Exhausting fossil fuel and increasing concern of air pollution have brought on the change of the focus of developing new vehicles from performance to fuel economy and emission. The gasoline engines adopting the naturally aspirated way use the throttle-body for engine load control. Therefore, its pumping loss increases more than that of the diesel engine, and also mostly operating in a partial load condition has bad influence on fuel economy and emission. In these days, the continuous variable valve timing system and variable induction system are adopted in order to improve fuel consumption and emission. In this study, we optimize the runner length and operate region of variable induction system to simulataneously improve the performance, fuel economy, and emission of gasoline engine with employing GT-Power as a CAE tool for engine analysis and PIAnO as PIDO tool for process integration and design optimization.
내연기관의 흡기 소음을 줄이기 위한 효과적인 소음 제어 요소로서 다공형 직조관(porous woven hose)이 널리 사용된다. 직조관이 사용된 흡기계의 음향 특성을 예측하기 위해서는 직조관의 임피던스(acoustic wall impedance)에 대한 정보를 알아야 한다. 그러나, 높은 저항(resistance), 두께, 곡률, 비균질성 등의 특수한 음향학적/구조적 특성 때문에 직조관의 임 피던스를 정확하게 측정하는 것은 쉽지 않다. 본 연구에서는 소음기의 전달손실(transmission loss)을 측정하는데 널리 사용되는 간단한 측정장치를 이용하여 직조관의 임피던스를 측정하였다. 측정된 임피던스에 대해 직조상태를 나타내는 인자와 주파수를 독립 변수로 사용하여 curve-fitting을 수행하여, 직조상태가 다른 직조관의 임피던스를 예측하였다. 이렇게 예측된 임피던스로부터 실제 사용되는 범위 내에서 임의의 길이를 가지는, 직조상태가 다른 직조관의 전달 손실을 예측하였고, 측정된 전달손실과 비교하여, 잘 일치하는 것을 확인하였다. 본 연구에서 제시한 방법은 직조관의 음향 특성을 파악하고, 직조관이 사용된 자동차 흡기계의 음향성능을 예측하는데 유용하게 사용될 수 있다.
본 연구에서는 여러가지 흡기관 조건 및 밸브타이밍 변화에 대하여, 현재까지 연구에서 확인된 IVC에서 흡기포트압력 값의 체적효율에 대한 영향을 검토하고, 흡기 밸브가 열리는 동안 흡기 포트압력의 어느 부분 또는 지점이 엔진의 체적효율 변화를 설명해 줄 수가 있는지를 실험적으로 규명하고자 하였다.이 목적을 위해 각 흡입조 건에 대한 흡기포트압력 및 엔진 성능값을 측정.분석하여 서로의 연관성을 비교, 검토 하였다.
현재 일반적으로 사용되는 300cc 소형엔진 기화기의 최적화 및 성능 향상을 위하여 유동해석을 수행하였다. 베르누이의 정리를 기본으로, 성능을 발휘하는 주요 설계인자인 기화기 내부의 벤튜리 튜브의 각도, 길이 등을 변수로 하여 유동해석을 수행하였다. 그 결과를 분석하여 최적화된 모델을 제시하였다. 결론적으로, 유동 해석을 바탕으로 기존 사양 대비 향상된 성능의 모델을 제시하였다. 유동해석을 통해 기화기 내부의 벤튜리관에 곡면(Rounding)처리를 적용함으로 기화기에서 소모되는 흡기저항을 줄여 펌핑로스를 저감활수 있음을 확인하였다. 펌핑로스의 저감은 엔진 연비의 향상과 엔진토크에 긍정적 효과로 작용할 것으로 기대된다. 벤튜리관의 출구 각도를 감소시킴으로 박리를 개선하여 Dead Volume을 줄임으로서 기존 모델에 대비하여 원활해진 유동의 흐름을 얻을 수 있었다. 이는 흡기유량을 증대시키고 엔진출력을 상승시키는 효과로 작용할 것으로 예상된다.
For the satisfaction of the high engine performance and the low radiated sound pressure simultaneously, the duct length in the vehicle intake/exhaust system should be tuned carefully in the design and development stage of a vehicle. This study was concerned about the effects of intake duct length in clean and dirty sides on the radiated sound emitted from an inlet. An index derived from the existing prediction model of radiated sound pressure was employed to determine which duct was more influential to the radiated sound. Comparing the experimental and predicted results, we found that the change of dirty-side duct length caused a larger change than that in the clean side in the radiated sound level from a tested intake system.
Empirical experiments have been undertaken to investigate the effects of Intake Pulsating Flow on volumetric efficiency in a diesel engine. Waves occurs in the manifolds of engine owing to the periodic nature of the induction and exhaust processes caused by piston motion. During induction process, as waves travel both directions, they are reflected and interacted each other and pressure waves are transmitted through it. Hence, the flow become more complex and unsteady flow. These pressure waves act upon intake pulsating flow and affects on volumetric efficiency. In this paper the effects of change in length of induction pipes and wide range of engine speed on volumetric efficiency was examined and evaluated. It was found that volumetric efficiency was affected by intake pulsating flow with engine speed and the pipe length. The results obtained were considered by adopting a theory of wave action.
자동차 및 유체기계의 흡기계나 배기계에 사용되는 소음기의 음향성능은 전달손실로 기계성능은 배압으로 표현된다. 유체가 흐르는 관 사이의 임피던스 부정합을 이용하는 반사형 소음기의 경우, 내부 유로에 천공을 주어 음향감쇠를 시키거나 유동을 안정시키는 경우가 많다. 본 연구에서는 동심관형 공명기의 내부 관에 존재하는 천공의 분포 양상이 소음기의 전달손실과 배압에 미치는 영향을 실험을 통하여 고찰하였다. 내부관의 평균 천공율은 일정하지만 길이 방향을 따라서 천공율이 변하는 다섯가지의 공명기에 대한 실험을 수행하고, 성능에 미치는 영향을 살펴보았다. 전달손실은 천공요소의 임피던스 모델을 고려하여 예측한 결과와 비교하였고, 측정된 배압은 모의 해석 결과와 비교하였다. 분석 결과, 천공율이 점점 작아지는 분포나, 작았다가 커진후 다시 작아지는 형태의 분포를 가질 경우, 배압 측면에서 매우 유리하고, 음향 전달손실도 큰 차이가 없음을 밝혔다.
본 연구에서는 기화기부착 4행정 4기통 전기점화기관을 사용하여 흡기관내 액 막흐름에 의한 연료의 불균일화가 기관의 연소특성과 배기특성에 미치는 영향을 규명 하는데 궁극적인 목적을 두고 우선, 연소특성을 해석하기 위하여 비교적 고가인 연소 해석 시스템을 개발하는데 1차적인 목적으로 하였으며, 시험제작한 연소해석 시스템으 로 액막흐름의 가시화 및 배기가스 농도측정과 지압선도 해석을 행하여 구조적으로 대 칭인 1번과 4번 실린더의 연소특성과 배기특성을 비교 검토하였다.
소형항공기용 IO-540 왕복엔진을 대상으로 추진기관의 성능에 미치는 배압 특성을 조사하기 위해서 지상 성능시험을 수행하였다. 본 시험은 6가지 배기조건에 대해서 엔진의 배압과 흡기압력, 토크, 그리고 프로펠러의 정지추력을 측정하였다. 엔진의 배압은 대체로 머플러를 장착할 경우와 배기관 끝단이 상대적으로 직경이 작고 길이가 길수록 증가하였다. 배압 특성은 특히 엔진의 회전속도가 고속 영역으로 갈수록 프로펠러 추력에 변화를 나타냈으며 전반적으로 추진기관 성능에 미세한 영향을 미치는 것으로 나타났다.
To design an optimum engine intake system, a flow model for the intake manifold was developed by the finite difference method. The flow in the intake manifold was one-dimensional, and the finite difference equations were derived from governing equations of flow, continuity, momentum and energy. The thermodynamic properties of the cylinder were found by the first law of thermodynamics, and the boundary conditions were formulated using steady flow model. By comparing the calculated results with experimental data, the appropriate boundary conditions and convergence limits for the flow model were established. From this model, the optimum manifold lengths at different engine operating conditions were investigated. The optimum manifold length became shorter when the engine speeds were increased. The effect of intake valve timings on inlet air mass was also studied by this model. Advancing intake valve opening decreased inlet air mass slightly, and the optimum intake valve closing was found. The difference in inlet air mass between cylinders was very small in this engine.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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