 자동차 엔진 주변부품의 손상도에 대한 S-N 선도를 추정하는 단계;
    실차 도로 주행을 통해, 추출되는 상기 자동차 엔진 주변부품의 제1 가속도 데이터를 토대로 제1 손상도를 추출하는 단계;
    상기 자동차 엔진 주변부품의 초기 가진 프로파일을 토대로 단축 가속 진동 수명시험을 수행하여 제2 손상도를 추출하는 단계; 및
    상기 제1 손상도 및 상기 제2 손상도를 비교하여 상기 초기 가진 프로파일의 크기를 변경하여 최종 가진 프로파일을 생성하고, 상기 최종 가진 프로파일을 토대로 최종 손상도를 계산하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진 주변부품의 가속 진동 수명시험방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    실차 도로 주행을 통해, 추출되는 상기 자동차 엔진 주변부품의 제1 가속도 데이터를 토대로 제1 손상도를 추출하는 단계는,
    기 설정된 기준 주행거리 동안에 상기 자동차 엔진 주변부품의 기준 가속도 데이터를 추출하는 단계;
    상기 기준 가속도 데이터 토대로 손상도를 계산하는 단계;
    상기 손상도를 활용하여 상기 자동차 엔진 주변부품의 보증 주행거리 동안에 상기 자동차 엔진 주변부품의 상기 제1 가속도 데이터를 추출하는 단계; 및
    상기 제1 가속도 데이터를 토대로 상기 제1 손상도를 추출하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진 주변부품의 가속 진동 수명시험방법.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 자동차 엔진 주변부품의 초기 가진 프로파일을 토대로 단축 가속 진동 수명시험을 수행하여 제2 손상도를 추출하는 단계는,
    자동차 엔진의 최대 출력에서 추출되는 상기 자동차 엔진 주변부품의 가속도 데이터를 토대로 초기 가진 프로파일을 추출하고, 상기 초기 가진 프로파일을 토대로 기 설정된 가진 시간 동안에 단축 가속 진동 수명시험을 수행하여 제2 손상도를 추출하는 것을 특징으로 하는 엔진 주변부품의 가속 진동 수명시험방법.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 손상도 및 상기 제2 손상도를 비교하여 상기 초기 가진 프로파일의 크기를 변경하여 최종 가진 프로파일을 생성하고, 상기 최종 가진 프로파일을 토대로 최종 손상도를 계산하는 단계에서,
    상기 초기 가진 프로파일의 크기를 변경하여 상기 제1 손상도와 상기 제2 손상도의 선형적인 관계를 추정하고, 상기 제1 손상도 및 상기 제2 손상도의 선형적인 관계를 토대로 상기 초기 가진 프로파일을 배수 조절을 통해 크기를 변경시켜 상기 최종 가진 프로파일의 크기를 선정하는 것을 특징으로 하는 엔진 주변부품의 가속 진동 수명시험방법.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 손상도 및 상기 제2 손상도를 비교하여 상기 초기 가진 프로파일의 크기를 변경하여 최종 가진 프로파일을 생성하고, 상기 최종 가진 프로파일을 토대로 최종 손상도를 계산하는 단계에서,
    상기 최종 손상도는 초기 가진 프로파일의 크기를 지수형태로 변환한 값에 상기 제2 손상도를 가속 진동 수명시험의 총 예상 소요시간에 맞춰 환산한 제2 손상도 변환 값을 곱하여 계산되는 것을 특징으로 하는 엔진 주변부품의 가속 진동 수명시험방법.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 최종 가진 프로파일을 토대로 최종 손상도를 계산하는 단계 이후에,
    상기 최종 가진 프로파일을 토대로 가속 진동 수명시험을 수행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진 주변부품의 가속 진동 수명시험방법.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 가속도 데이터, 상기 제2 가속도 데이터, 상기 제1 손상도, 상기 초기 가진 프로파일, 상기 최종 손상도, 최종 가진 프로파일은 상하 방향, 전후 방향 및 좌우 방향 중 적어도 어느 하나를 포함하는 방향에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진 주변부품의 가속 진동 수명시험방법.
  8. 가속 진동 수명시험을 수행하고자 하는 자동차 엔진 주변부품을 선정하는 부품 선정부;
    선정된 상기 자동차 엔진 주변부품의 손상도에 대한 S-N 선도를 추정하는 선도 추정부;
    실차 도로 주행을 통해, 추출되는 상기 자동차 엔진 주변부품의 제1 가속도 데이터를 토대로 제1 손상도를 추출하는 제1 추출부;
    상기 자동차 엔진 주변부품의 초기 가진 프로파일을 토대로 단축 가속 진동 수명시험을 수행하여 제2 손상도를 추출하는 제2 추출부; 및
    상기 제1 손상도 및 상기 제2 손상도를 비교하여 상기 초기 가진 프로파일의 크기를 변경하여 최종 가진 프로파일을 생성하고, 상기 최종 가진 프로파일을 토대로 최종 손상도를 계산하는 가진 프로파일 생성 및 손상도 계산부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진 주변부품의 가속 진동 수명시험장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 제1 추출부는 실차 도로 주행 시 기 설정된 기준 주행거리 동안에 추출된 상기 자동차 엔진 주변부품의 기준 가속도 데이터를 토대로 손상도를 계산하고, 상기 손상도를 활용하여 상기 자동차 엔진 주변부품의 보증 주행거리 동안에 추출된 상기 자동차 엔진 주변부품의 상기 제1 가속도 데이터를 토대로 상기 제1 손상도를 추출하는 것을 특징으로 하는 엔진 주변부품의 가속 진동 수명시험장치.
  10. 제8 항에 있어서,
    상기 제2 추출부는 자동차 엔진의 최대 출력에서 추출되는 상기 자동차 엔진 주변부품의 가속도 데이터를 토대로 초기 가진 프로파일을 추출하고, 상기 초기 가진 프로파일을 토대로 기 설정된 가진 시간 동안에 단축 가속 진동 수명시험을 수행하여 제2 손상도를 추출하는 것을 특징으로 하는 엔진 주변부품의 가속 진동 수명시험장치.
  11. 제8 항에 있어서,
    상기 가진 프로파일 생성 및 손상도 계산부는,
    상기 초기 가진 프로파일의 크기를 변경하여 상기 제1 손상도와 상기 제2 손상도의 선형적인 관계를 추정하고, 상기 제1 손상도 및 상기 제2 손상도의 선형적인 관계를 토대로 상기 초기 가진 프로파일을 배수 조절을 통해 크기를 변경시켜 상기 최종 가진 프로파일의 크기를 선정하는 것을 특징으로 하는 엔진 주변부품의 가속 진동 수명시험장치.
  12. 제8 항에 있어서,
    상기 가진 프로파일 생성 및 손상도 계산부는, 상기 최종 손상도는 초기 가진 프로파일의 크기를 지수형태로 변환한 값에 상기 제2 손상도를 가속 진동 수명시험의 총 예상 소요시간에 맞춰 환산한 제2 손상도 변환 값을 곱하여 계산되는 것을 특징으로 하는 엔진 주변부품의 가속 진동 수명시험장치.
  13. 제8 항에 있어서,
    상기 최종 손상도를 토대로 가속 진동 수명시험을 수행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진 주변부품의 가속 진동 수명시험장치.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106872129A (zh) * 2016-12-23 2017-06-20 北汽福田汽车股份有限公司 一种支撑类支架总成耐久试验方法及装置
CN112595953A (zh) * 2020-11-25 2021-04-02 西安太乙电子有限公司 一种适用于空封电路加速贮存寿命试验的检测与评估方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010010576A (ko) * 1999-07-21 2001-02-15 정몽규 차체의 내구력 평가 해석 방법
JP2001507444A (ja) 1996-09-30 2001-06-05 フォード、モーター、カンパニー 製品耐久確認用不規則振動試験の仕様決定方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001507444A (ja) 1996-09-30 2001-06-05 フォード、モーター、カンパニー 製品耐久確認用不規則振動試験の仕様決定方法
KR20010010576A (ko) * 1999-07-21 2001-02-15 정몽규 차체의 내구력 평가 해석 방법

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106872129A (zh) * 2016-12-23 2017-06-20 北汽福田汽车股份有限公司 一种支撑类支架总成耐久试验方法及装置
CN106872129B (zh) * 2016-12-23 2019-03-22 北汽福田汽车股份有限公司 一种支撑类支架总成耐久试验方法及装置
CN112595953A (zh) * 2020-11-25 2021-04-02 西安太乙电子有限公司 一种适用于空封电路加速贮存寿命试验的检测与评估方法
CN112595953B (zh) * 2020-11-25 2024-05-28 西安太乙电子有限公司 一种适用于空封电路加速贮存寿命试验的检测与评估方法

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