자동 변속기 장착 차량의 직결영역 변화에 따른 연비 기여도 분석
Effect of Lock-up Control Strategy on Vehicle Fuel Economy
- 주제(키워드) 자동변속기 , 직결제어 , 토크컨버터 , 운전성 , 항목별 연비 기여도 , Auto transmission , Lock-up control , Driveability , Torque converter , Fuel economy
- 발행기관 아주대학교 대학원
- 지도교수 이종화
- 발행년도 2005
- 학위수여년월 2005. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 기계공학과
- 본문언어 한국어
초록/요약
자동변속기 장착 차량은 이전의 수동변속기에 비해 변속 시점을 적절하게 제어함에도 불구하고 수동변속기 장착 차량보다 연비가 안 좋은 것으로 평가 받는다. 이는 토크컨버터에서의 동력 손실에 의한 영향이다. 이러한 손실을 줄이기 위해서는 고속에서의 적절한 직결영역 설정이 필요하다. 직결영역 설정에 따라 차량의 연비 차이가 존재하므로 차량의 운전성을 해치지 않는 범위에서 가장 좋은 연비를 갖는 최적의 직결영역 설정이 중요하다. 2.4L 차량으로 3, 4단에서 엔진 회전수가 1200(rpm)일 때 직결되는 경우와 4단 1200(rpm)에서 직결되는 경우로 나누어 샤시 동력계에서 FTP-75 모드를 따라 주행한 결과 3, 4단에서 직결한 경우가 약 2.75%의 연비 이득을 얻을 수 있었다. 차량의 데이터를 취득하여 분석한 결과, 토크컨버터에서의 손실이 2.0(%) 열세, 불완전 연소에 의한 손실이 1.66(%) 열세, 엔진 제동효율 측면에서 1.6(%) 우세한 순서로 차량 연비 특성을 결정하는데 기여하였다. 직결영역을 4단 1400(rpm) 이상으로 제한한 경우 토크컨버터에서의 임펠러와 터빈이 거의 직결되지 않았고 주행 시 비직결로 인한 엔진 회전속도가 높게 형성되어 엔진 총 사이클이 증가하여 연료소모가 높게 나타났다. 그리고 높은 엔진 회전 속도는 엔진의 마찰 손실을 추가적으로 가져왔다. 감속 직결제어는 연료소모를 줄이는 동시에 차량 관성에너지를 회생하여 엔진의 회전 속도를 유지하는데 이용되었다. 차량의 실 주행 데이터를 적용하여 2.0L 차량을 모델링하고 FTP-75 모드를 시뮬레이션 한 결과 엔진 회전속도가 1200(rpm)일 때 직결하고 900(rpm)까지 감속직결을 적용할 경우 직결하지 않은 경우보다 6.9(%)의 연비 향상을 얻을 수 있었다. 직결되는 영역을 1200(rpm) 이하로 설정할 때에는 변속 후 가속되는 과도구간이기 때문에 연비 특성이 0.09% 나빠졌다. 따라서 시뮬레이션을 통하여 연비 특성이 좋은 영역을 설정하는 것은 시간과 노력을 줄일 수 있는 효과적인 방법이라 판단된다.
more초록/요약
Torque converter efficiency increases with a speed ratio until it reaches the coupling point. To avoid efficiency drop after the coupling point, the lock-up clutch is usually adopted in modern system. However, the driveability can be also affected by the Lock-up control. Therefore, the lock-up control strategy should be decided in view of vehicle fuel economy and driveability. Experiments are conducted to compare fuel economy of FTP-75 mode on two different lock-up conditions; (A) Lock-up on at engine speed of 1,200(rpm) and above for 3^(rd) & 4^(th) gear, (B) Lock-up on at engine speed of 1400rpm and above for 4^(th) gear only. As a result, case A had better fuel economy about 2.75(%) than case B for FTP-75 mode. The analysis of experimental data, showed that the reason of the fuel economy difference is derived from the reduction of torque converter loss(2.0%), improvement of combustion efficiency(1.7%), improvement of engine brake efficiency(1.6%). The reason are as follows; Engine speed of case B is higher than that of case A and fuel consumption get also larger as total engine cycle increase. In addition, higher engine speed causes additional engine friction loss. Simulation(CRUISE, AVL) study is also carried out in order to estimate the effect of Lock-up control strategy for vehicle fuel economy. The fuel economy simulation result agrees with the measured fuel economy within error of 2(%). The improved Lock-up control strategy is proposed by simulation.
more목차
목차Ⅲ
그림차례ⅴ
표차례Ⅶ
기호설명Ⅷ
1. 서론 = 1
1.1 연구 배경 및 목적 = 1
1.2 연구 내용 = 2
2. 차량 모델링과 연비관련 인자에 대한 모델링 = 4
2.1 차량에 대한 모델링 = 4
2.1.1 엔진부 = 7
2.1.2 동력전달부 = 10
2.2 마찰토크, 질량관성 모멘트 측정을 위한 수식화 = 13
2.2.1 엔진의 총 마찰토크 및 질량관성 모멘트 = 13
2.2.2 동력전달부의 마찰토크 및 질량관성 모멘트 = 14
3. 실험장치 및 방법 = 18
3.1 실험장치 = 18
3.2 실험방법 = 21
4. 직결영역 변화에 따른 연비 기여도 분석 = 24
4.1 직결영역의 구분 = 24
4.2 마찰토크 및 질량관성모멘트의 측정 = 27
4.2.1 엔진부의 총 마찰토크 및 질량관성모멘트 측정 = 27
4.2.2 동력전달부의 마찰토크 및 질량관성모멘트 측정 = 29
4.3 연비 기여도 분석 = 30
4.3.1 엔진마찰 손실 = 32
4.3.2 토크컨버터 손실 = 35
4.4 제어특성 비교 = 37
5. 최적의 직결영역을 찾기 위한 차량 모델링 및 시뮬레이션 = 43
5.1 차량 모델링 = 43
5.2 연비 개선을 위한 최적의 직결영역 설정 = 45
6. 결론 = 49
7. 참고문헌 = 51
ABSTRACT = 52
