PIV를 이용한 실린더 내 유동 측정

소개

PIV를 이용한 실린더 내 유동 측정 자료입니다.

목차

1. 서 론

2. 실험장치
2.1 PIV System
2.2 시험엔진
2.3 측정 데이터의 처리
3. 결과 및 해석
3.1 속도 유동장
3.1.1 와류-통상엔진
3.1.2 와류-고와류 엔진
3.1.3 텀블-통상엔진
3.1.4 텀블-고와류 엔진
3.2 와류비와 텀블비

4. 결 론

참고문헌

본문내용

1. 서 론
엔진의 실린더 내 유동은 기본적으로 포트 각, 밸브 각을 포함한 거시적인 흡기계의 구성과 포트의 형상에 지배를 받는다. 동시에 이 유동에 의해 실린더 내 혼합기 분포 및 연소 상태가 달라지므로 궁극적으로 엔진의 성능에 지대한 영향을 미치는 요소이다. 특히 분사 시기와 와류의 조합에 의한 축상 성층화 엔진에서는 실린더 내 유동이 성층화의 상태와 강도를 지배하는 주요한 인자이다. 1-4)
실린더 내 유동의 파악이 엔진 연소 성능의 파악에 매우 중요한 요소이기는 하나 엔진 내 유동은 왕복 피스톤이 존재하고 밸브의 개도에 따라 흡입 유량과 속도가 변화하는 등 기본적으로 비정상 유동이므로 이를 해석적으로 파악하는 것은 대단히 어려운 문제이다.
엔진 내부 현상의 광학적 접근도 용이한 일은 아니나 가시화 엔진 등을 이용하여 내부 유동의 파악에 대한 시도는 꾸준히 시도되어 왔다. 그 중 LDV를 이용한 측정은 난류를 포함하여 유동의 특성을 규명하는데 유효한 수단으로 이용되나 한 점에서만 속도 측정이 가능하므로 전체 유동장이 중요한 역할을 하는 엔진에서 이를 적용하여 유동과 연소 성능을 연관하여 파악하는 데는 한계가 있다.2),4)
이에 반해 PIV(Particle Image Velocimetry)는 작은 규모의 난류를 포함한 미시적 관점의 유동 특성을 제공하지 못한다는 단점은 있으나 전체 유동장에 대한 정보의 제공이 가능하므로 거시적 유동이 중요한 역할을 하는 엔진의 연소 성능과 특성을 연관지어 파악하는 데는 훨씬 유효한 도구가 될 수 있다. 이에 본 논문에서는 통상적인 엔진과 희박 연소를 위해 설계된 엔진에서 PIV를 통해 양자의 실린더 내 유동 특성을 비교하고자 한다.
2. 실험장치
2.1 PIV System
유동 측정에 사용된 PIV 장치 구성은 Fig. 1에 나타내었다. 충분히 평균값으로 사용될 수 있는지 측정 횟수를 확인하기 위해 초기에는 10, 20, 30, 50, 100회의 반복 측정 데이터를 비교한 결과 10 회 측정도 충분히 평균값으로 사용될 수 있음을 확인하였다. 유동측정은 와류와 텀블을 모두 측정하였다.

참고자료

· 1) I. Y. Ohm, Y. S. Cho, Fuel Stratification Process in the Cylinder of an Axially Stratified Engine, SAE2000-01-2842, 2000
· 2) I. Y. Ohm, Y. S. Cho, Mechanism of Axial Stratification and its Effect in an SI Engine, SAE 2000-01-2843, 2000
· 3) 엄인용 외1, “가솔린 엔진에서 연료 분사시기와 포트 특성에 따른 실린더 내 연료거동 : Part I-와류가 없는 경우”, 한국자동차공학회 논문집 제 9권 제 2호, pp.19-27, 2001
· 4) 엄인용, “스파크 점화 엔진의 흡입유동에 따른 연소실내 혼합기 분포 및 화염전파 특성”, 1997 서울대학교 박사학위논문, 1997