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문제 정의
- 그래서 본 연구에서는 측정시스템을 사용하여 양산라인에서 공기맥동음을 구별하는 적절한 방법과 조건들을 제시하였다. 또한 측정시스템의 신뢰성을 평가하기 위해 단품상태와 차량상태에서의 상관성을 분석하고, 측정시스템에 대한 반복성을 확인 하기 위해 25개 이상의 샘플에 대해 Gage R&R 분석 방법을 수행하였다.
- 본 연구를 통해, 기존 단품 측정장비가 가지고 있던 한계를 극복하고 단품 표준관리가 가능한 신 시스템 및 프로세스를 제시하였다. 신 측정시스템에서는 컴프레서 출구 압력을 조정함으로써 T/C 회전수를 관심운전영역까지 상승시킬 수 있었으며, 측정된 압력맥동값을 T/C 회전수성분으로 분리하여 분석함으로써 실제 현상을 대표할 수있는 단품 측정치를 구할 수 있었다.
- 우선 운전 영역 측면에서 문제점을 살펴보자. 일반적으로 T/C 시스템의 공기맥동음 방사 부위는 T/C 컴프레서 출구측 호스 또는 파이프이며, 가속 주행시 T/C 회전수로 13만〜16만rpm 영역에서 주로 발생한다.
제안 방법
- 반복성을 평가하는 방법으로는 샘플간의 교호작용에 의한 변동을 추가한 분산분석 (Analysis of Variance, ANOVA) 방법을 사용하였다. [6] 다양한 압력 맥동값을 가진 컴프레서 휠 사양에 대해 측정시스템을 갖춘 T/C 단품 리그실에서 전부하 가속조건으로 시험을 수행하였으며, 공기맥동음 수준은 컴프레서 끝단에서 약 10cm 정도에서 인터쿨러 입구 호스 관내의 압력맥동값을 측정함으로써 구할 수 있었다.
- 반복성을 평가하는 방법으로는 샘플간의 교호작용에 의한 변동을 추가한 분산분석 (Analysis of Variance, ANOVA) 방법을 사용하였다. [6] 다양한 압력 맥동값을 가진 컴프레서 휠 사양에 대해 측정시스템을 갖춘 T/C 단품 리그실에서 전부하 가속조건으로 시험을 수행하였으며, 공기맥동음 수준은 컴프레서 끝단에서 약 10cm 정도에서 인터쿨러 입구 호스 관내의 압력맥동값을 측정함으로써 구할 수 있었다.
- 앞서 언급된 운전영역 재현의 문제점을 해결하기 위해, T/C 최대회전속도가 제한적이었던 시스템의 한계를 극복하고 단품 상태에서 가용 최대회전속도까지 측정가능토록 측정장비를 구성하였다. 또한 공기맥동 수준에 대한 정확한 분석을 위하여, 기류음 성분을 포함한 압력맥동의 오버올 값으로부터 T/C 회전 1차 오더 (order) 성분만을 추출하도록 하였다.
- 앞서 언급된 운전영역 재현의 문제점을 해결하기 위해, T/C 최대회전속도가 제한적이었던 시스템의 한계를 극복하고 단품 상태에서 가용 최대회전속도까지 측정가능토록 측정장비를 구성하였다. 또한 공기맥동 수준에 대한 정확한 분석을 위하여, 기류음 성분을 포함한 압력맥동의 오버올 값으로부터 T/C 회전 1차 오더 (order) 성분만을 추출하도록 하였다.
- 그래서 본 연구에서는 측정시스템을 사용하여 양산라인에서 공기맥동음을 구별하는 적절한 방법과 조건들을 제시하였다. 또한 측정시스템의 신뢰성을 평가하기 위해 단품상태와 차량상태에서의 상관성을 분석하고, 측정시스템에 대한 반복성을 확인 하기 위해 25개 이상의 샘플에 대해 Gage R&R 분석 방법을 수행하였다.
- 그래서 본 연구에서는 측정시스템을 사용하여 양산라인에서 공기맥동음을 구별하는 적절한 방법과 조건들을 제시하였다. 또한 측정시스템의 신뢰성을 평가하기 위해 단품상태와 차량상태에서의 상관성을 분석하고, 측정시스템에 대한 반복성을 확인 하기 위해 25개 이상의 샘플에 대해 Gage R&R 분석 방법을 수행하였다.
- 신 측정시스템에 대한 Gage R&R 분석을 실시한 결과, 시스템의 반복성 및 측정 신뢰도가 매우 높음을 확인하였고, 단품 관리 용도로서의 그 적정성을 검증하였다. 또한, 검증된 시스템으로 측정된 압력맥동값에 대한 T/C 회전수별 다중포인트 표준관리치를 설정방법을 제시하였고 이를 통해 차량 장착 전 공기맥동음 관리가 가능한 관리 프로세스를 구축할 수 있었다.
- 본 연구에서는 이러한 공기맥동음 관리치 설정을 위해 우선 무작위로 선정된 동일 사양 T/C 25대에 대해 차량및 단품 시험을 진행하였다 그런 다음 차량시험에서 소음수준이 매우 양호한 T/C를 선택하고 이에 대한 압력맥동값 선도를 기준으로 T/C 회전수별 맥동값 상한치를 정 하였다. (그림 7) 본 연구에 사용된 3.
- 본 연구에서는 이러한 공기맥동음 관리치 설정을 위해 우선 무작위로 선정된 동일 사양 T/C 25대에 대해 차량및 단품 시험을 진행하였다 그런 다음 차량시험에서 소음수준이 매우 양호한 T/C를 선택하고 이에 대한 압력맥동값 선도를 기준으로 T/C 회전수별 맥동값 상한치를 정 하였다. (그림 7) 본 연구에 사용된 3.
- 본 연구를 통해, 기존 단품 측정장비가 가지고 있던 한계를 극복하고 단품 표준관리가 가능한 신 시스템 및 프로세스를 제시하였다. 신 측정시스템에서는 컴프레서 출구 압력을 조정함으로써 T/C 회전수를 관심운전영역까지 상승시킬 수 있었으며, 측정된 압력맥동값을 T/C 회전수성분으로 분리하여 분석함으로써 실제 현상을 대표할 수있는 단품 측정치를 구할 수 있었다.
- 본 연구를 통해, 기존 단품 측정장비가 가지고 있던 한계를 극복하고 단품 표준관리가 가능한 신 시스템 및 프로세스를 제시하였다. 신 측정시스템에서는 컴프레서 출구 압력을 조정함으로써 T/C 회전수를 관심운전영역까지 상승시킬 수 있었으며, 측정된 압력맥동값을 T/C 회전수성분으로 분리하여 분석함으로써 실제 현상을 대표할 수있는 단품 측정치를 구할 수 있었다.
- 앞서 언급된 운전영역 재현의 문제점을 해결하기 위해, T/C 최대회전속도가 제한적이었던 시스템의 한계를 극복하고 단품 상태에서 가용 최대회전속도까지 측정가능토록 측정장비를 구성하였다. 또한 공기맥동 수준에 대한 정확한 분석을 위하여, 기류음 성분을 포함한 압력맥동의 오버올 값으로부터 T/C 회전 1차 오더 (order) 성분만을 추출하도록 하였다.
- 앞서 언급된 운전영역 재현의 문제점을 해결하기 위해, T/C 최대회전속도가 제한적이었던 시스템의 한계를 극복하고 단품 상태에서 가용 최대회전속도까지 측정가능토록 측정장비를 구성하였다. 또한 공기맥동 수준에 대한 정확한 분석을 위하여, 기류음 성분을 포함한 압력맥동의 오버올 값으로부터 T/C 회전 1차 오더 (order) 성분만을 추출하도록 하였다.
- 대표성 있는 측정값 취득을 위해서는, 운전영역 확대 및 컴프레서 출구 압력 조정 등 새롭게 제작된 본 시험장치에 대해 신뢰성 검증이 우선적으로 필요했다. 이를 위해, Gage R&R 분석 방법을 사용하였는데, 장비의 특성상 재현성 (reproducibility)에는 문제가 없는 것으로 판단되어 반복성 (repeatability)에 대해서만 검증하기로 하였다. 반복성을 평가하는 방법으로는 샘플간의 교호작용에 의한 변동을 추가한 분산분석 (Analysis of Variance, ANOVA) 방법을 사용하였다.
- 대표성 있는 측정값 취득을 위해서는, 운전영역 확대 및 컴프레서 출구 압력 조정 등 새롭게 제작된 본 시험장치에 대해 신뢰성 검증이 우선적으로 필요했다. 이를 위해, Gage R&R 분석 방법을 사용하였는데, 장비의 특성상 재현성 (reproducibility)에는 문제가 없는 것으로 판단되어 반복성 (repeatability)에 대해서만 검증하기로 하였다. 반복성을 평가하는 방법으로는 샘플간의 교호작용에 의한 변동을 추가한 분산분석 (Analysis of Variance, ANOVA) 방법을 사용하였다.
데이터처리
- 이를 위해, Gage R&R 분석 방법을 사용하였는데, 장비의 특성상 재현성 (reproducibility)에는 문제가 없는 것으로 판단되어 반복성 (repeatability)에 대해서만 검증하기로 하였다. 반복성을 평가하는 방법으로는 샘플간의 교호작용에 의한 변동을 추가한 분산분석 (Analysis of Variance, ANOVA) 방법을 사용하였다. [6] 다양한 압력 맥동값을 가진 컴프레서 휠 사양에 대해 측정시스템을 갖춘 T/C 단품 리그실에서 전부하 가속조건으로 시험을 수행하였으며, 공기맥동음 수준은 컴프레서 끝단에서 약 10cm 정도에서 인터쿨러 입구 호스 관내의 압력맥동값을 측정함으로써 구할 수 있었다.
성능/효과
- 표 1에서 R&R 기여도율 (% contribution)이란 전체 산포에 대한 각 항목별 오차의 기여도를 백분율로 표현한 것으로, 이는 보통 측정시스템이 전체적인 측정변동을 얼마나잘 나타내는지 평가할 때 사용한다. Gage R&R 분석 결과, 전체 분산에 대한 부품간 (part-to-part) 기여도가 크고, 측정에 의한 반복성의 기여도가 매우 작은 것으로 나타났다. 즉 시스템에 대한 신뢰도가 매우 높다고 할 수 있다.
- 기존의 측정장치가 회전수의 한계를 가졌던 이유는 컴프레서 출구 측이 대기압 조건, 즉 단순 개방되어 있어서 고속 회전시 컴프레서 압력과 터빈 압력 간의 급격한 차이가 발생되고, 이로 인해 T/C 회전축과 베어링간의 유착 현상이 발생하기 때문이었다. 그러나 신 측정시스템에서는 컴프레서 출구 측 압력을 조절하여 터빈과의 압력 차이를 보상해 줌으로써 T/C 회전수를 충분히 상승시킬수 있게 되었다. 본 연구에 사용된 3.
- 기존의 측정장치가 회전수의 한계를 가졌던 이유는 컴프레서 출구 측이 대기압 조건, 즉 단순 개방되어 있어서 고속 회전시 컴프레서 압력과 터빈 압력 간의 급격한 차이가 발생되고, 이로 인해 T/C 회전축과 베어링간의 유착 현상이 발생하기 때문이었다. 그러나 신 측정시스템에서는 컴프레서 출구 측 압력을 조절하여 터빈과의 압력 차이를 보상해 줌으로써 T/C 회전수를 충분히 상승시킬수 있게 되었다. 본 연구에 사용된 3.
- 신 측정시스템에 대한 Gage R&R 분석을 실시한 결과, 시스템의 반복성 및 측정 신뢰도가 매우 높음을 확인하였고, 단품 관리 용도로서의 그 적정성을 검증하였다. 또한, 검증된 시스템으로 측정된 압력맥동값에 대한 T/C 회전수별 다중포인트 표준관리치를 설정방법을 제시하였고 이를 통해 차량 장착 전 공기맥동음 관리가 가능한 관리 프로세스를 구축할 수 있었다.
- 그러나 신 측정시스템에서는 컴프레서 출구 측 압력을 조절하여 터빈과의 압력 차이를 보상해 줌으로써 T/C 회전수를 충분히 상승시킬수 있게 되었다. 본 연구에 사용된 3.0L 엔진용 샘플 T/C 의 경우 시스템 최대회전수를 16만rpm까지 상승시킬 수 있었다. 그림 3은 새로운 공기맥동음 측정장치에 대한 구성도를 나타낸 것이다.
- 신 측정시스템에 대한 Gage R&R 분석을 실시한 결과, 시스템의 반복성 및 측정 신뢰도가 매우 높음을 확인하였고, 단품 관리 용도로서의 그 적정성을 검증하였다. 또한, 검증된 시스템으로 측정된 압력맥동값에 대한 T/C 회전수별 다중포인트 표준관리치를 설정방법을 제시하였고 이를 통해 차량 장착 전 공기맥동음 관리가 가능한 관리 프로세스를 구축할 수 있었다.
- 이상의 결과로부터 공기맥동음 측면에서 소음 양호품으로부터 소음 불량품을 구분할 수 있는 표준 관리값 (standard specification)을 설정할 수 있었다.
- 이상의 결과로부터 공기맥동음 측면에서 소음 양호품으로부터 소음 불량품을 구분할 수 있는 표준 관리값 (standard specification)을 설정할 수 있었다.
- 7kHz 주파수 대역에서 두 결과가 매우 유사하게 나타나고 있다. 즉, 신규시스템에 의한 단품 측정 결과가 실제 차량 상태의 공기맥동음 발생 현상을 매우 정확하게 예측하고 있음을 알 수 있다.
후속연구
- 앞 절에서 살펴본 바와 같이, 단품상태에서 측정된 인터쿨러 내 압력맥동값의 T/C 1차 회전수 성분이 실제 공기맥동음 수준을 제대로 표현하고 있기는 하지만, 단품 상태 검증을 위해서는 적절한 대표값을 정하고 이를 기준으로 관리를 할 필요가 있다.
- 앞 절에서 살펴본 바와 같이, 단품상태에서 측정된 인터쿨러 내 압력맥동값의 T/C 1차 회전수 성분이 실제 공기맥동음 수준을 제대로 표현하고 있기는 하지만, 단품 상태 검증을 위해서는 적절한 대표값을 정하고 이를 기준으로 관리를 할 필요가 있다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.