Study of Oil Jet Effect on the Temperature of Piston Head

피스톤 헤드 온도에 오일 제트가 미치는 영향에 대한 연구

Abstract

As the performance of engines improves, the temperature of engines is increasing, resulting in a high piston temperature. An excessively high piston temperature may result in torque drop or engine failure. An oil jet is used to reduce the piston temperature. In this study, to monitor the effect of oil jet, a templug was used to measure the piston temperature. A templug is a kind of sensor and the hardness of the templug changes according to the piston temperature. Using a templug, the maximum temperature of the piston was measured with and without an oil jet. The piston temperature was lowered using the oil jet. The highest temperature region changed from the center crown to the front/rear area. In addition, the temperature difference between the highest and lowest regions became smaller.

엔진의 성능이 향상될수록 엔진 내부에서 연소되는 연료의 양이 증가하고 그에 따라 엔진의 온도는 증가하게 된다. 특히 피스톤 헤드의 경우 냉각이 어려우므로 피스톤 헤드의 온도가 높아지게 된다. 그러나 피스톤 헤드의 온도가 너무 높게 되면 피스톤 헤드 표면에서 이상 연소가 발생하기 쉬워 토크 저하 및 엔진 파손과 같은 결과를 가져온다. 피스톤 헤드의 온도를 낮게 하기 위하여 오일을 피스톤 헤드 하단부로 분사하는 오일 제트가 사용되는데, 본 연구에서는 오일 제트에 의한 피스톤 헤드 냉각 효과를 확인하기 위하여 템플러그를 사용하여 엔진 작동시 피스톤 헤드의 온도를 측정하였다. 템플러그는 일종의 센서로 피스톤 헤드의 온도에 따라 템플러그의 경도가 변화하여 변화된 경도를 이용하여 피스톤 헤드의 온도를 측정한다. 템플러그를 사용하여 피스톤 헤드의 최고 온도를 오일 제트가 없는 상태와 설치된 상태에서 측정하였다. 오일 제트가 설치됨에 따라 피스톤 헤드의 온도는 변화되었다. 최고 온도 부위가 중앙부위에서 전후부위로 변경되었다. 또한 피스톤 헤드 내에서 온도 편차가 감소하여 좀 더 균일한 피스톤 헤드 온도 분포를 얻을 수 있었다.

Fig. 1. Diagram of Templug

Fig. 2. Templug Location in Piston

Fig. 3. Engine Operating Mode

Fig. 4. Temperature of Piston Head without Oil Jet

Fig. 5. Temperature of Piston Head with Oil Jet

Fig. 6. Temperature of Piston Head w/o Oil Jet

Fig. 7. Temperature of Piston Head with Oil Jet

Fig. 9. Average Temperature Difference between with & without Oil Jet

Fig. 10. Temperature Deviation in each Piston Head between with & without Oil Jet

Fig. 8. Temperature Difference between with & without Oil Jet per Piston Head Area

Table 1. Engine Specification

Table 2. Engine Operating Mode