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논문명/저자명
공회전 제한장치 부착 차량에서 시동모터 내구수명 향상에 관한 연구 [전자자료] = Study of useful life enhancement for starting motor in vehicles with idling stop device / 이상헌 인기도
발행사항
인천 : 인하대학교 대학원, 2011.2
청구기호
전자형태로만 열람 가능함
형태사항
1 온라인자료 : PDF
자료실
전자자료
제어번호
KDMT1201132546
주기사항
학위논문(석사) -- 인하대학교 대학원, 기계공학과 열및유체전공, 2011.2. 지도교수: 이대엽
원문

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표제지

요약문

Abstract

목차

제1장. 서론 12

1.1. 연구배경 12

1.2. 연구 동향 21

1.2.1. 개요 21

1.2.2. 자동차 연비 규제 동향 24

1.2.3. 국내/외 Stop idling 시스템 동향 24

1.3. 연구 목표 27

제2장 연구내용 28

2.1. 마모의 정의 28

2.1.1. 마모의 정의 28

2.1.2. 응착마모의 Holm식 30

2.2. 실험 장비 및 실험방법 32

2.2.1. 시동모터의 구조 및 작동원리 32

2.2.2. 알터네이터의 구조 및 작동원리 34

2.2.3. 브러쉬홀더 스프링 장력 측정 36

2.2.4. 기계적 마모 실험 37

2.2.5. 전기적 마모 실험 40

2.2.6. 공회전 제한장치 특성 실험 43

제3장 실험결과 및 분석 44

3.1. 응착마모의 Holm식 44

3.2. 정류자 마모 측정 실험 46

3.3. 브러쉬 마모 측정 실험 48

3.4. 시동모터 구동특성 49

3.4.1. 시동모터의 구간설정 49

3.4.2. 시동모터의 구간특성 52

3.5. 공회전 제한장치의 구동특성 53

제4장 결론 55

참고문헌 56

Table. 1-1. CO₂ displacement position 13

Table. 1-2. Fuel CO₂emission 15

Table. 1-3. Vehicle CO₂emission 16

Table. 1-4. Policy for reduction of standby 17

Table. 1-5. Fuel Consumption Ratio in Vehicle (idle) 18

Table. 1-6. Reduction Ratio of idle 18

Table. 1-7. Environmental Law of idle 21

Table. 1-8. Market Development of stop Idling system (accessories and vehicle) 25

Table. 1-9. Current Situation of stop Idling 26

Table. 2-1. Maintenance standards 34

Table. 2-2. Motor specifications 38

Table. 2-3. Experimental parameter 39

Table. 2-4. Power supply specifications 41

Table. 2-5. Engine start detection method 43

Fig. 1-1. CO₂displacement 13

Fig. 1-2. Sectoral energy consumption (KAMA, 2008) 14

Fig. 1-3. Stop Idling system 19

Fig. 1-4. Stop Idling Process 22

Fig. 1-5. Stop Idling Campaign 22

Fig. 1-6. Idle rate varied by test vehicle 23

Fig. 2-1. Schematic diagram of adhesive wear 28

Fig. 2-2. adhesive wear volume 30

Fig. 2-3. Start motor system 32

Fig. 2-4. Work order of start motor 33

Fig. 2-5. Alternator system 34

Fig. 2-6. Work order of Alternator 35

Fig. 2-7. Brush holder system 36

Fig. 2-8. Measurement of spring load 36

Fig. 2-9. Schematic diagram of Mechanical wear test (Mechanical wear) 37

Fig. 2-10. Motor and controller system 37

Fig. 2-11. Mechanical wear system 38

Fig. 2-12. Counter system 39

Fig. 2-13. Schematic diagram of brush wear test (Mechanical and Electrical wear) 40

Fig. 2-14. Counter and on/off control system 40

Fig. 2-15. Brush holder case 41

Fig. 2-16. Electrical wear system (rpm measurement) 42

Fig. 2-17. Current measuring 42

Fig. 2-18. Idle-stop device 43

Fig. 3-1. Spring tension varied by brush wear length 44

Fig. 3-2. Constant number variation varied by spring tension 45

Fig. 3-3. Wear length variation varied by using the distance 46

Fig. 3-4. Start motor commutator wear rate varied by each Conditions(Mechanical, 12V, 24V) 47

Fig. 3-5. Brush wear variation varied by using the distance (Conditions of Table. 2-3) 48

Fig. 3-6. Start motor RPM, Voltage, Current output varied by 1st startup 51

Fig. 3-7. Start motor brush wear rate varied by each conditions (Constant, Acceleration and Deceleration) 52

Fig. 3-8. Alternator, start motor, battery out put varied by 1st startup (by Idle-stop device) 54

초록보기 더보기

최근 자동차업계에서는 연비 규제에 대응하기 위해 고연비, 저탄소 차량을 보급하기 위하여 그린 카 개발에 전력을 다하고 있으며 그린 카를 위한 다양한 기술 중에 한가지인 공회전 제한장치 장착의 기술의 인기가 급상승 중에 있다. 공회전 제한장치는 신차와 운행차 모두 적용할 수 있는 기술이며 적용 기술이 간단하며 다른 기술에 비하여 경제적이다. 이렇게 공회전 제한장치 장착이 활성화가 될 경우 장착차량에서는 이동 간에 엔진 시동 횟수가 증가하게 되고 시동장치인 시동모터의 수명이 줄어들게 되어 수명에 관련된 인자들을 알아보고 수명연장을 위한 연구가 필요하다.

공회전 제한장치 부착자량은 공회전 제한장치를 장착하지 않은 차량보다 시동모터의 수명이 약 1/3가량 줄어들게 된다. 시동모터의 수명에 관련된 부품에는 정류자와 브러쉬가 있으며 정류자와 브러쉬의 수명은 두 접합부의 마모와 깊은 관계가 있다. 마모는 전기적, 기계적, 아크에 의한 마모로 구분되지만, 본 연구에서는 아크에 의한 마모도 전기적 마모에 포함하였다. 기계적마모 측정 실험은 정류자를 AC모터와 타이밍벨트를 이용하여 회전시켜 1회 가동시간을 2시간 연속 구동 실험과 3초 간헐구동 실험을 통하여 마모길이를 측정 후 계산하여 가감속구간과 등속구간의 마모량을 계산할 수 있었으며, 전기적 마모실험의 경우는 완성품 시동모터에 12V와 24V의 전압을 직접 인가하여 구동시켜 앞선 실험과 같이 1회 가동시간의 차이를 두어 전압별 가감속구간과 등속구간의 마모량을 계산하여 기계적 마모량의 차이를 통해 구간별 전기적 마모량을 계산할 수 있었다. 정류자와 브러쉬의 총 마모량을 살펴본 결과 같은 실험 거리동안의 마모량이 정류자의 경우는 한계수명에 약 20% 진행되었으며 브러쉬의 경우는 한계수명에 약 35%에 진행됨에 따라 브러쉬가 정류보다 시동모터 한계수명에 더 중요한 인자임을 확인할 수 있었다. 한편 정류자의 경우 12V와 24V의 마모율을 볼 때 마모량이 큰 차이가 나지 않는 특이점도 발견 할 수 있었다. 공회전 제한 장치를 이용하여 재시동을 할 경우 시동모터에 전류를 끊는 시점이 알터네이터의 L단자에 적정 전압 출력 값을 낼 때 이므로 불필요한 시동유지 구간이 존재하게 되는데 앞선 실험을 통해 정속구간의 가동시간을 줄임으로써 시동모터의 수명 향상에 기여함을 확인할 수 있었다.

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