자동차 엔진 냉각용 오일제트 내 체크밸브의 유동특성에 관한 연구

Abstract

자동차가 현대 생활의 필수품이 된 지금, 자동차의 성능은 자동차를 구입하는데 중요한 요소가 되었다. 따라서 자동차를 양산하는 업체에서는 보다 효율적인 자동차를 만들기 위해 많은 연구를 하고 있다. 자동차 엔진은 주행 중 고온에 노출되어 있는데 이러한 현상이 지속될 경우 엔진 성능을 떨어뜨리고, 엔진을 손상시키게 된다. 이런 문제를 해결하기 위해 엔진 내부를 냉각시키는 장치가 필요로 하는데, 이때 사용되는 장치가 오일 제트이다. 오일제트는 냉각에 사용되는 엔진오일을 피스톤에 분사하여 냉각을 시키는데, 최근의 장치는 냉각효율을 높이기 위해 피스톤 내부에 오일갤러리를 만들어 냉각 효율을 높이고 있다. 냉각효율을 높이기 위해서는 충분한 유량과 정확한 분사위치가 필요한데, 오일 제트는 이러한 요구조건을 만족시키기 위해 체크밸브와 노즐사용하고 있다. 본 연구는 엔진오일의 유량을 제어하는데 사용되는 볼 타입의 체크밸브의 유동해석과 토출 유량을 확인하는 것이다. 초기 준정상 상태로 가정하여 다양한 볼의 위치에 따라 내부의 유동이 어떻게 변하고, 토출 유량이 어떻게 변하는지 확인 한 후, 볼에 작용하는 외력을 고려하여 비정상 해석을 수행하였다. 오일 제트의 경우 입구와 출구의 차압에 의해 작동하게 되는데 본 연구에서는 입구의 압력은 4.0[kgf/㎠]와 2.5[kgf/㎠]의 두 가지 경우에 대해서 내부 유동장과 토출되는 엔진 오일의 유량에 대한 해석을 전산 유체 역학적 기법을 이용하여 수행하였다. 또한 볼의 위치와 토출 유량에 대한 관계를 통해 보다 일반적인 해석결과를 도출하였다.

Recently, people consider the performance of vehicles when they buy it. And producers of vehicle are studying to make more effective vehicle because their customers want it. The vehicle engine is exposed to high temperature, so the producers have to protect engine from high temperature. it is the reason they consider more efficient cooling system. When engine is exposed high temperature for a long time, the engine is excessive. Oil jet is the part of cooling system of engine to eject engine oil from a nozzle. Recently, producers are changing the cooling system more efficiently. they make the oil gallery to enhance cooling efficiency. But there are problems that are enough flow rate of engine oil and the position to jet engine oil. To control the flow rate of engine oil, check valve is used. And to control the exact position of engine oil which is jetted from the oil jet, nozzle part is used. The purpose of this study is to know the flow patterns and flow rate of engine oil in the check valve using quasi-steady state and transient. First we compare with the flow patterns and flow rate using quasi-steady state. And then we consider the flow characteristics of unsteady state. In the transient calculation, the ball position is changed by forces are generated pressure, weights and elastic force of spring. These two cases are simulated using CFD (Compuatational Fluid Dynamics) method.