소형 엔진 제조사는 Simcenter Testlab 및 Simcenter SCADAS를 사용해 개발 주기 초기에 제품 목표를 달성합니다

지속적인 제품 개선

엔진은 일상적으로, 모든 유형의 작업에 사용됩니다. 건축부터 정전 시 의료 기관에 비상 전력 공급, 벼 농사용 용수 공급, 제초 작업에 이르는 다양한 작업의 중심에는 엔진이 있습니다.

Briggs & Stratton은 미국 위스콘신주 밀워키에 본사를 두고 있는 소형 내연 기관 제조사입니다. 이 회사의 엔진은 전 세계 100여 개 국가에서 판매됩니다. Briggs & Stratton 엔진은 제초기, 트랙터식 제조치, 고압 세척기, 워터 펌프, 발전기를 비롯해 에어레이터, 흙손 등과 같은 다양한 상용 제품에 사용됩니다.

엔지니어링 부서는 비즈니스 경쟁력을 유지하기 위해 계속해서 엔진 모델을 개선하고, 시장 점유율 확대 및 신흥 시장 진출을 위한 신규 엔진 제품군을 개발하고 있습니다. NVH (소음, 진동, 충격) 연구소에서는 동급 최강의 소음 및 진동 수준을 유지하고 기대를 뛰어 넘는 제품의 내구성을 실현하고자 최선을 다합니다.

제품 개발 초기에 목표 달성

Simcenter™ SCADAS 하드웨어 데이터 수집 시스템 및 Simcenter Testlab™ 소프트웨어는 NVH 연구소의 개발 작업에 필수적 역할을 하며, 효과적인 프로세스를 제공해 엔지니어와 기술자가 개발 주기 초기에 제품 목표를 달성할 수 있도록 지원합니다. NVH 연구소는 NVH 및 내구성 분야의 전문가인 소규모 엔지니어 그룹으로 구성됩니다. 테스트 실험실에는 현재 4개의 Simcenter SCADAS 시스템이 있습니다. 그 중 2개는 반 무반향실 수집에 사용되며, 다른 2개는 실험실 및 현장 환경 내 이동식 측정에 사용됩니다.

제어실에 있는 Simcenter SCADAS를 사용해 엔진 음압을 측정하고 음력 및 음질을 계산합니다. Simcenter Testlab은 기록 중에 실시간으로 데이터와 프로세스를 모니터링 하므로, 분석 중 테스트 및 포스트프로세스 시간이 절감됩니다. Simcenter 테스트 템플릿을 생성해 소음과 진동 측정에 활용하며, 한층 쉽게 문서화할 수 있습니다. 이를 통해 테스트 기능이 향상되고 NVH 연구소의 모든 직원이 공통된 절차를 수행할 수 있습니다.

NVH 및 내구성 시니어 엔지니어링 매니저인 Brett Birschbach는 "엔지니어가 저를 보면서 이 소프트웨어는 정말 사용하기 쉽다고 몇 번이나 말했는지 모릅니다. 전에 사용하던 것보다 유연성이 좋아 훨씬 더 쉽게 사용할 수 있습니다" 라고 말합니다.

Simcenter Testlab을 사용하면 트리에 있는 데이터를 끌어다 놓아 데이터를 시각화하고 이전 프로젝트와 쉽게 비교할 수 있습니다" 라고 NVH 및 내구성 테스트 엔지니어인 Brett Weed는 말합니다.

품질 표준을 준수하는 설계

엔진 관련 작업 시 주요 관심사는 소음 수준입니다. 유럽의 경우, 진동 및 압력 기반 음력에 대한 여러 인증 표준을 갖고 있습니다. 스펙트럼 분석, 음력 및 품질 메트릭을 처음부터 고려합니다. NVH 연구소 엔지니어는 제품의 소음원을 살펴보고 품질 표준에 맞게 설계를 조정합니다.

Briggs & Stratton 테스트 시설에서는 대부분의 제품을 콘크리트에서 테스트하지만, 제초기의 경우 인공 잔디에서 테스트하기도 합니다. 또한 여러 속도와 부하로 수평, 수직 로드 뱅크 테스트를 수행해 애플리케이션의 부하 조건을 모방하고 고객의 귀에 전달될 소리를 측정합니다. NVH 팀은 심사단 테스트를 통해 어떤 소리가 고객에게 더 좋은지 결정합니다.

이러한 유형의 소음 측정을 통해 시장 지침에 따라 소음 라벨링을 수행할 수도 있습니다. NVH 팀은 정확한 측정을 바탕으로 제품의 품질을 인증합니다. Birschbach는 "저희는 소음과 진동 분야에서 동급 최강이 되고자 하며, 이에 Simcenter 솔루션을 사용해 작업을 수행합니다."라고 말합니다.

소리와 진동의 상관관계

Simcenter를 사용하면 엔진 및 애플리케이션 진동도 기록되므로 진동과 관련된 소음원을 식별할 수 있습니다. 엔진 진동은 Simcenter SCADAS 데이터 수집 시스템을 사용해 엔진 개발 및 감사를 위해 별도의 테스트 스탠드에서 측정됩니다. Simcenter Testlab을 사용하면 애플리케이션 소리와 진동을 쉽게 연관시키고 데이터를 분석해 이를 개선할 수 있습니다.

"저는 측정 시작에서 끝 처리까지 모든 테스트에서 Simcenter를 사용합니다."라고 Weed는 말합니다.

진동과 변형은 일반적인 현장에서 사용되는 애플리케이션에서도 측정됩니다. 진동과 변형은 모두 Simcenter 툴로 측정하며, 기록은 엔진 및 완제품의 가속 테스트에 적용됩니다. Simcenter SCADAS XS 하드웨어는 이러한 유형의 측정에 적합한 휴대용 수집 장비 시스템입니다. 제초기의 경우, 안전과 편의성을 위해 핸들에 전달되는 엔진 진동을 측정해 ISO (International Organization of Standardization) 2631 인체 진동 표준과 같은 지침을 충족하는지 확인하는 것이 중요합니다.

내구성 보장

내구성 테스트에는 동일한 장비가 사용됩니다. 이 시스템을 사용해 수집한 데이터는 가속 테스트에 적합하도록 셰이커나 유압 테스트 시스템을 사용해 쉽게 변환할 수 있습니다. NVH 연구소는 가속 테스트에 변형률 게이지와 피로 손상 스펙트럼을 사용하며 엔진 및 제품에 대한 셰이커 또는 해머 충격을 사용해 Simcenter 테스트 솔루션으로 모달 테스트를 수행합니다. Simcenter Testlab의 사용하기 쉬운 해머 및 셰이커 모달 설정은 정확하고 반복 가능한 결과 프레젠테이션을 제공합니다.

Simcenter에서 제공하는 프로세싱 툴은 엔지니어가 최적의 균형을 결정하는 과정에서 엔진 진동 응답을 평가하고 구성 요소 수준에서 개선할 영역을 식별해 내구성 있는 제품을 제공할 수 있도록 지원합니다.

Briggs & Stratton의 200 Vanguard(VG) 수평 엔진이 그 예입니다. 200VG는 상용차 시장에서 판매되며, 신뢰성과 사용 편의성, 운전자 편의를 위해 높은 기준이 적용됩니다.

유연성의 이점

Briggs & Stratton의 NVH 테스트 및 R&D (연구 개발) 엔지니어에게 토큰 기반 라이선스 전략으로의 전환은 매우 유익한 것으로 입증됐습니다. Simcenter Testlab 토큰은 유연한 라이선스 메커니즘으로, 사용자가 테스트 및 데이터 분석을 수행하기 위해 대규모 소프트웨어 모듈 라이브러리에 액세스할 수 있도록 지원합니다. 구매한 라이선스만 사용할 수 있는 고정 항목 라이선스와 달리, Simcenter Testlab 토큰 라이선스 옵션을 사용하면 토큰 지원 소프트웨어 모듈의 모든 조합을 실행할 수 있습니다.

문제는 모두 다르며, 문제 별로 필요한 툴도 다릅니다. 토큰 시스템을 사용하면 모든 툴을 사용할 수 있습니다.

Birschbach는 "Simcenter Testlab의 이점 중 하나는 토큰 기반 라이선스로, 무한한 가능성을 제공하며 언제든지 자유롭게 다양한 분석을 수행할 수 있습니다. 하루는 모드 해석을, 다음 날은 내구 수명 예측을 하고 그 후 음질 분석을 하는 등 원하는 분석을 할 수 있습니다. 개별 소프트웨어를 구매할 필요가 없습니다. 비교적 규모가 작은 NVH 그룹인 저희에게 이러한 유연성은 엄청난 이점이었습니다" 라고 말합니다.

엔지니어는 토큰 시스템을 활용해 혁신을 떠올리자마자 즉시 테스트해 새로운 기법을 발견할 수 있습니다.

또한 Siemens의 지원을 통해 Briggs & Stratton NVH 연구소 엔지니어는 테스트를 용이하게 수행할 수 있습니다. Birschbach는 "저희 같은 회사에는 지원이 매우 중요한데, Siemens의 지원은 정말 놀라웠습니다. 지원 수준이 높고, 전화로 즉시 지원을 받을 수 있을 뿐만 아니라, 문제를 즉시 해결할 수 없는 경우 최대한 빨리 해결책을 찾을 수 있습니다. 문제가 발생할 때는 물론 궁금한 점이 있으면 언제든지 전화를 걸어 조언을 받을 수 있어 매우 도움이 됩니다" 라고 덧붙입니다.

Briggs & Stratton NVH 연구소는 소음 없이 지속적으로 에너지를 생성하기 위한 테스트에서 Simcenter 포트폴리오가 제공하는 새로운 기능을 구현해 향후 역량을 확대할 계획입니다.