1.6L급 Turbo GDI 차량의 냉각계 모델링 및 시뮬레이션 - 최지영 (The Graduate School, Ajou University, 2011)
자동차의 냉각계는 차량의 성능과 연비에 큰 영향을 미치는 중요한 Sub System 중 하나로 자동차의 성능과 연비 개선을 위하여 다양한 연구가 진행되어져 왔다. 그러나 과거에 선행된 연구들은 차량의 냉각계를 시스템적 접근이 아닌 각 단품의 성능 개선에 중점을 두고 진행해왔기 때문에 실제와는 다른 조건에서 최적화된다는 문제가 있다. 또한 냉각계는 여러 요소들이 모여 서로 영향을 주고 받는 시스템이기 때문에 각각의 상호작용과 영향관계가 고려되어야 한다. 이에 따라 냉각계를 하나의 시스템으로 간주하여 시스템 내의 온도를 제어, 관리하는 시스템 연구에 대한 필요성이 강조되고 있다. 따라서 본 연구에서는 냉각계를 통합하여 제어하는 시스템 개발을 위해 자동차 냉각계를 하나의 시스템으로 접근하여 특성을 파악하였고, 냉각계의 각 요소 별로 상호 영향 관계를 고려하여 모델링 하였다. 연구를 위하여1.6L급 Turbo GDI 차량의 냉각계를 열역학적인 관점으로 접근하여 수식모델링을 수행하였고, 라디에이터, 인터쿨러, 워터펌프의 단품 실험을 통하여 열전달을 고려한 냉각특성 분석 및 모델링 검증 과정을 거쳤다. 라이에이터와 인터쿨러 실험의 경우 실제 시스템내의 유동과 열전달의 영향이 포함된 실제적인 분석을 위하여 대상 차량에서 직접 실험을 수행하였다. 실험결과를 바탕으로 유량과 열전달에 따른 동작 특성 및 Effectiveness 를 분석하였고, 워터펌프 단품 실험을 통해 상황조건에 따른 소모 동력과 냉각수 유로 내의 압력차이에 의한 영향을 분석하였다. 또한 이러한 결과들을 이용하여 각 서브 모델의 유기적인 영향관계와 열 교환이 적용된 시뮬레이션 프로그램을 구성하였다. 시뮬레이션의 각 모델은 실제 차량 실험에서 취득한 데이터를 이용하여 모델계수를 도출하였고, 각 차량의 운전 조건을 입력하면 냉각수의 온도거동을 예측하는 시뮬레이션을 수행하였다.
학위논문(석사)--아주대학교 일반대학원 :기계공학과,2011. 2
Keywords: 1.6L급 Turbo GDI차량; 냉각계; 모델링; 시뮬레이션