시동 시 자동차 엔진이 진동하는 이유는 무엇입니까? » 과학 ABC

자동차 엔진은 엔진 부품의 왕복 운동과 회전 운동으로 인해 발생하는 불균형한 힘으로 인해 진동합니다.

우리 대부분의 자동차와 관련된 일상은 시동을 걸고, 기어를 바꾸고, 사업을 진행하는 것으로 구성됩니다. 자동차가 활기를 띠는 동안 우리는 자동차에서 발생하는 꾸준하고 때로는 감지할 수 없는 진동에 대해 거의 다시 생각하지 않습니다.

시동을 걸거나 공회전할 때 엔진이 진동하는 원인은 무엇입니까? 알아 보자!

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우리가 자동차 내부의 진동을 겉으로는 인식하지 못하는 것처럼 보일 수도 있지만, 이는 자동차가 작동하고 있음을 미묘하게 상기시켜 줍니다. 오작동에 직면했을 때 가장 흔한 징후 중 하나는 '눈에 띄지 않는' 작동 진동에서 벗어나는 것입니다.

진동은 종종 드라이브트레인 내부 구성 요소의 움직임으로 인해 발생합니다. 그러나 움직이는 내부 부품(모터)이 있는 전기 자동차는 그러한 진동을 나타내지 않기 때문에 이는 부분적으로만 사실입니다.

이 수수께끼에 대한 답은 내연기관의 설계에 있습니다.

내연기관은 왕복기관이다. 이는 회전 운동(크랭크샤프트)을 발생시키는 왕복 부품(피스톤 및 커넥팅 로드)으로 구성됩니다. 왕복 운동과 회전 운동의 결합으로 인해 순환적이고 불균형한 힘이 발생합니다. 이러한 힘은 자동차를 시동/운행할 때 느끼는 진동으로 인식됩니다.

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불균형한 힘은 움직이는 시스템의 모든 힘이 반대 힘에 의해 상쇄되지 않을 때 생성됩니다. 잔류 힘은 다양한 교란(이 경우 진동)을 유발합니다.

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자동차의 진동은 피스톤, 커넥팅 로드, 크랭크샤프트의 왕복 운동과 회전 운동으로 인해 발생합니다. 부품이 움직일 때 힘의 '대칭'을 나타내는 것이 바람직합니다. 즉, 왕복 및 회전 구성 요소 모두 움직이는 시스템에 잔류 힘이 최대한 적게 있도록 설계해야 합니다. 엔진의 진동은 주로 두 가지 원인에서 발생합니다.

이는 다양한 왕복 구성 요소의 무게와 무게 중심이 서로 동일하지 않음을 의미합니다. 이상적인 시스템에서는 엔진의 모든 피스톤과 커넥팅 로드가 동일합니다.

이는 엔진이 움직일 때 불균형한 원심력이 발생하는 편심 회전 질량의 존재를 나타냅니다. 이상적인 시스템에서는 회전 요소의 질량 중심이 회전축에 있어야 합니다.

엔진 구성요소의 움직임으로 인해 생성된 잔류 힘의 균형을 맞추는 것이 중요합니다. 확인하지 않으면 탑승자의 불편함과 엔진의 완전한 기계적 고장 등의 쇠약 효과가 발생합니다. 엔진 균형을 맞추는 첫 번째 단계는 가공 구성 요소의 정적 불균형을 극도로 가깝고 동일한 공차로 해결하는 것입니다. 엔지니어들은 정적 균형 조정을 통해 대부분의 불균형 문제를 해결하려고 합니다.

정적 균형으로 해결할 수 없는 문제는 동적 균형으로 해결합니다. 여기서 불균형한 힘은 반대편에 배치된 균형 샤프트에 의해 상쇄됩니다.

그러나 진동을 유발하는 불균형을 왕복 엔진에서 완전히 제거할 수는 없다는 점에 유의하는 것이 중요합니다. 허용 가능한 수준의 기계적 한계와 승객 편의성까지만 줄일 수 있습니다.

동적 밸런싱은 엔진 런타임과 연관되며 1차 밸런싱과 2차 밸런싱으로 구성됩니다. 크랭크샤프트의 회전 속도에 작용하는 불균형한 힘에 대해 1차 균형 조정이 수행됩니다. 회전 속도의 두 배로 작용하는 불균형한 힘에 대해 2차 균형 조정이 수행됩니다. 크랭크샤프트의 반경보다 긴 커넥팅 로드는 이러한 불균형한 힘을 발생시킵니다. 이것을 편향이라고 합니다. 1차 불균형 힘은 더 크지만 2차 불균형 힘보다 균형을 맞추는 것이 더 쉽습니다.