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보고서 상세정보

Tier4 대응 Non-Road 50kW급 디젤엔진 개발
Non-Road 50kW Diesel Engine Development for Tier4

  • 사업명

    부품소재산업경쟁력향상(부품소재기술개발)

  • 과제명

    Tier4 대응 Non-Road 50kW급 디젤엔진 개발

  • 주관연구기관

    (주)대동공업

  • 연구책임자

    황자룡

  • 참여연구자

    이종순  

  • 보고서유형

    최종보고서

  • 발행국가

    대한민국

  • 언어

    한국어

  • 발행년월

    2009-12

  • 과제시작년도

    2009

  • 주관부처

    지식경제부

  • 사업 관리 기관

    한국산업기술평가관리원

  • 등록번호

    TRKO201000008837

  • 과제고유번호

    1415105065

  • 키워드

    50kW급.디젤엔진.연소 성능 최적화.배기가스 규제.커먼레일.배기정화장치.고강도 피스톤.

  • DB 구축일자

    2013-04-18

  • 초록 


    ...


    가. 관련 특허 조사 및 Layout 설정
    1) 선진업체 Benchmarking 및 목표 성능 예측
    가) 기 개발된 요소부품에 대한 시장 경향을 분석하고, 엔진 본체 개발에 적용
    2) 회피설계 및 방어특허 출원을 위...

    가. 관련 특허 조사 및 Layout 설정
    1) 선진업체 Benchmarking 및 목표 성능 예측
    가) 기 개발된 요소부품에 대한 시장 경향을 분석하고, 엔진 본체 개발에 적용
    2) 회피설계 및 방어특허 출원을 위한 특허 조사
    가) 선행 업체와의 특허 및 지적재산권에 대한 분쟁이 우려되는 형상의 경우 사전회피 설계로 개선 적용.
    3) Tier4 대응 Non-Road 50kW급 디젤엔진 Layout 설정
    가) 중소형 엔진의 장점을 살릴 수 있는 Compact 설계
    나) Tier3 엔진과의 호환성 유지를 위해 탑재부에 대한 기본 레이아웃 유지하여 시장 접근성 강화
    나. 목표 성능 만족을 위한 Concept 설계 및 해석 수행
    1) 3D CAE 해석을 이용하여 Emission 만족을 위한 개발 방향 선정
    가) 3D data를 이용한 CFD 해석으로 16MPa의 연소압에 견딜 수 있는 본체구조
    나) 열적 부하에 대한 Thermal Analysis 수행하여 필요부 냉각 성능 보완
    2) 1D-열역학 해석 Simulation을 통한 Concept 설계
    가) 목표 성능 달성을 위한 목표 공기량 및 T/C, EGR율에 목표치 설정
    3) 실린더블록/헤드용 고강도 주조합금 및 피스톤용 고강도 알루미늄합금 소재 개발
    4) 탑재 Vehicle의 장착 공간을 고려한 EGR & DPF Ass'y Layout 설정
    가) 컴팩트 설계 수행으로 탑재 호환성 및 간결한 레이아웃 형성
    다. 고압 분사장치의 인젝터 분무 특성 Simulation 분석
    1) 단품 테스트 및 해석 수행하여 사전 조건 검토
    라. 단품 평가용 부품 개발 및 Rig 테스트용 시험장비 구축


  • 목차(Contents) 

    1. 보고서초록 ... 1
    2. 목차 ... 3
    3. I. 총괄과제 ... 9
    4. 제1장 서 론 ... 9
    5. 제1절 기술개발대상 부품·소재 ... 9
    6. 1. 부품·소재의 형상 및 명칭 ... 9
    7. 2. 부품·소재의 기능 ... 10
    8. 3. 부품·소재의 핵심기술 ...
    1. 보고서초록 ... 1
    2. 목차 ... 3
    3. I. 총괄과제 ... 9
    4. 제1장 서 론 ... 9
    5. 제1절 기술개발대상 부품·소재 ... 9
    6. 1. 부품·소재의 형상 및 명칭 ... 9
    7. 2. 부품·소재의 기능 ... 10
    8. 3. 부품·소재의 핵심기술 및 요소 기술 ... 10
    9. 4. 국내·외 제품·기술 및 시장 현황 ... 11
    10. 제2절 기술 개발 목표 ... 13
    11. 제3절 기술 개발 내용 ... 13
    12. 1. 관련 특허 조사 및 Layout 설정 ... 13
    13. 가. 선진업체 Benchmarking 및 목표 성능 예측 ... 13
    14. 나. 회피설계 및 방어특허 출원을 위한 특허 조사 ... 13
    15. 다. Tier4 대응 Non-Road 50kW급 디젤엔진 Layout 설정 ... 13
    16. 2. 목표 성능 만족을 위한 Concept 설계 및 해석 수행 ... 13
    17. 가. 3D CAE 해석을 이용하여 Emission 만족을 위한 개발 방향 선정 ... 13
    18. 나. 1D-열역학 해석 Simulation을 통한 Concept 설계 ... 13
    19. 다. 실린더블록/헤드용 고강도 주조합금 및 피스톤용 알루미늄합금 소재 개발 ... 13
    20. 라. 탑재 Vehicle의 장착 공간을 고려한 EGR & DPF Ass ... 13
    21. 3. 고압 분사장치의 인젝터 분무 특성 Simulation 분석 ... 13
    22. 4. 단품 평가용 부품 개발 및 Rig 테스트용 시험장비 구축 ... 13
    23. 제2장 본론 ... 14
    24. 제1절 기술개발의 목표 및 내용 ... 14
    25. 1. 기술 개발의 목표 달성 여부 ... 14
    26. 2. 기술 개발의 내용 수행 실적 ... 15
    27. 3. 기술적 해결 방법 수행실적 ... 19
    28. 4. 기술개발의 내용에 대한 보호대책 수행실적 ... 19
    29. 5. 수요기업과의 협력 방안 수행실적 ... 19
    30. 6. 수행주체별 협력 수행실적 ... 20
    31. 7. 수행 주체별 인력 및 연구기자재?시설의 투입 실적 ... 21
    32. 제2절 기술개발 추진 일정 준수 여부 ... 27
    33. 제3장 결 론 ... 28
    34. II. 세부과제 ... 29
    35. II-1. 제1세부과제 ... 29
    36. 제1장 서 론 ... 29
    37. 제1절 기술개발대상 부품·소재 ... 29
    38. 1. 부품·소재의 형상 및 명칭 ... 29
    39. 2. 부품·소재의 기능 ... 31
    40. 제2절 기술 개발 목표 ... 33
    41. 제3절 기술 개발 내용 ... 33
    42. 1. 대동공업(주) ... 33
    43. 2. 한양대학교 ... 34
    44. 제2장 본 론 ... 37
    45. 제1절 기술개발의 목표 및 내용 ... 37
    46. 1. 기술 개발의 목표 달성 여부 ... 37
    47. 2. 기술 개발의 내용 수행 실적 ... 37
    48. 3. 기술적 해결 방법 수행실적 ... 39
    49. 4. 기술개발의 내용에 대한 보호대책 수행실적 ... 39
    50. 5. 수요기업과의 협력 방안 수행실적 ... 39
    51. 제2절 수행 주체별 담당 내용 및 협력 ... 40
    52. 1. 수행 주체별 담당 내용 수행 실적 ... 40
    53. 가. 대동공업(주) ... 40
    54. 1) 선진 Model 선행 조사와 시장현황 및 부품 공급 업체 조사 ... 40
    55. 2) 기본 Layout 설계 및 3D 모델 CAE Simulation ... 41
    56. 3) 통합제어를 위한 제어인자 설정 ... 44
    57. 4). 연료분사계 특성 분석 ... 54
    58. 나. 한양대학교 ... 62
    59. 1) 디젤엔진의 흡기 유동 및 분무, 연소, 배기특성 분석을 위한 수치해석 모델 ... 62
    60. 2) 디젤엔진의 유동해석 결과 ... 66
    61. 3) 정상유동 시험장치 ... 72
    62. 4) 분무 가시화 장치 ... 74
    63. 다. LS엠트론 ... 75
    64. 1) 선행 기술 조사 및 배기 규제 동향 분석 ... 75
    65. 2) 실차 조건 평가 항목 및 기준안 설정 ... 86
    66. 3) 시험방법 결정 ... 88
    67. 제3장 결 론 ... 90
    68. II-2. 제2세부과제 ... 91
    69. 제1장 서 론 ... 91
    70. 제1절 기술개발대상 부품·소재 ... 91
    71. 1. 부품·소재의 형상 및 명칭 ... 91
    72. 2. 부품·소재의 기능 ... 92
    73. 3. 부품·소재의 핵심기술 및 요소 기술 ... 93
    74. 4. 국내·외 제품·기술 및 시장 현황 ... 94
    75. 제2절 기술 개발 목표 ... 96
    76. 제3절 기술 개발 내용 ... 96
    77. 1. 대동금속(주) ... 96
    78. 2. 동양피스톤(주) ... 97
    79. 3. 엘링크링거코리아(주) ... 99
    80. 제2장 본 론 ... 100
    81. 제1절 기술개발의 목표 및 내용 ... 100
    82. 1. 기술 개발의 목표 달성 여부 ... 100
    83. 2. 기술 개발의 내용 수행 실적 ... 100
    84. 3. 기술적 해결 방법 수행실적 ... 100
    85. 4. 기술개발의 내용에 대한 보호대책 수행실적 ... 101
    86. 5. 수요기업과의 협력 방안 수행실적 ... 101
    87. 제2절 수행 주체별 담당 내용 및 협력 ... 102
    88. 1. 수행 주체별 담당 내용 수행 실적 ... 102
    89. 가. 대동금속(주) ... 102
    90. 1) 선진 Model 엔진에 대한 선행기술 검토 및 특허조사 ... 102
    91. 2) 목표성능 예측을 통한 엔진 본체의 Concept 설계 및 해석 수행 ... 105
    92. 3) 실린더블록/헤드용 고강도 주조합금 개발 ... 107
    93. 나. 동양피스톤(주) ... 108
    94. 1) Non-Road 디젤 엔진용 피스톤 설계 ... 108
    95. 2) 피스톤 해석결과 ... 113
    96. 3) 고강도 알루미늄합금개발 ... 120
    97. 4) 고강도 피스톤 공정조건 설정 및 시작품제작 ... 125
    98. 다. 엘링크링거코리아(주) ... 140
    99. 1) 실린더헤드 가스켓 기술동향 및 설계사양 조사 ... 140
    100. 2) Cyl. Head Gasket 선진국 양산/개발 제품의 최신 설계사양 조사 ... 141
    101. 3) Cyl. Head Gasket 설계사양 선정 ... 144
    102. 4) Cyl. Head Gasket 실험장비 구축 ... 150
    103. II-3. 제3세부과제 ... 151
    104. 제1장 서 론 ... 151
    105. 제1절 기술개발대상 부품·소재 ... 151
    106. 1. 부품·소재의 형상 및 명칭 ... 151
    107. 2. 부품·소재의 기능 ... 152
    108. 3. 부품·소재의 핵심기술 및 요소 기술 ... 154
    109. 가. DOC-DPF 시스템 개발 ... 155
    110. 1) 촉매 및 담체사양 결정 ... 155
    111. 2) 강제재생 로직구현 ... 155
    112. 나. EGR 시스템 개발 ... 155
    113. 다. CCRT 캐닝 개발 ... 155
    114. 1) MAT ... 155
    115. 2) Canning 기술 ... 156
    116. 3) BAFFLE 장착 ... 156
    117. 4. 국내·외 제품·기술 및 시장 현황 ... 157
    118. 제2절 기술 개발 목표 ... 158
    119. 제3절 기술 개발 내용 ... 158
    120. 1. (주)블루플래닛 ... 158
    121. 2. (주)TESK ... 160
    122. 3. 자동차부품연구원 ... 161
    123. 4. (주)국제종합기계 ... 163
    124. 제2장 본 론 ... 164
    125. 제1절 기술개발의 목표 및 내용 ... 164
    126. 1. 기술 개발의 목표 달성 여부 ... 164
    127. 2. 기술 개발의 내용 수행 실적 ... 165
    128. 3. 기술적 해결 방법 수행실적 ... 168
    129. 4. 기술개발의 내용에 대한 보호대책 수행실적 ... 168
    130. 5. 수요기업과의 협력 방안 수행실적 ... 168
    131. 제2절 수행 주체별 담당 내용 및 협력 ... 169
    132. 1. 수행 주체별 담당 내용 수행 실적 ... 169
    133. 가. (주)블루플래닛 ... 169
    134. 1) 배기정화장치의 특허조사, 분석을 통하여 Layout 설정 ... 169
    135. 2) 엔진부하 및 RPM별 배기가스, 압력, 배기온도, 특성분석 ... 177
    136. 3) Non-Road 50kW급 차량의 배기가스 온도조건 예측 ... 181
    137. 4) 측정된 O2 농도 값을 이용하여 RPM vs Load에 따른 배기온도 및 NOx 농도에 대한 분포특성 확인 ... 182
    138. 5) Non-Road 50kW급 Vehicle의 운행특성상 Full load에서 Idle 조건으로 급변하는 경우에 나타날 수 있는 비정상 연소조건 특성 확인 ... 183
    139. 6) Non-Road 50kW급 Vehicle의 배기온도 및 농도의 분포특성을 파악하여 이를 기초로 비정상 연소조건 모사 ... 184
    140. 7) 좁은 엔진룸 형상으로 인한 제약조건들을 반영시킨 DOC 및 DPF시스템 사이즈 및 성능을 최적화 시킬 수 있는Package Layout 설계 (선진 Maker의 DPF Ass ... 185
    141. 8) 배기 유량, 온도, Emission, DPF, 시스템 평가 등이 가능한 Rig 구성 ... 186
    142. 나. 자동차부품연구원 ... 187
    143. 1) EGR 시스템 및 단품 평가를 위한 Test Rig 구성 ... 187
    144. 2) EGR Valve 및 EGR 시스템 가속 내구를 위한 단품 평가 ... 195
    145. 3) 엔진 시스템 구성을 통한 초기 Emission 파악 ... 196
    146. 다. (주)TESK ... 198
    147. 1) 특허회피설계 ... 198
    148. 2) 탑재 Vehicle의 장착공간을 고려한 DPF Ass ... 199
    149. 3) 구조해석 및 진동해석을 통한 구조 안정성 확보 ... 203
  • 참고문헌

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