실린더 비활성화 엔진의 과도운전 특성개선을 위한 흡기량 모델링

Abstract

연비 규제 강화 및 소비자의 연비에 대한 관심이 증가함에 따라 연비를 개선시키기 위한 다양한 연구 및 기술개발이 진행 되고 있다. 최근 연비 개선 기술 중 하나인 실린더 비활성화 기술을 다양한 차량 제조사에서 양산 및 개발 중에 있다. 실린더 비활성화란 기존의 가솔린 엔진에서 효율이 좋지 않은 저 부하 운전조건에서 일부 실린더를 비활성화 시킴으로서 나머지 실린더를 고 부하로 운전하여 저 부하 운전 영역의 효율을 높이는 기술이다. 하지만 비활성화 기구가 동작하게 되면 비활성 실린더의 흡·배기 밸브를 닫기 때문에 흡기 다기관내의 공기유동이 급격하게 변하여 순간 흡기 다기관 내 압력이 큰 폭으로 변화하게 된다. 이러한 과도 과정 중에는 실린더로 들어가는 공기량이 급격히 달라지기 때문에, 엔진의 토크의 변동과 오프셋을 만들며 되어 운전자에게 불쾌감을 주고, 정상적인 운전을 어렵게 만든다. 기존 엔진제어 방법으로는 이러한 과도상태에 대해서 대응하기 힘들며 과도상태에 대하여 실험적인 방법으로 접근하기에는 많은 시간과 노력이 필요하다. 따라서 실린더 비활성화 엔진의 과도 특성에 대한 모델링 및 연구가 필요하다. 본 연구에서는 실린더 비활성화 엔진의 스로틀과, 밸브, 흡기 다기관을 모델링하여 실린더 비활성화 엔진의 정상상태 및 과도상태의 흡기 다기관 및 실린더의 공기 유동을 예측할 수 있는 시뮬레이션을 개발하였다. 또한 이러한 시뮬레이션을 기반으로 실린더 비활성화 엔진에서 제어를 하지 않는다면 최대 76%의 부하 변동 스로틀을 제어한다면 최대 27%의 부하 변동 스로틀과 점화타이밍을 모두 제어한다면 엔진의 토크 변동을 3% 미만으로 제어가 가능하다는 것을 확인 할 수 있었다.