공구 동력계

목차

◆ 동력계 [動力計, dynamometer]
◆ 공구 동력계의 필요조건
◆ 측정의 목적
◆ 동력계의 종류
◆ 응용방법 및 적용 예
◈ Alpin사 마이컴 다이나모미터 기본구성 및 사용 예

본문내용

프터와 밸브 바디, 제어기인 TCU 등 그 구성 요소와 이에 따른 작동 성능이 매우 다양하므로 복잡한 시험설비중의 하나다.
또한 자동차에서 노면까지 최종 동력의 전달자인 타이어 이전까지의 동력 발생 및 전달 부분인 파워 트레인계(Power-train : 엔진, 트랜스미션, 디피렌셜, 액슬)에 대한 전체 동력 성능 시험도 행해지는데, 이때 진동이나 소음 및 열화 등 여러 가지 자동차의 승차감과 가치 성능 부분에 대한 평가도 동시에 이루어진다.
<엔진 다이나모메타> <섀시 다이나모메타>
섀시 다이나모의 경우는 시험 차 전체를 롤러(Roller)위에 올려놓고 자동차가 실제 도로를 주행하는 것과 같은 상태로 재현하는 설비다. 이 장비는 해당 차의 성능을 종합적으로 파악할 수 있다. 예전 같으면 자동차 메이커에서는 테스트 드라이버가 직접 시험 차를 타고 일정한 환경 조건에서 시험을 했다. 예를 들어 일반 도로나 정해진 트랙(종합 주행 시험장) 혹은 극한지대나 열대 지방 등을 주행하면서 각자 필요한 시험을 통해 자동차 성능을 향상시켜 왔으나 이제는 필요한 조건을 재현할 수 있는 특수 시험 챔버나 터널에서 대신한다. 태양광 재현이 가능한 +60℃이상의 고온, -40℃이하의 저온의 환경 챔버, 전자기파 재현이 가능한 EMC 챔버, 공력 소음 풍동, 소음 진동 시험실 등이 그것이다. 특히 이곳에서는 실제 주행로를 대신하는 롤러를 갖춘 섀시 다이나모에서 차를 얹어 시험함으로써 막대한 개발비용과 시간의 절약과 효율을 꾀할 수 있게 되었다. 섀시 다이아모에 사용되는 롤러 크기는 그 적용 범위에 따라 일반적으로 1.2∼2.5m 정도. 다이나모의 용량은 승용차의 경우는 100∼200kW를 주로 사용하며, 이러한 조건에서 차량 전체의 출력, 성능, 배기계 및 부품 실차 성능 시험을 행하게 된다.
또한 재미있는 것은 요즘에는 운전자가 실제 운전하는 것처럼 기능을 압축해 놓은 로봇 드라이버(Robot driver)들이 애용되고 있다. 이는 운전석 시트에 장착해 수동, 자동, Tiptronic, CVT 등의 트랜스미션을 자동으로 조작해 주는 로봇과 액셀러레이터, 브레이크, 클러치 등을 자동으로 조작하는 액츄에이터(actuator)들로 구성되어 있다.
이같은 로봇은 주로 내구용이나 배기 인증용, 특수 환경용 및 소음 평가용으로 사용되고 있는데 시험에 있어 운전자가 없이도 자동차를 실제 상황과 같이 자동으로 운전해 줌으로써 테스트 인력의 피로 저감과 안전을 기할 수 있으며, 정밀도와 재현성 등의 우수성으로 인해 법규 시험 및 특수한 드라이브 사이클(Drive cycle)을 수행하는 경우에도 사용될 정도로 그 수요가 증대되고 있는 추세다.
한편 해외 유수의 시험기 제조 업체들은 대부분 설계, 조립, 시운전, 소프트웨어 개발의 기능만을 자체적으로 보유하고 이외의 부분은 거의 외주 제작하고 있다. 이는 부품 산업의 발달 및 기반 기술의 획득 용이성이 그 기반이 되고 있으며, 메이커 내부적으로는 조직의 경량화 와 신속성, 효율, 이익 극대화 등을 꾀할 수 있어 하나의 추세가 되고 있다.
그러나 국내에서는 이러한 복합, 고도 시험기를 제작 할 수 있는 기술력의 부족, 기반 소재 및 고성능 부품 제조원의 부족, 시험기 전문 인력의 부족, 국내산에 대한 인식 결여 등의 원인으로 인하여 전문 제작사가 거의 전무한 실정이며 거의 모든 설비를 해외 수입에 의존하고 있다. 안타깝지만 앞으로도 수요의 지속적인 증대가 예상되어 이 분야에 대한 집중적이고 과감한 투자 및 육성이 지속적으로 요구된다 하겠다.
이는 전후 자동차 공업의 발전 시점에 다수의 일본 제작 업체들이 성장함에 있어 한국 시장이 큰 디딤돌이 되었다는 예를 보아서도 중국 시장 등 향후의 추세와 시장 성장세를 보아서도 그렇다. 특히 최근의 자동차시장은 신 모델 출시 기간의 최소화, 시장에 맞는 가격과 품질을 요구, 날이 갈수록 강화되는 법규들을 만족시킴과 동시에 품질 보증에 드는 비용을 최소화해야 하는 상황에 직면해 있다. 이때 고기능화되고 사용하기 쉬운 시험 장비들은 기획, 연구, 설계, 초도, 양산, 품질 관리 등 전 과정에 효과적으로 기여할 수 있는 중요한 역할을 담당한다. 아쉬운 점이 있다면 이런 고부가가치의 설비들이 대부분 해외 선진 메이커에 의해 독점되고 있다는 것인데 이를 극복하기 위한 관련업계의 노력이 절실히 요구되고 있다.
◈ Alpin사 마이컴 다이나모미터 기본구성 및 사용 예
1) 데이터 입력
본 차량 성능 측정의 핵심 모듈인 마이컴 Reiner3000 모듈로서 시험 전 차량의 제원을 수동 입력하고 아래 수행되는 각 센서로부터의 데이터는 연결케이블로 자동입력 된다.
2) 속도 센서 부착
차량 주행 속도 측정을 위한 센서 부착, 어느 차종이나 수분 이내에 부착, 탈착 가능하다.
3) 엔진 회전수 센서 부착
엔진 회전수를 측정, OBDII 잭이나 Knock 센서 부착 사용한다.
4) 실제 주행
동적(Dynamic)데이터를 얻기위한 실제 주행 시험, 약 300m 거리를 시속 80~100Km정도로 주행한다.
5) 데이터 분석
Reiner3000에 입력된 모든 데이터를 PC에 다운로드 한 후 희망 파일(그래프,엑셀 화일)로 출력하여 분석작업을 한다.
일본 FUCHINO 사의 FSFH600 엔진다이나모 미터 시험대상 엔진을 직접 다이나모에 연결한 상태로 연료와 공기를 중입, 실차 조건에서의 엔진 출력을 측정한다. 성능 테스트(Performance Evaluation, Full/Partial),EMS(ECU) 켈리브레이션 (Engine Management System Mapping (Ig/Inj)), 연료별 녹킹한계 테스트 (Fuel Quantity Requirement Tests)등
독일 BOSCH사의 FLA206 섀시 다이나모미터
시험 차 전체를 롤러(Roller)위에 올려놓고 자동차가 실제 도로를 주행하는 것과 같은 상태로 재현하는 설비로서 해당 차의 성능을 종합적으로 파악할 수 있으며 , 주행 출력 테스트 (Road Power as Installed Test)를 통해 엔진출력 및 휠 출력 그리고 RPM별 출력곡선을 얻을 수 있다.

키워드

공구,   동력계,   공구 동력계,   측정