48-48 2021 [추계학술대회]
| 제목 | 미세 패턴 파라미터에 의한 엔진 피스톤 마찰 저감 |
|---|---|
| 분야 | 모빌리티 동력 및 구동시스템 |
| 언어 | Korean |
| 저자 | 강종대(한양대학교), 이종훈(한양대학교), 손유상( 현대자동차), 박성욱( 한양대학교), 김동립( 한양대학교) |
| Key Words | Friction reduction(마찰 저감), Piston skirt(피스톤 스커트), Micro-pattern parameter(미세 패턴 변수), Strip-down method(부품탈거법), Surface treatment(표면 처리) |
| 초록 |
전 세계적으로 환경 오염에 대한 인식이 중요시되어가는 현대 시대에서, 자동차 산업은 배기 배출물 감소와 함께 엔진 효율 개선을 목표로 다양한 연구를 진행하고 있다. 자동차의 구동 과정에서 발생하는 에너지에서 마찰에 의해 손실되는 에너지는 전체의 약 4 ~ 15% 이고, 대부분의 마찰은 동력 전달에 직접 영향을 주는 피스톤에서 발생한다. 본 연구는 피스톤 스커트에 미세 패턴 변수를 정하여 각각 다른 미세 패턴을 적용한 피스톤별 마찰 저감 효과를 측정하였다. 피스톤 스커트부에 스크린 프린팅을 통한 미세 패턴을 새긴 후, 식각 기법을 통해 패턴을 균일하게 유지하여 기성품과 동일한 코팅재를 도포하였다. 미세 패턴 변수를 설정하여 각각 다른 패턴을 적용한 피스톤을 제작하였다. 피스톤의 마찰 저감 효과는 1.6L 4기통 가솔린 엔진을 사용하여 부품 탈거법을 활용한 엔진 실험을 통해 확인하였다. 부품 탈거법은 연소실험을 할 수 없기에 동력계와 모터를 이용하여 엔진을 직접 구동 시켰고, 엔진과 모터의 연결 축에서 측정되는 토크가 엔진에서 발생하는 마찰력과 같으므로 엔진-모터 연결 축에 토크 미터를 설치하여 토크를 측정하였다. 실험은 1,000 ~ 3,000 RPM 구간에서 냉각수와 오일 온도를 90 ℃ (오차 범위 ±0.1 ℃) 유지하여 진행하였다. 패터닝 피스톤의 마찰 저감 효과를 확인하기 위해, 기성품의 피스톤도 같은 조건에서 실험을 진행하였다. 실험 결과, 패터닝 피스톤은 기성품에 비해 전반적으로 마찰이 개선되었으며, 저감 효과가 더 뚜렷한 패터닝 피스톤을 확인할 수 있었다 |
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