병렬형 디젤 하이브리드 자동차의 엔진 성능 개선에 관한 연구

Abstract

최근 세계 자동차 산업은 연비와 배기 규제에 만족하기 위해 하이브리드 전기자동차의 개발을 서두르고 있다. 하이브리드 전기자동차는 두 가지의 동력원으로 이뤄진 시스템으로 일반적으로 내연기관과 전기모터를 사용한다. 하이브리드 전기자동차는 전기모터의 도움으로 효율이 높은 곳에서 엔진이 운전하도록 하여 연비의 개선효과와 배기가스를 줄여주는 장점을 가진다. 특히, 디젤엔진은 가솔린엔진에 비하여 더 효율적이기 때문에 연료소비가 더 적은 장점을 가진다. 또한 이산화탄소가 더 적게 나오는 장점도 가진다. 따라서 디젤엔진을 사용한 하이브리드 전기자동차에 대한 연구가 많이 이뤄지고 있다. 디젤 엔진은 연비 향상 효과와 배기가스 배출물을 줄이기위한 노력의 일환으로 고압분사 및 터보과급 시스템을 사용하고 있다. 이러한 시스템은 최근 디젤 엔진의 연비 향상 및 배출물 저감으로 많이 쓰이고 있는 상태이다. 따라서 본 연구에서는 일반적인 디젤 자동차와 병렬형 디젤 하이브리드 전기자동차 및 고압분사와 터보과급으로 향상된 디젤 엔진을 사용하는 향상된 병렬형 디젤 하이브리드 전기자동차를 구성하고 최적화하여 연비, 성능, 배기가스 배출물에 대해 해석하여 비교하였다. 2.7리터 디젤 엔진을 해석하기 위해 WAVE라는 1차원 엔진 유동해석프로그램을 사용하였으며, 차량을 구성하고 해석하기 위해 ADVISOR라는 차량 해석프로그램을 사용하였다. 구성한 병렬형 디젤 하이브리드 전기자동차는 일반 디젤 차량에 비해 연비가 약 34~71% 향상되는 것을 확인할 수 있었으며, 가속성능도 향상된 것을 확인할 수 있었다. 향상된 디젤엔진의 병렬형 하이브리드 전기자동차는 일반 디젤 하이브리드 전기자동차에 비해 약 0.5~3%의 연비향상 효과를 확인할 수 있었다. 그리고 에너지 손실에 있어서는 디젤 하이브리드 전기자동차가 일반 디젤 차량에 비해 약 23~28%가 더 적은 것을 확인할 수 있었다.