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문제 정의
- 본 연구에서는 사이클 수에 증가에 따른 배기밸브와 시트인서트 착좌면의 평균최대거칠기와 마모기구의 경 향성 의 변화를 파악하고자 한다.
제안 방법
- 연구하였다. 이 에 근거하여 본 연구에서는 실험 변수를 2가지(사이클 수, Hz)로 하였고, 실험 사이클 수를 2xl06, 4xl06, 6x1", 8x106로 설정하였다. 동일한 실험조건에 대해 6회씩 실험하였으며, 밸브와 시트인서트는국내에서 양산되어 실차에 적용되고 있는 제품을사용하였다.
- 마모기 구는 FE-SEM, SEM, EDS 를 사용하여 조사하였다. 밸브 착좌면과 시트인서트 착좌면의 표면은 FE-SEM과 EDS를 사용하여 관찰 및 분석 하였고, 두 착좌면의 단면은 SEM과 EDS 를 사용하여 관찰및 분석하였다.
- 밸브 착좌면과 시트 인서트 착좌면의 최대 거칠기는 공촛점 레이저 스캐너(Confocal Laser Scanning Microscope)를사용하여 측정하였다. 이 측정방법은레이저로 측정을 하기 때문에 측정값이 스타일러스의 크기에 영향을 받지 않는다는 장점이 있다.
- 밸브 착좌면과 시트인서트 착좌면의 표면은 FE-SEM과 EDS를 사용하여 관찰 및 분석 하였고, 두 착좌면의 단면은 SEM과 EDS 를 사용하여 관찰및 분석하였다.
- 인서트 외경부의 온도를 측정한 것이다. 본 연구에서 중요하게 생각하는 부위의 온도는 밸브 착좌 면의 온도이지만, 실험 중 이 부분의 온도를 정확하게 측정하는 것은 현실적인 제약사항이 있기 때문에 시트인서트 외 경부 온도를 측정 하고 유지 하며 실험하였다. 시트인서트 외경부의 온도의 크기는 시트인서트 외 경부 온도와 밸브 착좌면의 온도와의 상관관계를 조사를 통해 결정되었다.
- 본 연구에서 중요하게 생각하는 부위의 온도는 밸브 착좌 면의 온도이지만, 실험 중 이 부분의 온도를 정확하게 측정하는 것은 현실적인 제약사항이 있기 때문에 시트인서트 외 경부 온도를 측정 하고 유지 하며 실험하였다. 시트인서트 외경부의 온도의 크기는 시트인서트 외 경부 온도와 밸브 착좌면의 온도와의 상관관계를 조사를 통해 결정되었다.
- 실험변수는 3개 이상, 동일한 실험조건에서의 실험횟수는 4회 이하의 연구들이 대부분이었다. 실험결과는 2차원 형상측정기와 3차원 스캐 너9)를 이용하여 밸브 착좌면 과시트인서트 착좌면의 마모 깊이 측정했으며, 마모기 구분석 은 FESEM(Field emission scanning electron microscope), 9* SEM(Scanning electron microscope), 1, n) EDS(Energy dispersive X-ray spectrometer), 12* XRD (X-ray Diffractometry)를 사용하여 실시하고 있었다.
대상 데이터
- 이 에 근거하여 본 연구에서는 실험 변수를 2가지(사이클 수, Hz)로 하였고, 실험 사이클 수를 2xl06, 4xl06, 6x1", 8x106로 설정하였다. 동일한 실험조건에 대해 6회씩 실험하였으며, 밸브와 시트인서트는국내에서 양산되어 실차에 적용되고 있는 제품을사용하였다.
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2.2 실험 시편
시편으로는 가솔린기관에 사용되고 있는 배기밸브와 배기용 시트인서트를 사용되었다. 시편은 Fig.
- 연료는 실험상의 편의성과 가솔린을 사용한 실험보다 마모비율이 증가한다고 알려져 있기 때문에 LPGM6)를 사용하였다.
- 1에서 나와 있는 “밸브 및 시트인서트 전용 마모 실험기”를 이용하여 실시하였다. 이 실험기는 제어장치(Electronics console), 기계장치 (Load frame), 유압장치 (Hydraulic power supply), 가스 제어기(Gas controller)로 구성되어 있으며, 실험기에서 제어 가능한 변수로는 사이클 수(마일리지), 하중(연소압력), Hz(엔진회전수), 밸브닫힘속력, 온도(시트인서트 외경부 온도)가 있다.
성능/효과
- 작았다. 밸브 착좌면의 평균 최대 거칠기는 74.7/zm(2xl("사이클)를 시작으로 1.58㎛/106cyc]es 의 비율로 증가하였으며, 시트인서트 착좌면의 평균 최대 거칠기는 82.7㎛(2x106 사이클)를 시작으로 1.25㎛/106cycles의 비율로 증가하였다.
- Hz(엔진스피드)가 Cycle number(마일리지)보다 밸브 착좌면과 시트인서트 착좌면의 평균 최대 거칠 기에 미치는 영향이 컸다. t-test(a=0.
- 기에 미치는 영향이 컸다. t-test(a=0.05)분석 결과 25Hz 2x106사이클의 두 착좌면의 평균 최대 거칠기는 10Hz8xl06사이클의 두 착좌면의 평균 최대 거칠기와 통계학적 인 차이가 없는 것으로 나타났다.
- 밸브 착좌면과 시트인서트 착좌면의 평균 최대거칠기는 사이클 수(마일리지)가 증가하면서 선형적으로 증가하였다. 사이클 수에 따른 두 착좌면의평균 최대 거칠기 증가율eHz(엔진회전수, 10Hz와 25Hz)에 따라 큰 차이를 보였으며, Hz가 동일할 때밸브와 시트인서트 착좌면의 평균 최대 거칠기는증가 경향성 이 거의 같았다.
- 증가하였다. 사이클 수에 따른 두 착좌면의평균 최대 거칠기 증가율eHz(엔진회전수, 10Hz와 25Hz)에 따라 큰 차이를 보였으며, Hz가 동일할 때밸브와 시트인서트 착좌면의 평균 최대 거칠기는증가 경향성 이 거의 같았다.
- 없었다. 주된 마모기구는 트라이보케미컬 반응으로 밝혀졌으며, 트라이보케미컬 반응 생성물은 밸브 착좌면과 시트인서트 착좌면의 마모 보호층 역할을 하고 있었다.
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