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반 쐐기형 연소실을 채택한 SI 기관에서 포트형상이 정상유동 특성에 미치는 영향 (3)
현지혜(Jihye Hyun),엄인용(Inyong Ohm) 대한기계학회 2018 大韓機械學會論文集B Vol.42 No.10
본 논문은 반 쐐기형 연소실에서 포트형상에 따른 정상유동 특성을 비교한 연구의 세 번째로 충격식 스월 측정기와 입자영상 유속계의 평가를 비교한 것이다. 이를 위해 반 쐐기형 연소실에 직선형 포트와 나선형 포트를 적용하여 충격식 스월 측정기(ISM)와 입자영상유속계(PIV)로 측정위치를 헤드 밑면부터 하류로 보어의 1,75배 위치 즉 1.75B부터 6배 위치 즉 6.00B까지 변경하면서 스월을 평가하였다. 두 개의 평가를 비교한 결과 ISM의 평가가 PIV 평가보다 높으며, ISM 평가는 포트의 형상과 무관하게 평가위치가 하류로 갈수록 감소하며 나선형 포트의 감소가 직선형 보다 크고, PIV 평가도 포트의 형상과 무관하게 3.00B까지 소폭 증가하다 다시 감소한다. 그러나 평가위치가 하류로 갈수록 ISM 평가는 크게 감소하지만 PIV 평가의 감소는 상대적으로 적어 두 평가의 차이가 감소한다. ISM 평가에서 평가위치에 따른 스월의 대폭적인 감소는 벽면 마찰의 증가와 함께 ISM 평가의 가정에 의한 상류에서의 과대평가가 유동 전개에 의해 하류에서 해소되기 때문이다. 이러한 정상유동 특성과 실물기관의 유동을 동시에 고려할 때 일관된 평가를 위해서는 5.00~6.00B 정도의 위치가 적당하다. This paper reports on the third study worldwide on the steady flow characteristics considering the port shape in an SI engine with a semi-wedge combustion chamber. The evaluation methods of the impulse swirl meter (ISM) and the particle image velocimetry (PIV) are compared. A straight port and a helical port were applied to the combustion chamber and the swirl was evaluated with ISM and PIV from 1.75B, (1.75 times the bore position apart from the bottom of head), to 6.00B positions. The comparison showed that the ISM evaluation was higher than the PIV, and the ISM evaluation decreases as the measuring position shifts downstream regardless of the shape of the port. The decrease in the helical port was larger than that of the straight one. PIV evaluation also slightly increases to 3.00B regardless of port shape, and then decreases. However, as the evaluation position shifts downstream, the ISM assessment is significantly reduced though the decrease in the PIV assessment is relatively small, thereby reducing the difference between the two assessments. The significant reduction in swirl according to the assessment location in the ISM method is due to the increase in wall friction and the overestimation due to the assumption of the ISM evaluation in the upstream being resolved downstream by the flow development. When considering the steady flow characteristics and the flow of the actual engine at the same time, the position of 5.00–6.00B is suitable for consistent evaluation.