Intro
미래 동향을 예측한 옛날자료 꺼내서 지금과 비교해보는데 재미가 들린 것 같다.
2021년 말에 현대에서는 아예 ‘엔진개발부서 폐지’했다는 소식도 들었다.
또 옛날자료를 꺼내왔다.
진짜 폐지인지 어떤부서 폐지인지 부서명만 들어보면 어느정도인지 알 것 같은데 기사 내용을 자세히 읽어보지 못했다 ^^;;
2010년 Ward 10대 엔진 중 가솔린 엔진의 대표기술
| 업체 | 엔진명 | 대표적인 신기술 |
| Audi | 2.0 L TFSI DOHC I-4 | turbocharged GDI VVT variable length intake manifold |
| Toyota | 1.8 L DOHC I-4 Hybrid | Atkinson cycle electric water pump VVT |
| Fuji Heavy Ind. | 2.5 L DOHC H-4 Boxer | minimize turbo lag |
| Hyundai | 4.6 L DOHC V-8 | dual-CVVT2-step variable induction system |
| Ford | 2.5 L DOHC I-4 HEV | Atkinson cycle VVT |
| Audi | 3.0 L TFSI DOHC V-6 | supercharged GDI |
| Ford | 3.5 L EcoBoost DOHC V-6 | twin-turbocharged GDI |
| GM | 2.4 L Ecotec DOHC I-4 | VVTdirect injection |
2010년의 엔진기술에 대한 간단한 설명
GDI : Gasoline Direct Injection
말 그대로 휘발유를 직접 분사한다는 뜻이다.
GDI이전 방식은 흡기벨브 바로 앞에서 유입되는 공기 위에 연료를 분사해서 연료와 섞인 공기가(이를 ‘혼합기’라 부른다.) 연소실 안으로 들어가는 방식이었다.
GDI 이전 방식인 포트 인젝션 방식. 각 흡기포트마다 인젝션이 들어가서 일반적으로 멀티 포트 인젝션이라고 부른다.
(멀티포트 인젝션 이전에는 캬뷰레터 방식. 지금은 완전히 사장된 방식이다.)
초록색의 인젝터가 직접 연료를 연소실에 뿌린다.
연비향상, 출력향상 등의 장점이 있으나 흡기계통. 특히 흡기벨브 (Intake valve)에 카본이 쌓인다는 단점이 주요 이슈이다.
VVT : Variable Valve Timing
현대기아차에는 2003년 전후로 기억한다. 그 때 쯤부터 적용되어 지금까지도 많은 가솔린 엔진에 적용되고 이있는 방식이다.
4행정 가솔린 엔진에서 흡입-압축-폭발-배기 각 단계다마 벨브가 열리고 닫히는데 VVT이전의 엔진들은 부하마다, RPM(회전수)마다 능동적으로 타이밍 조절을 하기가 힘들었다.
이런 타이밍 조절을 자동차 용어로 ‘진각'(Advanced) 또는 ‘지각'(Retard)이라 한다.
부하마다, 회전수 마다 차가 알아서 진각, 지각 조절을 할 수 있도록 만든 엔진에 VVT엔진이다.
Turbocharged : 터보차저 엔진
작은 배기량의 엔진이라도 흡기구에 공기를 압축해서 밀어넣으면 더 많은 연료를 완전연소 시킬 수 있고 이렇게 출력을 증대시킬 수 있다.
이렇게 공기 압축을 밀어넣는 것을 Charging(과급)이라고 하고 이 압축하는 원동력을 배기가스의 압력으로 얻는 것이 터보차저 방식이다.
모든 디젤엔진은 공기를 먼저 흡입한 뒤 압축 행정에 연료를 분사하기 때문에 구조적으로 터보차저를 적용하기가 쉬워서 최근 20년간의 대부분의 디젤엔진은 터보차저 엔진이었다.
하지만 가솔린의 경우는 MPI 방식에서 압축되는 행정에서 점화플러그에서 불꽃을 튀기지 않았음에도 저절로 불이 붙어버리는(착화) 현상이 있어서 터보를 달기가 어려웠었다.
GDI엔진이 보급 된 이후로는 MPI보다 구조적으로 터보차저를 달기에 쉬워져서 터보차저를 달고있는 GDI 차들이 많이 나왔다.
Supercharged : 슈퍼차저 엔진
터보차저와 마찬가지로 흡기구에 공기를 압축해서 밀어넣는 방식이다.
터보차저와 다른점은 터보차저는 배기가스의 압력으로 흡기구에 공기를 압축해서 넣지만 슈퍼차저는 전동 모터의 힘으로 압축해서 밀어넣는것이 특징이다.
터보차저는 배기가스의 압력이 충분히 높아져야 흡기구에 공기를 압축할 수 있어서 운전자가 순간적으로 큰 출력을 내고자할 때 시간지연이 되는 현상이 발생한다. 이를 터보랙이라 한다.
슈퍼차저는 순간적으로 큰 출력이 필요할 때 바로 모터를 돌려서 흡기구에 공기를 밀어넣어서 터보차저보다 가속 순간 반응이 훨씬 빠르다.
영상 : 터보차저와 슈퍼차저의 차이
애니메이션으로 설명되어있는 자료를 찾다보니 자꾸 영어로 된 자료밖에 안나온다.
영어를 다 알아들을 필요는 없으니 그림으로만 봐도 좋을듯.
앳킨슨 사이클 : Atkinson cycle
압축행정에서 발생되는 열역학적 손실이 있다.
이 때문에 효율이 떨어지고 효율이 떨어짐은 곧 연비에 불리함을 의미한다.
앳킨슨 사이클은 이 압축행정간에 변화를 주어 손실을 줄이고 효율적으로 압축하도록 고안된 엔진이다.
다만 저회전에서 토크가 부족한 치명적인 단점이 있어서 고효율이 중요한 일부 산업용 엔진에만 쓰이고 자동차용 엔진으로는 쓰이지 못했다.
하지만 하이브리드 차량의 모터와 만나면서 저회전에서 부족한 토크를 보충할 수 있게 되자 하이브리드 차량 위주로 앳킨슨 사이클이 적용되었다.
현재 현대기아차의 1600cc 하이브리드는 모두 앳킨슨 사이클이 적용된 엔진이다.