선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 그러므로 본 연구에서는 계속 고압화 되어 가는 디젤엔진의 피스톤 핀 보스형상을 결정하기 위하여, 오일의 압력-점도 지수를 고려한 상태에서 핀 보스 베어링의 유막 압력을 계산하여, 이를 피스톤 응력해석을 위한 입력으로 사용하여 핀 보스 응력 변화를 조사하였다.
제안 방법
- 것을 보였다. 간단한 일차원 유체윤활 이론을 적용한 프로그램에 정교한 접촉모델을 추가하여 피스톤 핀의 거동을 기술하였다. 또한 피스톤 핀의 회전은 연결봉의 회전과는 다름을 이론적으로 보였다.
- 같다. 엔진 최고 연소압력은 EURO VI 배기가스규제를 만족할 것으로 예상되는 200 bat에 초점을 두었으며, 또한압력-점도지수를 고려하여 유막 압력변화에 따른 점도변화를 계산하였다. 한편, 200 bar에 대한 계산결과를 180 bar와 150 bar에 대한 결과들과 비교하였다.
- 엔진 최고 연소압력은 EURO VI 배기가스규제를 만족할 것으로 예상되는 200 bat에 초점을 두었으며, 또한압력-점도지수를 고려하여 유막 압력변화에 따른 점도변화를 계산하였다. 한편, 200 bar에 대한 계산결과를 180 bar와 150 bar에 대한 결과들과 비교하였다.
- 따라서 본 연구에서는 핀 중심에서의 편심율과 유막두께를 구한 후 가정한 경사도를 갖고 경사진 핀의 전체 유막 분포를 구했으며 이로부터 베어링 반력을 구하여 연소실압력으로부터 생성되는 적용하중과 같게될 때까지 경사도를 조정해 가며 하중과 일치하는 경사도를 구하였다.
- 6 MFa(압축응력 )로 중앙 부근의 앞쪽에서 나타났다. 단, 본 응력해석은 핀 홀의 형상이 좌우방향으로 타원형 형상을 한 경우에 서 수행하였다.
- 한편, 미끄럼 표면 내 유막 압력을 측정하기 위한 압전저항형 박막압력센서가 개발되었으며, 이를 이용하여 여러 가지 형상의 피스톤 핀 보스 베어링 유막 압력을 측정하였다. 최대 연소실압력이 120bar인 경우, 피스톤핀 보스의 안쪽 날카로운 모서리를 가공하여 제거한 상태에 따라, 최대 유막 압력이 130~155MPa정도 범위에 있었다.
이론/모형
- #은 #의 최대 가능한값이다. 여기서 매 크랭크 각도에서 핀 중심의 이동량즉 편심율은 변동계수(mobility)법 [8]을 이용하여 구하였고, 이로부터 유막 두께를 구하였다. 유한 베어링에 대한 이차원 유막 압력분포는 문헌 [7, 8]의 Warner- Sommerfeld 해를 적용하여 구하였다.
- 여기서 매 크랭크 각도에서 핀 중심의 이동량즉 편심율은 변동계수(mobility)법 [8]을 이용하여 구하였고, 이로부터 유막 두께를 구하였다. 유한 베어링에 대한 이차원 유막 압력분포는 문헌 [7, 8]의 Warner- Sommerfeld 해를 적용하여 구하였다.
- 압력에 따른 오일 점도의 변화를 계산하기 위하여 다음의 Roelands [9, 1이식을 사용하였다. 점도는 절대점도이다.
- 피스톤의 응력해석은 상용 S/W인 ABAQUS 6.6을 사용하였으며 격자 형태는 사면체(Tetrahedron, C3D 10M)를 사용하였다. ABAQUS S/W를 사용하여 피스톤 응력해석을 하기 위한 개략적인 프로우챠트는 Fig.
성능/효과
- 내 연소를 개선하는 방법이 있다. 그러나 후처리 시스템에 의한 배기가스정화보다는 연소실 내 연소압력을 높여 연소를 개선하는 방법이 가격 면에서 유리하고, 커먼레일의 적용으로 연소 압력을 높일 수 있게 되었다. 이에 따라 내구 면에서 엔진부품의 강성을 고려한 형상 설계 변경이 필요하다.
- 0 mm도 사용하였다. 따라서 톱 링 그루브의 강철 보강 삽입재를 제외한 전체 알루미늄 피스톤의 격자수는 84, 815개이고, 보강 삽입재의 격자수는 1, 534개이었다. 또한 위의 피스톤 핀과 핀 보스에 대한 윤횔해석의 결과로 얻은 오일 유막 압력을 피스톤 응력해석을 위한 입력 값으로 사용하였고, 이입력파일을 생성하는 개념은 Fig.
- 또한 피스톤 생산업체의 구조해석 결과로부터, 연소실압력 및 열 변형으로 인해 피스톤 핀 보스 및 핀에변형이 있었으며, 이로부터 피스톤 핀 보스 내에서 피스톤 핀이 상대적으로 경사져 있었다. 그러나 이 경우는 구조 변형으로 인해 핀의 보스에 대한 상대경사가 설계틈새 내에서의 핀 최대경사보다도 크게 나타났으며, 또한 비선형적인 변형으로 인해 수치해석적으로 적용이 가능한 선형적인 경사도를 계산해 내기가 어려웠다.
- 폭발행정 끝 부분에서 최소유막이 제일 작았으며, 배기행정에서부터 서서히 증가하여 흡입행정에서도 최소 유막이 계속 증가하였다. 최대 연소실압력이 150 bar, 180 bar및 200bai일때, 압력 -점도 지수를 고려할 경우는 1.416 ㎛, 1.348 ㎛ 그리고 1.304 ㎛로 나타났다. 참고로 입력 고 지수를 고려치 않은 경우는 각각 0.
- 811 |im로 1 pm 보다 작게 나타났다. 한편, 적용하중이 피크치를 나타내는 크랭크 각 위치(10º)보다 낮은하중이 적용된 위치(연소행정 끝 부근)에서 유막두께가 더 작게 나타났으며, 이는 Fig. 6에서와 같이 최대하중 위치에서 유막압력이 높아서 하중을 견디는 능력이 더 향상되어 상대적으로 유막두께가 더 크게 나타났다.
- 7에 도시되어 있다. 최대 연소실압력이 150bar, 180bar및 200bai일때, 최대 유막 압력은 크랭크 각도 10도에서 압력-점도 지수를 고려할 경우에 원주방향 중심선 상에서 158 MPa, 188 MPa 그리고 208 MPa이었다. 참고로 압력-점도 지수를 고려치 않을겨우, 각각 181 MPa, 223 MPa 그리고 251 MPa이었다.
- 최고 연소실압력이 클수록 연결봉 소단부에서의 마찰토크는, 최대폭발압력 부근과 연소행정 말미에서, 최고 연소실압력이 낮을 때보다 훨씬 크게 나타났다. 한편 피스톤 핀 보스에서의 마찰토크는 전체적으로 작은값이나 최대 폭발압력 부근에서 크게 나타났으며, 크랭크 각 90º부근에서 작은 값이 나타났고 크랭크 각 270º부근에서 다시 큰 값을 나타내고 있다.
- 이렇게 얻은 유막 압력의 최대값은, 압력-점도지수를 고려한 경우에는, 최고연소압력이 200bai인 경우에 원주방향으로는 약33도에서 약216 MPa이었고, 180 bar인경우에는 약32도에서 약195 MPa이었고, 최고연소압력이 150 bar인 경우에 약31 도에서 약163 MPa를 나타냈으며, 축 방향으로는 세 가지 경우 다 x/L 값이 +2/7 위치에서 나타났다. 참고로 압력-점도지수를 고려치 못한 경우에, 최고연소압력이 200bai인 경우에 원주방향으로는 약54도에서 약262 MPa이었고, 180 bar인 경우에는 약52도에서 약231 MPa이었고, 최고연소압력이 150 bar인 경우에 약48도에서 약188 MPa를 나타냈으며, 축 방향으로는 세 가지 경우 다 x/L 값이 +2/7 위치에서 나타났다.
- 나타났다. 참고로 압력-점도지수를 고려치 못한 경우에, 최고연소압력이 200bai인 경우에 원주방향으로는 약54도에서 약262 MPa이었고, 180 bar인 경우에는 약52도에서 약231 MPa이었고, 최고연소압력이 150 bar인 경우에 약48도에서 약188 MPa를 나타냈으며, 축 방향으로는 세 가지 경우 다 x/L 값이 +2/7 위치에서 나타났다.
- 1. 최대연소압력이 180bai에서 200 bar로 20 bar증가하였을 때, 압력-점도 지수를 고려한 경우에, 피스톤핀의 회전 속도가 음의 회전 방향으로 평균적으로 약 0.04 rad/sec 더 적 게 나타났고, 최 대 유막 압력 도 21 MPa 정도 더 증가하였다.
- 2. 핀 보스의 압력분포 중 축방향 최대 압력은, 피스톤 핀의 휨 현상을 고려할 때, 핀 안쪽으로 이동한 것으로 나타났으며, 원주방향으로의 최대 압력은, 비정상변동하중과 연결봉의 요동운동 및 핀 회전으로 인하여, 수직축 기준선보다 오른쪽으로 이동하였다.
- 3. 실제의 경우에 더 가깝다고 볼 수 있는 고압으로 인한 압력-점도 지수를 고려한 경우가 그렇지 않은 경우보다 유막 압력이 낮게 나타났다.
- 4. 피스톤 응력해석결과, 최고 유막이 나타나는 근처에서 최고의 압축응력을 보이고 있음을 알 수 있다.
후속연구
- 현재 EURO IV 배기가스 규제하에서도 최고연소압력이 160 bar 하에서 핀 보스 베어링의 유막 압력은 180 MPa 이상 까지도 올라가고 있으며, 2009년 9월에 적용이 요구되는 EURO V 배기가스규제 하에서는 최고연소압력이 180bar 하에서 핀보스 베어링의 유막 압력은 200MPa 이상까지도 도달이 예상된다. 향후 2014년 9월 적용 예정인 EURO VI 배기가스규제 하에서는 그 이상의 유막 압력을 견디는 피스톤 핀 보스 개발이 요구된다.
- 앞으로 계속하여 디젤엔진의 연소압력이 고압화되어가고 있으며, 따라서 고부하의 폭발압력에 견딜 수 있는 피스톤 핀 홀 부의 형상설계기술의 개발이 요구 된다. 그러므로 본 연구에서는 계속 고압화 되어 가는 디젤엔진의 피스톤 핀 보스형상을 결정하기 위하여, 오일의 압력-점도 지수를 고려한 상태에서 핀 보스 베어링의 유막 압력을 계산하여, 이를 피스톤 응력해석을 위한 입력으로 사용하여 핀 보스 응력 변화를 조사하였다.
- 여기서 유막압력의 영향이 잘나타나 있는 경우가 최소 주응력 해석결과이며, 최고유막이 나타나는 근처에서 최고의 압축응력이 나타나고 있다. 향후 새로운 핀 홀 형상을 설계 시에는 이곳과 대칭이 되는 죽 선상으로 타워형을 주든지, 홈을 내든지 하는 방법을 제안할 수 있다고 본다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.