엑스커베이터 요소별 연비 기여도 분석을 위한 에너지 흐름 모델링
Research on energy flow modeling for analyzing fuel economy of excavator
- 주제(키워드) 엑스커베이터 , 에너지 흐름 모델링 , 시험 분석 방법론 , 연비분석
- 발행기관 아주대학교
- 지도교수 박진일
- 발행년도 2015
- 학위수여년월 2015. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 기계공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/ajou/000000019184
- 본문언어 한국어
- 저작권 아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록/요약
대기 환경 보존을 위해 세계적으로 환경 규제를 더욱 강화하고 있는 추세이다. 하지만 이러한 규제는 수송분야의 경우 자동차에 대해서 한정적으로 적용되고 있었다. 그리고 그 중 건설기계의 경우 우리나라에서 6종만이 그 대상이었다. 이에 환경부는 다가오는 2015년 1월 부터는 기존에 배출허용기준에 포함되지 않았던 나머지 24종을 관리 대상에 포함한다는 ‘대기환경보전법 시행규칙’을 최근 개정, 공포하였다. 이에 따라 건설기계 대기오염물질 관리가 대폭 강화될 예정이다. 지금 현행 미국 EPA(미국환경부)의 TIer-3 기준에서 Tier-4 기준으로 상향 적용될 예정이다. 이러한 추세에 따라 건설기계 역시 연비를 개선해야할 필요성이 있다. 이를 위해 아직까지 연비와 관련된 연구가 진행되지 않은 엑스커베이터의 연비분석과 그 방법론이 확립 되어야 필요가 있다. 기존에 엑스커베이터의 경우 엔진 차원의 규제만 존재하며 NRTC라는 싸이클로 배기가스 규제를 한다. 하지만 실차 상태에서의 연비 규제와 모드는 없으며 각 제작사별 자체적 시험 모드만 존재할 뿐이다. 이에 따라 경쟁업체간 비교가 어려우며 어느 부분에 있어 우위를 가지고 있는 파악하기 힘든 상황이다. 이에 모드를 분석하여 엑스커베이터 간 요소항목별 비교가 필수적이다. 이번 연구는 엑스커베이터의 요소별 연비 분석을 위한 에너지 흐름 모델링, 시험 방법론 구성과 실차 시험을 진행 하였으며 그에 따른 분석 방법 제시한다. 그리고 동작별 특성 및 분석 방법을 제시하여 실차 기반의 연비 분석 방법에 대해 정립하였다. 나아가 AMESim을 이용한 시뮬레이션 모델링 구축을 위한 기반 모델링을 제시 하였다.
more초록/요약
Increasingly, governments tend to reinforce environment regulation in today’s world. The regulation, however, has only applied to automobiles limitedly in terms of transportation system. The Ministry of Environment has recently revised and promulgated ‘Clean Air Conservation Act Enforcement Regulations’ to bring the rest 24 objects under control, which were not included in the existing Effluent Quality Standard, and it will be effective from January, 2015. Therefore, the regulation will be drastically intensified for air contaminant from construction machineries. The standard will be elevated from Tier-3 to Tier-4 based on current US EPA(Environmental Protection Agency) system. Under the circumstances, it seems that it is required to improve fuel efficiency for construction equipment as well. Thus, it is necessary to establish methodology for fuel efficiency analysis of excavator, because the study has not been undertaken in regard of it. Currently, the regulation for excavator is only applied to engine with NRTC cycle to control exhaust. There is not fuel efficiency regulation and mode for fully assembled vehicles but only self-test mode by each production company. Therefore, it is difficult to compare competition companies and distinguish superiority in various aspects. Thus, it is essential to analysis mode to compare among itemized elements of each excavator. This study is suggesting analysis technique based on energy-flow modeling for itemized fuel efficiency analysis of excavator, test methodology composition, and execution of tests on fully assembled vehicles. In addition, it has established fuel efficiency analysis methodology for fully assembled machineries by presenting analyze method for motional characteristics. Furthermore, it has suggested base modeling for building simulation modeling with AMESim.
more목차
1. 서론 1
1.1 연구 배경 및 목적 1
1.2 연구 내용 2
2. 엑스커베이터 에너지 흐름 모델링 3
2.1 엑스커베이터 각 부 연결 3
2.2 엑스커베이터 에너지 흐름 4
3. 실험 장치 및 방법 7
3.1 실험 장치 구성 7
3.1.1 엔진 냉각 팬 단품 리그 구성 7
3.1.2 작동유 냉각 팬 실험 구성 8
3.1.3 엑스커베이터 유압 에너지 흐름 분석 실험 장치 9
3.2 실험 방법 13
3.2.1 작동유 냉각 팬 실차 상태 실험 13
3.2.2 엔진 효율 선행 실험 14
3.2.3 펌프 효율 선행실험 16
4. 실험 결과 19
4.1 엔진 냉각 팬 측정 결과 19
4.2 작동유 냉각 팬 측정 결과 20
5. 시뮬레이션 구성 22
5.1 AMESim 모델 구성 22
5.1.1 펌프(Pump) 22
5.1.2 메인컨트롤밸브(MCV) 23
5.1.3 어태치먼트(Attachment) 24
5.2 Simulink 모델 구성 27
5.3 시뮬레이션 결과 28
5.3.1 AMESim 시뮬레이션 결과 28
5.3.2 Simulink 시뮬레이션 결과 29
제 6 장 결론 31
제 7 장 참고 문헌 33
ABSTRACT 34
