대형디젤엔진차량에서 엔진,변속기,차동기어 오일온도제어가 연비에 미치는 영향분석

Abstract

일반적으로 자동차의 엔진 및 변속기는 연료의 연소에 의한 열 발생과 각 운동 부위의 마찰에 의한 열 발생으로 고온 상태로 운전된다. 고온의 엔진 및 변속기를 냉각하기 위하여 냉각수 유로가 형성되어있고 일반적으로 엔진은 저온 상태 보다 웜업 후의 연료 소비율이 작다. 즉, 고온의 오일 상태에서는 낮은 오일 온도보다 오일 점성이 작아서 마찰에너지를 줄일 수 있다. 따라서 빠른 웜업은 연비 개선에 도움을 줄 수 있다. 또한 엔진의 내구성에 문제를 일으키지 않을 정도의 고온에서 운전 할 수 있다면 연비 향상에 도움을 줄 수 있다.

일부 대형디젤엔진차량(상용차)에는 엔진 오일의 과열을 방지하기 위해 엔진 오일 쿨러가 장착되어 있다. 하지만 정상 운전 조건에서 오일 쿨러로 인해 엔진 오일 온도가 과냉각 되어 엔진 마찰에너지를 증가시킨다. 선행 실험 결과에 따르면, 대형 디젤 엔진을 탑재한 고속버스에서 엔진 오일 유로 제어를 통해 오일 온도를 상향시켜 마찰 저감을 기대할 수 있다. 또한 변속기 오일과 차동 기어 오일도 유로제어 방법을 사용하여 오일 온도 상향제어를 통해 마찰 에너지 저감을 기대 할 수 있다. 이러한 오일 특성을 통해 우리는 각 부품의 마찰 손실을 줄일 수 있다. 이를 기반으로 현 시스템을 유지하면서 엔진 오일 bypass Line을 설치해 엔진 오일 온도를 상향 제어하고, 변속기와 차동기어에는 목표한 오일 온도로 빠른 웜업을 위한 warmer를 각 기어박스에 설치하였다.

본 연구에서는 각각의 부품에 대한 오일 유로 제어 방법이 제안하였다. 또한 실험 및 분석은 유로 제어 시스템에 대해 수행하였다. 본 연구의 결과로, 10L 디젤 엔진을 장착한 고속버스의 차량 연비를 2.2%를 개선을 하였다.

주요어 : 연비, 오일 쿨러, 유로제어, 엔진 오일 bypass, 오일 warmer