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흡입밸브 각이 실린더 내 와류 발생 특성에 미치는 영향(I)
Effect of Inlet Valve Angle on In-Cylinder Swirl Generation Characteristics(I) 원문보기 논문타임라인

한국자동차공학회논문집 = Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers, v.16 no.6, 2008년, pp.148 - 156  

엄인용 (서울산업대학교 기계공학과) ,  박찬준 (서울산업대학교 기계공학과)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper is the first of 2 companion papers which investigate in-cylinder swirl generation characteristics according to inlet valve angle. Two DOHC 4 valve engines, one has wide intake valve angle and the other has narrow valve angle, were used to compare the characteristics of swirl motion genera...

주제어

#입자영상유속계   #밸브 각   #실린더 내부유동   #와류  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 이에 본 연구에서는 밸브 각이 와류 발생의 특성에 미치는 영향을 파악하기 위해, 밸브 각이 서로 다른 두 엔진의 흡입 및 압축 유동을 입자영상유속계(PIV, particle image velocimetry)를 이용해 측정하여 비교하였다. 본 논문에서는 일차적으로 흡입유동 특성에 대해 논의하고자 한다.
  • 이에 본 연구에서는 밸브 각이 와류 발생의 특성에 미치는 영향을 파악하기 위해, 밸브 각이 서로 다른 두 엔진의 흡입 및 압축 유동을 입자영상유속계(PIV, particle image velocimetry)를 이용해 측정하여 비교하였다. 본 논문에서는 일차적으로 흡입유동 특성에 대해 논의하고자 한다.

가설 설정

  • 이어 H2 평면에서는 H1 평면과 달리 주유동이 흡입 밸브 쪽에서 관찰되고 와류의 중심도 다시 흡입 밸브의 오른쪽에 위치함을 알 수 있다. H3 평면에 다다르면 유동은 완전히 전개한 와류 형태를 나타내고 와류의 회전 중심도 거의 실린더의 중심에 위치하게 된다.
  • 그러나 역시 H1에 비해서는 고른 속도 분포를 보여주고 있고 속도 분포를 무시하면 광각의 H1 평면과 유사한 구조를 나타내고 있다. H3 평면에 도달한 유동은 어느 정도 정돈된 형태의 와류 거동을 보여주고 있는데 그 규모와 강도는 강하지만 거동 중심이 아직 실린더의 중심부분에 위치하지 못하고 흡기 밸브 쪽으로 치우쳐져 있음이 관찰된다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
성층화 방법 중 가장 효과적 방법으로 알려져 있는 것은? 가솔린 기관의 흡입 유동을 의도적으로 제한하거나 원하는 방향으로 유도하여 강한 와류나 텀블 유동을 발생시키고 이를 이용해 성층 연소와 같이 연소 특성을 변경하는 기술은 상당히 많이 알려져 있다. 특히 강한 와류와 분사시기의 조합을 통해 구현하는 축상 성층화는 여러 성층화 방법 중에서도 가장 효과적 방법으로 알려져 있다.1-3)
와류 발생을 어떻게 유도하였나? 1에, 측정 대상인 두 엔진의 제원은 Table 1에 측정 위치 및 시기는 Table 2에 나타내었다. 와류의 발생은 두 엔진 모두 엔진의 전측(front) 포트의 유동을 차단하고 후측(rear) 포트만 흡기에 이용함으로써 흡입 와류를 유도하였다.
행정이 진행될수록 밸브 상단 통과 유동의 영향력이 지속적으로 증대하고 있음을 보여주는 것은? 수직면 유동의 경우 두 엔진 모두 전 평면에서 순 방향의 텀블 유동이 형성되어 있음을 알 수 있다. 이는 행정이 진행될수록 밸브 상단 통과 유동의 영향력이 지속적으로 증대하고 있음을 보여주는 것이다.
질의응답 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (14)
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  1. I. Y. Ohm and Y. S. Cho, "Mechanism of Axial Stratification and its Effect in an SI Engine," SAE 2000-01-2843, 2000 SAE Transaction -Journal of Fuel & Lubricants, 2001 

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    특히 강한 와류와 분사시기의 조합을 통해 구현하는 축상 성층화는 여러 성층화 방법 중에서도 가장 효과적 방법으로 알려져 있다.1-3)

  2. I. Y. Ohm and Y. S. Cho, "In-Cylinder Fuel Behavior according to Fuel Injection Timing and Port Characteristics in an SI Engine : Part III-With High Swirl," Transactions of KSAE, Vol.9, No.3, pp.18-26, 2001 

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    특히 강한 와류와 분사시기의 조합을 통해 구현하는 축상 성층화는 여러 성층화 방법 중에서도 가장 효과적 방법으로 알려져 있다.1-3)

  3. G. B. Cho, C. H. Jeon, Y. J. Chang and K. Y. Kang, "Characteristics of In-cylinder Steady Flow using PIV for Different Intake Port Geometries in a 4-valve Gasoline Engine," Transactions of KSAE, Vol. 5, No.5, pp.188-196, 1997 

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    특히 강한 와류와 분사시기의 조합을 통해 구현하는 축상 성층화는 여러 성층화 방법 중에서도 가장 효과적 방법으로 알려져 있다.1-3)

  4. I. Y. Ohm, C. J. Park and H. S. Kim, "In- Cylinder Intake Flow Characteristics of Helical Port Engines with Wide Valve Angle," Fall Conference Proceedings, Vol.I, KSAE, pp.138- 146, 2006 

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    이로 인해 포트에서 담당하는 와류 발생의 부담이 경감되어 적은 와류로도 충분히 성층화의 효과를 달성할 수 있다.4,5)

  5. I. Y. Ohm, C. J. Park and H. S, Kim, "In- Cylinder Compression Flow Characteristics of Helical Port Engines with Wide Valve Angle," Fall Conference Proceedings, Vol.I, KSAE, pp.167-174, 2006 

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    이로 인해 포트에서 담당하는 와류 발생의 부담이 경감되어 적은 와류로도 충분히 성층화의 효과를 달성할 수 있다.4,5)

  6. G. B. Cho, C. H. Jeon, Y. J. Chang and K. Y. Kang, "Characteristics of In-cylinder Steady Flow using PIV for Different Intake Port Geometries in a 4-valve Gasoline Engine," Transactions of KSAE, Vol. 5, No.5, pp.188-196, 1997 

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    그러나 현재까지 입자영상유속계(PIV, particle image velocimetry) 등을 이용한 실린더 내 유동 해석은 정상 유동,6,7) 국부적 유동 특성 파악,8) 또는 한 단면의 측정 결과만 제시하여 유동에 대한 3차원적 정보 획득이 어려운 것이 대부분이다.9-13)

  7. S. Y. Lee, K. S. Jeong, C. H. Jeon and Y. J. Chang "Study on The In-Cylinder Flow Characteristics of An SI Engine Using PIV," Int. J. Automotive Technology, Vol.6, No.5, pp.453-460, 2005 

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    그러나 현재까지 입자영상유속계(PIV, particle image velocimetry) 등을 이용한 실린더 내 유동 해석은 정상 유동,6,7) 국부적 유동 특성 파악,8) 또는 한 단면의 측정 결과만 제시하여 유동에 대한 3차원적 정보 획득이 어려운 것이 대부분이다.9-13)

  8. K. H. Lee, C. S. Lee, H. G. Lee, M. S. Chon and Y. C. Joo, "Spatial Analysis of Turbulent Flow in Combustion Chamber using High Resolution Dual Color PIV," Transactions of KSAE, Vol.6, No.6, pp.132-141, 1998 

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    그러나 현재까지 입자영상유속계(PIV, particle image velocimetry) 등을 이용한 실린더 내 유동 해석은 정상 유동,6,7) 국부적 유동 특성 파악,8) 또는 한 단면의 측정 결과만 제시하여 유동에 대한 3차원적 정보 획득이 어려운 것이 대부분이다.9-13)

  9. C. H Lee, K. H. Lee and C. S. Lee, "An Experimental Study on the Flow Characteristics and the Stratification Effects in Visualization Engine Using the DPIV and the Entropy Analysis," Transactions of KSAE, Vol.13, No.1, pp.9-18, 2005 

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    그러나 현재까지 입자영상유속계(PIV, particle image velocimetry) 등을 이용한 실린더 내 유동 해석은 정상 유동,6,7) 국부적 유동 특성 파악,8) 또는 한 단면의 측정 결과만 제시하여 유동에 대한 3차원적 정보 획득이 어려운 것이 대부분이다.9-13)

    또한 600-800 RPM 정도의 저속으로 운전하여 실물 엔진의 운전 상태와 거리가 멀다.9,11,12)

  10. K. H. Lee, J. D. Ryu, C. S. Lee and R. D. Reitz, "Effect of Intake Port Geometry on The In-Cylinder Flow Characteristics in A High Speed D.I. Diesel Engine," Int. J. Automotive Technology, Vol.6, No.1, pp.1-8, 2005 

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    그러나 현재까지 입자영상유속계(PIV, particle image velocimetry) 등을 이용한 실린더 내 유동 해석은 정상 유동,6,7) 국부적 유동 특성 파악,8) 또는 한 단면의 측정 결과만 제시하여 유동에 대한 3차원적 정보 획득이 어려운 것이 대부분이다.9-13)

  11. J. H. Park, N. H. Lee and K. H. Choi, "Analysis of In-Cylinder Flow Fields using Particle Image Velocimetry," Transactions of KSAE, Vol.7, No.4, pp.46-53, 1999 

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    그러나 현재까지 입자영상유속계(PIV, particle image velocimetry) 등을 이용한 실린더 내 유동 해석은 정상 유동,6,7) 국부적 유동 특성 파악,8) 또는 한 단면의 측정 결과만 제시하여 유동에 대한 3차원적 정보 획득이 어려운 것이 대부분이다.9-13)

    또한 600-800 RPM 정도의 저속으로 운전하여 실물 엔진의 운전 상태와 거리가 멀다.9,11,12)

  12. J. H. Park, N. H. Lee and K. H. Choi, "Analysis of Spray and Flow Fields for Development of Spark-ignited Direct Injection Engine," Transactions of KSAE, Vol.6, No.6, pp.202-209, 1998 

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    그러나 현재까지 입자영상유속계(PIV, particle image velocimetry) 등을 이용한 실린더 내 유동 해석은 정상 유동,6,7) 국부적 유동 특성 파악,8) 또는 한 단면의 측정 결과만 제시하여 유동에 대한 3차원적 정보 획득이 어려운 것이 대부분이다.9-13)

    또한 600-800 RPM 정도의 저속으로 운전하여 실물 엔진의 운전 상태와 거리가 멀다.9,11,12)

  13. I. Y. Ohm and C. L. Myung, "In-Cylinder Flow Measurement Using PIV," Spring Conference Proceedings, KSAE, Vol.I, pp.80-87, 2002 

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    그러나 현재까지 입자영상유속계(PIV, particle image velocimetry) 등을 이용한 실린더 내 유동 해석은 정상 유동,6,7) 국부적 유동 특성 파악,8) 또는 한 단면의 측정 결과만 제시하여 유동에 대한 3차원적 정보 획득이 어려운 것이 대부분이다.9-13)

  14. I. Y. Ohm and C. J. Park, "In-Cylinder Intake Flow Characteristics according to Inlet Valve Angle," Transactions of KSAE, Vol.14, No.3, pp.142-149, 2005 

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    실험 장치 및 방법에 대한 자세한 설명은 본 논문의 이전 논문에 기재되어 있으므로 생략하였다.14)

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