공회전 제한장치 부착 차량에서 시동모터 내구수명 향상에 관한 연구

Title
공회전 제한장치 부착 차량에서 시동모터 내구수명 향상에 관한 연구
Authors
이상헌
Keywords
공회전제한장치부착차량에서시동모터내구수명향상에관한연구
Issue Date
2011
Publisher
인하대학교
Abstract
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.
Description
요 약 문 ⅰ Abstract ⅱ 목 차 ⅳ List of Figures ⅵ List of Tables ⅷ 제1장. 서 론 1 1.1 연구배경 1 1.2 연구동향 10 1.2.1 개요 10 1.2.2 자동차 연비 규제 동향 13 1.2.3 국내/외 Stop idling 시스템 동향 13 1.3 연구 목표 16 제2장 연구내용 17 2.1 마모의 정의 17 2.1.1 마모의 정의 17 2.1.2 응착마모의 Holm식 19 2.2 실험 장비 및 실험방법 21 2.2.1 시동모터의 구조 및 작동원리 21 2.2.2 알터네이터의 구조 및 작동원리 23 2.2.3 브러쉬 홀더 스프링 장력 측정 25 2.2.4 기계적 마모 실험 26 2.2.5 전기적 마모 실험 29 2.2.6 공회전 제한장치 특성 실험 32 제3장 실험결과 및 분석 33 3.1. 응착마모의 Holm식 33 3.2 정류자 마모 측정 실험 35 3.3 브러쉬 마모 측정 실험 37 3.4 시동모터 구동특성 38 3.4.1 시동모터의 구간설정 38 3.4.2 시동모터의 구간특성 41 3.5 공회전 제한장치의 구동특성 42 제4장 결 론 44 참고문헌 45
URI
http://dspace.inha.ac.kr/handle/10505/22432
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College of Engineering(공과대학) > Mechanical Engineering(기계공학) > Theses(기계공학 석박사 학위논문)
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