직렬형 하이브리드시스템을 적용한 바이모달트램의 엔진룸 열유동해석

초록

바이모달 차량용 엔진(CNG)이 정상 운전하는 상태에서 팬에 의하여 외기에서 흡입된 냉각공기의 흐름을 따라 라디에이터, 발전기 냉각장치, 중간냉각기 등, 차량 운전 중 발생한 열을 제거하는 냉각장치에서 가열된 공기가 엔진룸 내부로 공급됨에 따라 엔진룸 내부의 공기 유동 및 온도 분포를 파악함으로써 엔진룸 내부의 열적 안정성을 파악하고자 하였다. 일반적으로 엔진룸 내부에는 엔진의 적정온도 유지를 위한 냉각, 과급장치에 서 공기의 냉각 등 각종 발열체의 냉각과정에서 가열된 열을 제거할 목적으로 방열기를 설치하고 팬에 의한 강제대류 방법에 의하여 열을 대기로 소산하게 되며 이 때 각종 방열기는 공기 흡입구측에 설치되기 때문에 방열기에서 소산된 열은 엔진룸 내부로 유입되게 된다. 이 공기는 엔진룸 내부의 각종 부속장치의 외부를 통과한 후 배기되며 본 연구의 대상인 바이모달 차량용 엔진룸의 경우에 냉각공기는 머플러 등을 통과한 후 외기로 방출되도록 설계되어 있으며 일부 공기는 엔진룸과 그 하부에 설치된 배터리 모듈 함 외부로 유동하도록 되어 있다. 그런데 유동 구조는 배출구의 배치 구조에 따라 공기의 흐름이 달라지기 때문에 엔진룸 내부의 온도분포에 영향을 미치며 또한 엔진과 머플러 등을 통과하며 가열된 공기는 차체의 열적 영향, 배터리 함에 설치된 배터리 셀의 열적 안정성 및 기타 전장품에 과열에 의한 문제를 발생시킬 수 있다. 따라서 본 연구에서는 먼저 팬에 의하여 흡입된 공기가 엔진룸을 통과한 후 배출되는 배출구 위치에 따른 공기의 엔진룸 내부의 유동 특성을 전산 수치해석법 으로 파악하였다. 또한 개발중인 실제의 엔진룸 및 그 하부 배터리 모듈 함을 포함하는 구조와 이를 포함하는 차량 외장을 해석영역 으로 파악하고 전산 유동 및 열적 해석을 수행하여 엔진룸 및 배터리 모듈을 포함하는 그 하부에서의 유동 특성 및 온도 분포를 파악함으로써 엔진룸 및 관련 구성 요소의 열적 안정성을 예측하 고자 하였다.