[논문]GDI 엔진에 DCT 적용에 따른 배기 배출물 특성에 미치는 영향

김광래; 노현구

doi:10.15435/jilasskr.2015.20.3.156

GDI 엔진에 DCT 적용에 따른 배기 배출물 특성에 미치는 영향
The Effect of Dual Clutch Transmissions on the Stability Emissions Characteristic in a Gasoline Direct Injection Engine 원문보기

한국액체미립화학회지 = Journal of ilass-korea, v.20 no.3, 2015년, pp.156 - 161

김광래 (인덕대학교 기계자동차학과) , 노현구 (인덕대학교 기계자동차학과)

Abstract ▼ AI-Helper

This paper described the effect of dual clutch transmissions on the stability emissions characteristic in a GDI engine at vehicle Inspection and Maintenance(I/M) program. In order to investigate the influence of direct injection gasoline engine with DCT, the experimental apparatus consisted of GDI engine with 4 cylinder, dynamometer and exhaust emissions analyzer. Analyzed emission gas include CO, HC and NOx results that DCT vehicle in the case of NOx, HC in automatic transmission vehicles less than 1/2 level was confirmed to be exhausted. However vehicle specific power increases CO also has increased.

주제어

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문제 정의

다단화와 아울러 모든 메이저 완성차업체는 듀얼 클러치 변속기를 적용한 차량을 출시하였거나 준비중이며 Table 1과 같이 변속기 사양에 따른 주요 특정을 기술하였다. 이렇게 동일한 자동차에서 변속기의 사양에 따라 배출가스 저감 효과를 차량의 비출력을 기준으로 유해배출특성에 대해서 실험적으로 분석하고자 한다.

제안 방법

본 연구에서는 운행차 정밀검사 모드의 운전 조건과 실제 주행 조건과는 다르므로 많은 조건에 따라 배출가스를 분석하기란 어려운 상황이다. 따라서 배출가스 분석을 위해서는 오염물질과 상관성을 갖는 비출력을 이용한 분석에 있어 효과적인 분석이 가능한 것으로 알려져 있으며 다음 식으로 정의하여 비교하였다^(2~5).
이 정밀검사 모드는 차량의 열간 상태로 차대 동력계상에서 40 KPH로 정속 주행을 하면서 배출되는 배기가스 중 CO, HC, NOx 및 CO2의 농도를 측정한다. 소형차 정밀검사 모드에서 도로 부하 25%에 상응한 저항을 차대동력계의 롤러에 가함으로써 자동차는 정속 상태인 40KPH로 주행함에도 불구하고 가속을 하는 것과 같은 효과를 얻도록 구성되어 있으며 이때 오염물질을 GDI 엔진에 DCT 적용에 따른 배기 배출물 특성에 미치는 영향에 대해서 실험적으로 분석하였다.
정밀검사 사용되는 검사 모드는 Acceleration Simulation Mode ASM-2525인 가속 모사 모드이다. 이 정밀검사 모드는 차량의 열간 상태로 차대 동력계상에서 40 KPH로 정속 주행을 하면서 배출되는 배기가스 중 CO, HC, NOx 및 CO2의 농도를 측정한다. 소형차 정밀검사 모드에서 도로 부하 25%에 상응한 저항을 차대동력계의 롤러에 가함으로써 자동차는 정속 상태인 40KPH로 주행함에도 불구하고 가속을 하는 것과 같은 효과를 얻도록 구성되어 있으며 이때 오염물질을 GDI 엔진에 DCT 적용에 따른 배기 배출물 특성에 미치는 영향에 대해서 실험적으로 분석하였다.

대상 데이터

본 연구에 적용된 자동차의 엔진은 직접 분사식 가솔린엔진으로 배기량은 1.6L, 4기통 GDI 엔진과 듀얼 클러치 변속기(Dual clutch transmission)가 적용된 차량으로 실험을 수행하였으며 차량 제원은 Table 2와 같다.
실험 장치는 차대 동력계, 배기 분석 장치를 구성하였으며 실험 장치의 개략도와 실험 사진을 는 Fig. 1과 같으며 정밀검사용 배기 분석 장치의 제원은 Teble 3과 같다.

성능/효과

1) DCT 차량에서 HC, NOx의 경우 자동변속기 차량 대비 1/2 수준으로 적게 배출되는 것이 확인되었다.
2) DCT, 자동변속기 적용 차량 모두 CO 배출가스는 비출력이 증가할수록 동시에 증가하는 특성이 확인되었다.
3) 비출력에 따른 HC와 CO 배출 특성에서 CO는 출력 증가에 따른 동시에 증가하나 HC 배출량은 큰 변화 없이 유지되는 것이 확인되었다.
특히 비출력에 따른 “~” 모양의 배출 특성을 보이며 비출력 9 kW부터 21 kW까지는 증가하는 특성을 보이다 24 kW에서는 감소하는 특성을 보이고 있다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	자동차 산업의 기술 중 연비와 배기가스 저감에 영향을 미치는 것은 무엇인가?	특히 자동차 기술 개발은 전 세계적으로 더불어 자동차의 연비개선, 배출가스 저감, 안정성 향상 등 많은 분야별로 연구가 진행되고 있으며 특히 자동차 파워트레인(엔진+변속기)은 연비 및 배기가스 저감에 영향을 미치므로 이에 대한 기술개발이 활발히 추진되고 있다(1).
	고효율변속기의 기술 개발의 사례는 무엇이 있는가?	따라서 연비향상을 위한 고효율변속기의 기술 개발의 필요성이 강조되고 있으며, 완성차 업체 및 변속기 전문 생산업체는 고효율 변속기의 기술 경쟁력 확보 및 우위 기술선점을 위한 제품 개발에 적극적으로 추진하고 있다. 최근 들어 중소형 자동차를 중심으로 듀얼 클러치 변속기 적용이 확대되면서 연비 성능이 가장 뛰어난 고효율 변속기이므로 자동변속기 수요의 상당부분을 대체하리라 전망되고 다단화가동시에 진행되고 있다.
	최근 자동차 산업의 기술개발 현황은 어떠한가?	최근 자동차 산업의 기술개발 트렌드는 친환경자동차와 지능형 자동차의 기술개발이 주를 이루고 있으나 지구온난화에 대한 대응으로 CO2 배출 저감과 연비향상을 위한 환경규제법규가 점차 강화되고 있다.

참고문헌 (5)

Kabjin Yang, Changhoon Lee and Byungchul Na, "Development of Low-friction, Low-leakage of hydraulic control system for Dual Clutch Transmission[DCT]", KSAE 2014 Annual Conference, pp. 421-425, 2014.
Frey, H.C., Unal, A., Chen, J., Li, S., and Xuan, C. Methodology for Developing Modal Emission Rates for EPA's Multi-scale Motor Vehicle & Equipment Emission System; EPA420-R-02-02; Prepared by North Carolina State University for Office of Transportation and Air Quality, U.S. Environmental Protection Agency: Ann Arbor, MI, 2002.
Nam, E. K. Proof of Concept Investigation for the Physical Emissions Estimator (PERE) for MOVES, EPA420-R-03-005, prepared by Ford Research and Advanced Engineering for Assessment and Standards Division, Office of Transportation and Air Quality, EPA, February, 2003.
Jimenez-Palacios, J.L. Ph.D. thesis, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA, 1999.
H. Christopher Freya and Kaishan Zhangb, "Implications of Measured In-Use Light Duty Gasoline Vehicle Emissions for Emission Inventory Development at High Spatial and Temporal Resolution" 16th annual international emission inventory, 2007, epa.gov.

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