엔진 웜업시 오일온도에 따른 엔진 마찰이 차량 모드 연비에 미치는 영향

Abstract

연비문제는 자동차에서 해결해야 하는 과제 중의 하나이다. 지구 대기 오염에 따른 각국의 배기가스 규제와 지속적인 연료의 가격상승에 따른 소비자들의 연비개선의 요구는 차량의 연비향상으로 귀결된다. 최근 컴퓨터의 발달과 더불어 시뮬레이션은 시간과 고가의 장비를 투자하지 않고 차량의 상태를 재현할 수 있는 도구로 각광을 받고 있다. 연비를 예측할 수 있는 상용 연비예측프로그램의 등장으로 상황에 맞게 차량의 단품의 성능을 바꾸어주면서 연비를 예측하는 것이 가능하게 되었다. 하지만 연비예측 프로그램으로 연비 모드를 시뮬레이션한 경우 공인 연비 시험 결과와 약간의 오차가 발생한다. 정상상태의 성능 시험값만으로 차량의 운행중에 나타나는 과도상태의 운전조건을 만족하지 못한 결과라 할 수 있다. 이에 본 연구에서는 차량의 각 부분에서 소모되는 연료량을 실험적으로 분석하였다. 공인연비 대비 실차 연비분석 0.18%내의 신뢰성있는 연비분석을 하였다. 이를 토대로 상용 연비 예측 프로그램인 CRUISE상에서 실차 모델을 개발하기 위한 시뮬레이션을 수행하였다. 차량의 기본 제원과 선행시험 결과, 실차 연비분석 결과 등을 입력하여 엔진 회전속도, 제동토크, 변속 패턴, 차속, 연료소모량 등이 일치하는 결과를 얻었다. 차량의 웜업 특성을 살펴보기 위하여 시상수 개념을 도입하였다. 실제 차량의 오일 온도의 웜업 특성에서 시상수값인 72.4℃를 기준으로 웜업 속도를 빠르게 하거나 또는 느리게 하여 시뮬레이션을 수행하여 빠르게 할수록 엔진 마찰이 줄어들고 이에 따라 최고 1.71%의 연비향상 효과를 가졌고, 느리게 할수록 엔진 마찰이 증가하고 최고 0.96%의 연비저감 효과를 가졌다. 또한 차량의 웜업 온도100℃를 기준으로 90℃와 110℃로 웜업 온도를 정하여 시뮬레이션 한 결과 90℃에서 0.11%의 연비저감 효과를 가졌고, 110℃에서 0.21%의 연비향상 효과를 가졌다. 이를 통해 실차량에 Warmer(전기히터)같은 보기류를 통하여 웜업특성을 바꾸어 주면 차량의 연비를 개선할 수 있을 것으로 판단된다.