보고서 정보
주관연구기관 |
자동차부품연구원 |
연구책임자 |
나병철
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참여연구자 |
김진용
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보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
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발행년월 | 2013-12 |
과제시작연도 |
2012 |
주관부처 |
산업통상자원부 Ministry of Trade, Industry and Energy |
등록번호 |
TRKO201600017645 |
과제고유번호 |
1415122676 |
사업명 |
그린카등수송시스템산업원천기술개발 |
DB 구축일자 |
2017-09-20
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키워드 |
클린디젤.엔진.인젝터.솔레노이드.초고압.건식듀얼클러치.클러치액추에이터.시프트기구.제어로직.연비.
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초록
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□ 최종목표
Euro-VI 2리터급 클린디젤자동차용 인젝터 국산화 기술 개발
◦ 인젝터 사양
- 사용연료압력 : 2,000 bar
- 분사횟수 : 5 회/cycle
- 최대 Injection rate : 83 g/sec
◦ Injector 설계, injector 소재요구사양 개발, injector 평가방안구축, Rig 시험 기술을 개발함으로써 소형 디젤 연료분사 장치 설계기술 확보.
◦ Sub-micron injector 부품 가공 기술 및 injector 조립방안 구축을 통한 소형 디젤 연료분
□ 최종목표
Euro-VI 2리터급 클린디젤자동차용 인젝터 국산화 기술 개발
◦ 인젝터 사양
- 사용연료압력 : 2,000 bar
- 분사횟수 : 5 회/cycle
- 최대 Injection rate : 83 g/sec
◦ Injector 설계, injector 소재요구사양 개발, injector 평가방안구축, Rig 시험 기술을 개발함으로써 소형 디젤 연료분사 장치 설계기술 확보.
◦ Sub-micron injector 부품 가공 기술 및 injector 조립방안 구축을 통한 소형 디젤 연료분사장치 양산기술 확보.
◦ Injector 부품의 소재를 분석하여 대용소재를 발굴하고 평가방안을 구축하여 소형 디젤 연료분사장치 재료 선정기술 확보.
◦ Test Bench 상에서 성능평가 및 내구․신뢰성 평가기술 확보.
- Bench 내구 Test 온도 85℃, 내구 사이클 5억(1억) cycle
◦ 개발 인젝터 Engine Dynamo 시험
- 인젝터 적용 엔진 출력/토오크 특성 분석(Partial Load)
- Euro-V 인젝터 대비 2000RPM 기준 출력/토크 선진사 90%달성
- 선진사 대비 CO, NOx, THC+NOx, PM 배출가스특성평가 80%수준 (2,000rpm 80% 부하조건 적용)
◦ DCT Shift 메커니즘 국산화 기술 개발
- 2자유도 작동환경을 개선한 1자유도 Shift 메커니즘 설계 기술
- Shift 메커니즘 기본제어 로직 기술
◦ 건식 듀얼 클러치 모듈의 국산화 기술 개발
- 열 변형을 고려한 클러치 압력판 토크 및 열용량 설계 기술
- 열적 특성 및 클러치 응답특성을 고려한 마찰재 고신뢰성 확보 기술
- 듀얼클러치시스템의 진동전달경로 해석 및 고성능 댐퍼를 통한 시스템 NVH 성능확보 기술
- 듀얼클러치 모듈 마모 보상 메커니즘 설계 기술
- 전용시험기를 활용한 듀얼 클러치 모듈 기본 신뢰성평가 기술
- 실차 적용성 및 NVH 성능 평가
□ 개발내용 및 결과
인젝터 개발 기술은 디젤 엔진에서 절대적으로 필요한 핵심부품으로써 유압의 압력차이를 이용하여 연료를 분사하는 시스템으로써 인젝터의 설계기술, 해석기술, 소재선정기술, 평가기술들을 개발과 동시에 2000bar에서 분사가능한 인젝터를 개발 하였음.
◦ 건식듀얼클러치모듈 경쟁사 제품 벤치마킹 및 선진기술 분석
◦ 벤치마킹차량 샤시다이나모테스트를 통한 차량NVH DB구축
◦ 건식듀얼클러치 모듈 핵심 요소 설계 기술 및 모듈 어셈블리 다물체 동역학 해석
◦ 건식듀얼클러치 모듈 어셈블리 유한요소 모델 개발 및 구조동역학 해석 및 해의 신뢰성 확보
◦ 건식 듀얼클러치 모듈 상세 설계, 시제품 제작, 기초 특성 평가 및 신뢰성 평가 기술 개발
◦ 벤치마킹 차량 DCT 변속 응답속도 DB구축 및 주행 시험을 통한 변속 패턴 특성 분석
◦ DCT Shift 메커니즘 설계, 시제품 제작, Test Bench 구성 및 Function Test
◦ DCT Shift 메커니즘 제어특성 분석, 변속 제어시스템 설계 및 모듈작동 메커니즘 개발
◦ 시제품 변속기 모듈의 성능 및 내구성 평가
◦ 건식 듀얼클러치 전달 토크 용량 시험 평가, 모듈 열용량 시험 평가, 응답성 시험 평가, 기본 제어 로직 시험 검증 및 모듈 내구 시험평가
◦ Synchronizer의 다물체 동역학모델개발 및 각부품의 모멘트 해석
◦ Shift메커니즘의 CAM 형상의 기구동역학해석 모델 기법 개발
◦ Shift메커니즘 1단 변속 제어특성, Kick Down 제어성능 평가
◦ Shift메커니즘 제어시스템의 온습도 내환경 시험 적합성 검증
◦ 과제최종 개선품 변속기 모듈의 성능, 내구성 평가 및 변속기 모듈의 신뢰성 평가
□ 기술개발 배경
아직까지 국내에서는 커먼레일 인젝터에 대한 개발이 전혀 이루어지지 않고 있다. 그러나 해외 자동차 선진업체에서는 커먼레일 인젝터생산 능력을 갖고 있기 때문에 이의 적용이 계속 증가하고 있고, 이의 성공적인 개발이 이루어질 경우 수입대체효과가 확실하며, 아울러 성능, 품질, 신뢰성에서 경쟁력을 보유하기 위함
◦ 지구 온난화에 대한 대응책 마련에 부심하고 있는 세계 여러 나라들은 에너지 효율향상에 많은 노력과 투자를 하고 있으며, 이산화탄소 감축을 의무화한 교토 의정서 채택 이후에 선진국을 중심으로 구체적인 나라별 감축 목표를 설정하여 달성을 위해 노력하고 있음
◦ 화석연료 소비 비중이 높은 자동차 분야에 대한 선진국을 중심으로 구체적인 연비 향상을 위한 목표가 설정됨에 따라 미국은 오바마 대통령의 주도아래 자동차 연비 규제를 강화하고 있으며, 유럽 또한 대폭적으로 강화하고 있는 실정임
◦ 대폭적인 연비 향상 규제를 만족시키기 위해서 자동차 각 구성품에 대한 연비 향상을 위한 기술 혁신을 반드시 이루어내야 하는 상황이 됨, 차량의 연비 향상을 위한 기술 분야는 크게 4가지로 나눌 수 있음, 첫째, 엔진과 같은 동력 발생장치의 효율을 높이는 기술, 둘째, 변속기와 같은 동력전달 장치의 효율을 높이는 기술, 셋째, 차량 경량화를 통해서 가감속에 따른 운동에너지 손실과 주행 저항을 감소시키는 기술, 넷째, 동력의 효율적인 관리를 통해서 연비를 향상시키는 하이브리드 기술임
◦ DCT Shift 메커니즘 및 건식 듀얼클러치 모듈은 연비 향상과 수동 변속기가 갖고 있는 스포티한 주행성능 및 자동변속기의 편리한 운전성능을 동시에 구비한 차세대 자동화변속기 기술임
◦ DCT Shift 메커니즘 및 건식 듀얼클러치 모듈을 개발하면 동력전달분야에서 차량의 연비를 10%대의 절감효과 및 CO2 배출량을 절감할 수 있으며, 건식 듀얼클러치 모듈은 여러 방식의 동력전달 메커니즘 중에서 가장 효율이 높은 방식이고 승차감도 훌륭한 신개념의 고효율의 동력 전달 기술임
□ 핵심개발 기술의 의의
디젤엔진에 핵심기술인 연료분사장치 부품에 대한 설계기술, 소재,가공기술, 평가기술 개발에 따른 국산화기술 확보
◦ 기존 선진사 시스템의 경우 2자유도 Shift 메커니즘 작동방식이었으나, 1자유도 Shift 메커니즘 기술을 적용하여 DCT의 중량, 크기 및 응답성을 개선시키는 등 국산화 기술 개발을 완료하여 관련 기술 수출 가능성이 매우 높음.
◦ 클러치의 열변형, 응답특성 및 고성능 댐퍼 기술을 적용하여 연비를 10% 이상 향상할 수 있는 건식 듀얼 클러치 모듈의 국산화 기술 개발 완료.
◦ DCT 개발 해외선진사(보그워너, LUK 등)에서는 관련 기술에 대한 특허를 선점하고 이를 양산하여 차량에 적용하고 있으나 국내의 경우선진사의 변속기를 도입하고 있는 실정이어 관련 기술에 대한 개발 난이도는 매우 높은 실정임.
□ 적용 분야
산업용, 농업용 디젤엔진의 연료분사장치에 사용가능
◦ 기존 내연기관 차량 : 6속, 7속 DCT 차량의 핵심부품에 적용
◦ 친환경 차량 :
1) 하이브리드 자동차 엔진동력부의 미션을 DCT로 대체 사용가능
2) 전기자동차 : 전기자동차의 인버터를 대신하는 다단 클러치에 적용가능 (DCT 적용)
( 출처 : 초록 )
목차 Contents
- 표지 ... 1제출문 ... 2기술개발사업 최종보고서 초록 ... 3기술개발사업 주요 연구성과 ... 11목차 ... 12제 1 장 서론 ... 13 제 1 절 과제의 개요 ... 13제 2 장 과제 수행의 내용 및 결과 ... 21 제 1 절 최종 목표 및 평가 방법 ... 21 제 2 절 단계 목표 및 평가 방법 ... 25 제 3 절 연차별 개발 내용 및 개발 범위 ... 26 제 4 절 수행 결과의 보안등급 ... 82제 3 장 결과 및 사업화 계획 ... 83 제 1 절 연구개발 최종 결과 ... 83 1. 연구개발 추진 일정 ... 83 2. 연구개발 추진 실적 ... 85 3. 기술개발 결과의 유형 및 무형 성과 전체를 기재 ... 87 제 2 절 연구개발 추진 체계 ... 88 1. 기술 개발 추진 방법 ... 88 2. 기술개발 추진체계 ... 89 제 3 절 시장 현황 및 사업화 전망 ... 91 제 4 절 고용 창출 효과 ... 94 제 5 절 자체보안관리진단표 ... 95끝페이지 ... 96
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