Engine cooling system is emphasized with recent engine development trends, down sizing and high performance, to achieve optimal engine performance and durability. Typical engine cooling system is consist with water pump, thermo-stat, radiator and heater module. Each component effects on engine cooling process adjusting temperature and pressure of cooling water. Each component`s specification make different cooling system operation behavior. In this study, specification of water pump, flow rate, radiator was changed to compare with original parts. Cooling water temperature, pressure, cooling water flow rate in whole cooling system was measured to investigate thermal behavior of cooling water. Additionally, electro-magnetic clutch type water pump was applied to investigate improvement in warm-up process. Fuel consumption rate, exhaust emission and energy loss analysis were compared depending on cooling system to estimate the effects on engine performance. Smaller water pump pulley decrease water pump friction loss and radiator cooling loss with larger cooling water flow rate. When radiator capacity is decreased, engine efficiency was decreased because of smaller heat capacity of cooling system. Electro-magnetic clutch type water pump was effective at low speed and load condition.
엔진 개발에 있어서 냉각시스템의 최적화의 중요성은 최근에 들어서 많은 관심을 받게 되었다. 냉각시스템의 최적화를 통해 엔진 성능의 최적화 및 연료소비율과 배기가스 저감이라는 목표를 달성할 수 있기 때문에, 다양한 엔진개발 업체 뿐만 아니라 부품 개발업체에서도 독자적인 냉각시스템에 관한 연구를 수행해오고 있다. 엔진의 냉각시스템은 워터펌프, 서모스탯, 히터모듈, 라디에이터모듈, 냉각수 유로로 구성된다. 각각의 엔진 냉각시스템의 구성요소의 사양은 냉각수의 온도, 압력분포 및 유량을 조절하여 엔진 성능이 최적에 이르도록 조절되어 있다. 본 연구는 각 냉각시스템 구성요소들의 사양 변화가 엔진성능에 어떠한 영향을 미치는지 알아보는 것을 목적으로 하여, 워터펌프 풀리 직경변화, 냉각유량 제한, 라디에이터 사양 변경, 전자클러치방식 워터펌프 적용과 같은 냉각시스템의 변경 사항에 대한 엔진의 성능 변화를 측정하였다. 각 변경 조건에 대해서 엔진의 연료소비율, 배기배출물, 에너지손실유형 분석을 통해서 냉각시스템 변경에 따른 엔진성능 변화를 분석할 수 있었다. 각 실험을 수행한 결과 펌프 풀리의 경우 직경이 작을수록 엔진 효율 향상에 도움이 되었고, 라디에이터의 용량이 클 수록 엔진을 포함한 전체 열시스템의 열용량이 증가하면서 보다 안정된 조건에서의 엔진운전을 가능하도록 하였다. 또한 전자클러치방식의 워터펌프를 적용함으로서 엔진운전 초기에 웜업에 소비되는 에너지량을 감소하여 연료소비를 감소시키는 영향을 확인하였다.
