군용차량의 항속거리 향상을 위한 밸브시스템에 관한 연구 : 가솔린엔진차량 중심으로 :A study on the valve system for improving driving distance of military vehicles: focused on gasoline engine vehicle

이형채

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자료유형: 학위논문

저자정보: 이형채 (광운대학교, 광운대학교 대학원)

지도교수: 최용훈

발행연도: 2021

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이용수14

이 논문의 연구 히스토리 (4)

2021

밸브시스템을 이용한 군용차량의 연료효율 향상에 관한 연구

이형채 에너지공학 2021.09 학술저널

군용차량의 항속거리 향상을 위한 밸브시스템에 관한 연구 : 가솔린엔진차량 중심으로

이형채 방위사업학과 2021.01 학위논문

2019

중형전술차량의 항속거리 향상 방안 연구

이형채 에너지공학 2019.03 학술저널

2018

군용 가솔린엔진차량의 주행거리 향상을 위한 밸브시스템 및 제어전략 연구

이형채 한국방위산업학회지 2018.01 학술저널

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현재 군에서는 다양한 차량들을 개발하여 운용하고 있다. 지프, 트럭 등을 기본으로 용도에 따라 다양한 무기체계를 탑재하여 운용하고 있고, 크기, 무게, 작전운용 등을 고려하지 않고 디젤엔진이 탑재된 차량을 주로 사용하고 있다.
최근 자동차 산업계에서는 친환경, 고효율로 여겨지던 디젤엔진차량의 환경·안전 문제가 사회적으로 이슈가 되고 있다. 이런 디젤엔진차량의 사회적 문제를 고려하여 차량가격, 유지비용, 소음 측면에서 유리하고 환경오염물질의 배출이 적은 가솔린엔진차량을 군에서도 운용할 필요가 있다.
이런 관점에서 엔진 배기량, 크기, 무게, 작전운용 목적에 따라 군용차량을 재분류하고, 그 중 가솔린엔진 적용이 가능한 경전술차량을 식별한 후, 경전술차량에 적용이 가능한 가솔린엔진의 특성에 대해 분석하였다.
가솔린엔진은 연료효율 측면에서 상대적으로 디젤엔진에 비해 열세이다.
디젤엔진 대비 효율 측면에서 불리한 가솔린엔진의 연비를 향상시키는 기술을 적용하여 연료소비량을 줄임으로써 효과적으로 작전을 수행하기 위한 장거리 기동성능인 항속거리를 확보는 물론, 유류비도 감소시킬 수 있어 경제적인 측면에서도 유리하다.
본 연구에서는 경전술차량에 적용 될 가솔린엔진에서 연비에 주요하게 영향을 미치는 흡기저항손실에 대해 알아보고, 흡기저항손실을 저감시키는 기술인 가변밸브리프트(Variable Valve Lift)와 비활성실린더(Cylinder De-activation) 기술에 대해 분석하였다.
분석한 기술적 특성을 바탕으로 더 많은 흡기저항손실을 저감시키기 위해 가변밸브리프트와 비활성실린더 기술을 융합한 밸브시스템 및 제어전략을 연구하였다. 연구된 밸브시스템을 검증하기 위해 자동차 동력 시뮬레이션 사용하여 밸브시스템 적용 전, 후의 연료소비량 변화에 대해 도출한 결과, 밸브시스템 적용 시 7.47%의 연료효율이 향상되는 것을 확인하였다.
향후에는 본 연구의 결과물인 밸브시스템을 실제 차량에 장착하여 연료효율 향상정도를 확인할 필요가 있으며, 다양한 엔진 배기량에도 적용하여 연구할 필요가 있다.

Currently, the military has developed and operated a variety of vehicles. Jeeps and trucks are operated with various weapon systems depending on their use, and vehicles equipped with diesel engines are mainly used without considering size, weight, and operational purposes.
Recently, environmental and safety issues of diesel engine vehicles, which were considered eco-friendly and highly efficient in the automotive industry, have become a social issue.
Considering the social problems of diesel engine vehicles, the military also needs to operate gasoline engine vehicles that are advantageous in terms of vehicle prices, maintenance costs, and noise and emit less environmental pollutants. From this point of view, military vehicles were reclassified according to engine volume, size, weight, and operational purposes, and the light tactical vehicle were identified, and the characteristics of gasoline engines applicable to the light tactical vehicle were analyzed.
Gasoline engines are relatively inferior to diesel engines in terms of fuel efficiency. It is economically advantageous as it can reduce fuel consumption by applying technology that improves fuel efficiency compared to diesel engines to secure long-distance maneuvering performance and reduce fuel costs.
In this study, we explored the major fuel efficiency impact on gasoline engines to be applied to the light tactical vehicle, and analyzed the technologies of Variable Valve Lift and Cylinder De-Activation, which reduce intake resistance losses. Based on the analyzed technical characteristics, we studied valve systems and control strategies combining Variable Valve Lift and Cylinder De-activation techniques to reduce more intake resistance losses.
To verify the studied valve system, the automotive power simulation were used to derive changes in fuel consumption before and after valve system application, confirming an improvement of 7.47% in fuel efficiency with valve system application.
In the future, the valve system, which is the result of this study, needs to be installed in actual vehicles to check the level of fuel efficiency improvement, and it needs to be applied to various engine volume.

1장 서 론 1
1.1절 연구배경 1
1.2절 연구동향 5
1.3절 연구목적 및 방법 8
2장 군용차량 10
2.1절 군에서의 차량 운용실태 10
2.1.1항 군용차량의 기술적 한계 12
2.1.2항 군용차량의 주요 요구 성능 13
2.2절 자동차 산업계의 차량분류 17
2.3절 작전운용목적에 따른 군용차량 분류 21
2.4절 경전술차량 25
3장 연비기여도 분석 27
3.1절 가솔린엔진과 디젤엔진의 비교 27
3.2절 기술동향 32
3.3절 가솔린엔진차량의 연비기여도 35
4장 연료효율 향상 방안 연구 37
4.1절 흡기저항손실 37
4.2절 가변밸브리프트 39
4.3절 비활성실린더 41
4.4절 흡기정항손실 저감 방안 연구 43
4.4.1항 밸브제어 시스템 43
4.4.2항 밸브제어 전략 53
5장 항속거리 향상 기여도 도출 55
5.1절 시뮬레이션 수행 55
5.2절 시뮬레이션 결과 72
6장 결 론 85
6.1절 연구결과 요약 85
6.2절 연구의 한계 및 향후 발전 방향 86
참고 문헌 87

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