자동차 엔진 밸브 스프링의 최적설계에 관한 연구

Abstract

밸브 스프링은 밸브트레인의 동적 거동과 엔진의 성능에 매우 중요한 영향을 미치는 부품이다. 스프링의 설계 공간 제약과 높아지는 성능 요구 조건으로 인하여 최근에는 비원형 단면 스프링의 사용이 보편화되고 있다. 본 연구의 목적은 엔진 사양에 가장 적합한 최적원형 단면 스프링의 응력 분포, 밸르 스프링의 비선형 진동특성. 밸브트레인의 운전 성능, 등이 고려될 것이다. 1차년도 연구인 당해년도에는 비원형 단면을 가지는 밸브 스프링의 응력 분포를 계산하는 프로그램을 개발했다. 이론적인 해가 존재하는 몇 가지 예에 대하여 프로그램을 실행한 결과 이론값과 응력분포를 얻었다. 프로그램은 주어진 엔진에 가장 적합한 최적의 밸브 스프링을 설계할 수 있도록 확장될 것이다.

Valve spring is one of critical components which influence valve train dynamics and engine performance. Because the size and performance are so tightly controlled, recent engines have a tendency to use valve springs with non circular cross section wire. The purpose of this study is to develop a computer software for designing optimal valve springs. The program includes stress analysis of valve spring with non circular cross section, vibration analysis of nonlinear spring surging, and kineto-static analysis of valve trains. In this year, a computer program was developed which analyze stress distribution in the valve spring wire with non circular cross section. In the test run of typical problems, the program gives exact values with analytical solutions. The program will be extended to design an optimal valve spring which gives best performance for a given engine.

Valve spring is one of critical components which influence valve train dynamics and engine performance. Because the size and performance are so tightly controlled, recent engines have a tendency to use valve springs with non circular cross section wire. The purpose of this study is to develop a computer software for designing optimal valve springs. The program includes stress analysis of valve spring with non circular cross section, vibration analysis of nonlinear spring surging, and kineto-static analysis of valve trains. In this year, a computer program was developed which analyze stress distribution in the valve spring wire with non circular cross section. In the test run of typical problems, the program gives exact values with analytical solutions. The program will be extended to design an optimal valve spring which gives best performance for a given engine.