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제품/알페온

알페온에 탑재된 직분사엔진이란...?


안녕하세요 토비토커 선셋입니다.

최근은 저를 포함해서 많은 분들이 2010 부산국제모터쇼의 열기로 인하여 조금은 흥분된 상태 비슷하게 약간은 들떠 있었던 것 같습니다.

화려한 자동차와 자동차를 빛내는 미녀들 그리고 여러해 준비해서 자신의 신기술을 선보이는 벤처업체들 등등 그 화려한 모터쇼 기간을 정리하면서 저에게 떠오른 몇가지 아이템 중 오늘은 엔진의 기술 중 직분사 엔진에 대해서 이야기 하려고 합니다.



"직분사 엔진" 이란 뭘까요?

"직분사"란 엔진의 연소실 내부에 연료를 직접 분사하는 방식을 말하는 것으로 과거의 분사 방식 즉 흡기밸브 뒤쪽에서 공기의 흡입되는 경로로 연료를 분사하는 것 보다 효율적인 폭발 및 연소가 일어날 수 있도록 하는 방식을 말합니다.


Gasoline direct injection 입니다.

그런데 인젝터의 위치는 자동차 회사별로 또한 엔진별로 그 위치가 차이가 있습니다.

엔진룸의 패키지도 그렇고 또 엔진 Ass'y의 패키지도 관계가 있고 또 스프레이 방식에 대한 회사별 포인트도 다르기 때문입니다. 참고하시고 보시면 되겠습니다.


직분사 엔진이 아닌 MPFI 엔진입니다. 인젝터의 위치가 흡기밸브 뒷쪽에 있다는 것을 알 수 있습니다.


이건 디젤엔진입니다. 원래 Direct injection의 원조는 디젤입니다. 가솔린엔진과 달리 스파크 플러그가 필요없기 때문에 인젝터의 위치가 중앙에 위치할 수 있어서 패키지 측면에서 좋습니다.

자동차 메이커별로 부르는 이름이 다르다는데...?

우리 회사에서는 SIDI(Spark Ignited Direct Injection) 이라고 부르고 있고 현대자동차에서는 GDI(Gasoline Direct Injection) 라고 부르고 아우디에서는 FSI(Fuel Stratified Injection)이라고 부르고 있습니다.

부르는 이름은 다르지만 모두 같은 직분사 엔진입니다.


직분사를 하면 어떤점이 좋을까요?

1. 효율적인 연소가 가능하다.

기존의 엔진 실린더 밖에서 Injection 하던 방식이 아닌 실린더 내부에 고압의 더 미세한 노즐을 통하여 연료를 분사함으로써 효율적인 연료 제어가 가능하게 되어 위 그림에서 처럼 보다 효율적인 연소가 가능하게 되었습니다. 

2. 배기가스의 저감이 가능하다.

엔진 실린더 내부의 상황에 맞게 연료를 분사하고 폭발이 이루어지기 때문에 완전 연소가 가능하여 결과적으로 배기 가스의 저감이 이루어진다.

3. 출력 및 연비 상승이 가능하다.

기존의 흡기밸브 뒷쪽에서 Injection 될 경우 분사된 연료의 일부분은 밸브 뒷쪽에서 타 버리는 경우도 일부 있었으나 직분사에서는 이런 부분이 개선되었으며 효과적인 상황에 맞는 연료 제어가 가능하여 결과적으로 출력 및 연비의 향상이 가능해졌습니다.

각 엔진별로 출력 및 연비의 증가 차이가 있어서 정확하게 몇 % 라고 말씀드리긴 곤란하지만 결국 이런 부분의 장점 때문에 직분사 엔진의 개발이 이루어지고 있습니다. 

세부적으로 말씀드리면 직분사이기에 쿨링에서 유리하고 Idle quality가 좋고 등등이 있으나 결국은 위에 말씀드린 3가지 내용에 다 포함되는 내용들입니다.



직분사의 단점은 무엇일까요?

직분사 시스템으로 가면서 중요한 부품이 바로 인젝터인데 고압으로 인젝션해야 하기에 부품이 기존 엔진과 달라야 하니 원가 상승의 원인이 있고 또한 실린더 내부에 직접적으로 노출이 되기 때문에 아무래도 내구성에 문제가 발생할 소지가 있습니다. 구조적으로...

그리고 분사 소음이 있습니다. 이는 디젤자동차를 보면 아실 수 있는데 원래 직분사는 디젤엔진이 원천 기술을 가진 것으로 Common rail direct injection 이라는 말을 들어보셨을 것인데 여기서 말하는 direct injection 이 바로 직분사 엔진이라는 뜻입니다.

그리고 MPFI 엔진에서는 없는 부품이 추가되는데 그것이 바로 High Pressure Pump 입니다. 앞에서도 말씀을 드렸었는데 직분사 엔진은 실린더 내부에 직접 분사를 하기 때문에 고압의 인젝터가 필요하며 그 고압을 내기 위해서는 연료펌프에서 저압펌프로 퍼 올린 연료를 고압으로 인젝션 시켜주기 위한 펌프가 필요합니다.


물론 연료펌프가 인젝션 하는 것은 아닙니다. 연료펌프는 fuel rail에 고압의 연료를 공급하는 역할을 합니다.
High pressure pump는 구조상 camshaft 구동에 의해서 작동되도록 되어 있고 cam에 연결된 pump 내부의 실린더가 압력을 발생시킬 때 소음이 어쩔 수 없이 발생합니다.

직분사 엔진의 단점인 분사 소음과 고압펌프의 소음을 줄이기 위해서 오늘도 연구원들은 NVH에 엄청 노력을 기하고 있답니다.

기본적으로는 엔진의 소음을 줄이기 위해서 노력하지만 2차적으로는 운전석에서는 소음이 들리지 않도록 하는 방법으로 소음을 개선하고 있습니다.

앞으로 기술이 더 발전하면 현재의 단점을 근본적으로 해결할 수 있는 방안을 찾을 것이고 그렇게 되도록 엔지니어들의 노력이 있어야겠지요...



우리차의 직분사 엔진이 장착된 차량은...?

우리 회사의 차량 중 가솔린 차량에서 직분사 엔진이 장착된 차량은 이번 모터쇼에서 소개된 "알페온" 이 있습니다.

뷰익의 라크로스를 기반으로 개발된 "알페온"에는 V6 3.0 VVT SIDI 엔진이 장착이 됩니다. 아직 출시가 되지 않았는데 벌써부터 기대가 되시죠?


사실은 알페온 이전에도 SIDI 엔진이 장착된 차량이 있긴 있었습니다. 바로 "베리타스"가 직분사 엔진이 장착된 차량이었습니다. 그리고 "G2X"도 직분사 엔진인데 직분사 터보가 장착된 차량이었습니다.

지금까지 간략하게 직분사 엔진에 대해서 알아봤습니다. 

알페온이 출시된 이후 직분사엔진에 대해서 다시 한번 언급할 기회가 있었으면 좋겠습니다. 이상 토비토커 선셋이었습니다. 감사합니다.

* 위 알페온 사진은 알페온에 직분사 엔진이 탑재된다는 것을 알리기 위한 것도 있고 또 모터쇼에서 찍어왔는데 보여드리고 싶어서 올린 것이니 양해 바랍니다.



 

  • 날씬이 2010.05.13 13:30

    알페온이 예전 프린스/살롱처럼 드라이빙포지션이 높아요~ 글쿠 직분사는 공기만 압축해서 압축상사점부근에서 연료분사하기때문에 압축과정의 노킹이 없는게 맞는거 아닐까요?

    • 선셋 2010.05.13 14:12

      제 글에 관심을 가져주는건 날씬이님밖에 없는것 같네요. 암튼 감사드립니다.

      우선 노킹 부분은 제가 좀 잘못 생각한 부분이 있어서 삭제를 했습니다. 이해바랍니다.
      요즘은 노킹센서가 있어서 실제 노킹이 문제가 되지는 않는 상황이기도 하구요...

      직분사엔진은 엔진 연소실 내부에서 연료를 다이렉트로 분사를 하기에 압축 과정에서 쿨링이 되는 장점이 있기때문에 노킹이 일어날 확율이 줄어드는게 논리상 맞는거 같습니다.

      앞으로도 많은 관심 부탁드립니다. 감사합니다.

  • 블랙키 2010.05.13 16:05

    마지막 운전석에 앉아있는 미녀때문에 추천한방날려드립니다~ ㅋㅋ

  • 데이 2010.05.13 23:41

    알페온 직분사 엔진의 경우 당연히 일반 휘발유를 사용하겠죠?

    • 선셋 2010.05.14 09:40

      연료는 그 마켓 환경에 따라서 다르기에 우리나라 시장 상황에 맞춰서 사용하리라 생각합니다.

      답글이 늦어서 죄송합니다.

  • Favicon of http://caranddriving.net 카앤드라이빙 2010.05.14 01:34

    카앤드라이빙 입니다. 현재 캐딜락의 3리터 직분사 엔진이 장착된 SRX를 시승하고 있습니다.
    엔진 부드럽고 미션(물론 세단과 셋팅이 많이 다릅니다)도 셋팅이 잘 되어있어서 너무나도 만족스럽게 타고 있는데요...

    전 알페온의 상품성은 확실히 뛰어나다고 생각합니다.
    준대형인데 어린친구들한테까지 어필할필요는 없다고 생각하거든요

    30대 후반부터 시작해야 하는 시장입니다.

    하지만, 이 시장은 귀찮은걸 싫어하기도 하는 시장인데요~~ 한국인들의 풀옵션 습관에 얼마나 만족을 시켜줄 것인지... 그 해법이 참 궁금합니다~ ^^;;;

    그래도 모터쇼에서 시동이 걸린 알페온은 카마로보다 찰찰찰찰 하는 소리가 적어서 안심이 되긴 했습니다~ ㅎㅎ;;;;

    • 선셋 2010.05.14 09:42

      카앤드라이빙님이 댓글을 달아주시니 영광입니다.
      어제 TV에서 봤습니다.케이블 TV였는데...

      직분사엔진이 구조적으로 소음이 조금 더 나도록 되어 있는데 NVH를 잘 해야하고 카앤드라이빙님이 좋게 평가해 주시니 성공할 것 같습니다.

      앞으로도 많은 관심 부탁드립니다. 감사합니다.

    • Favicon of http://caranddriving.net 카앤드라이빙 2010.05.14 10:01

      헉!!! 저는 못봤어요 ㅡ_ㅡ;;; 새시가 좋으니 NVH는 방음재 떡칠로 ^^;;; 앞으로도 꾸준히 지켜보겠습니다!~ 항상 건강하시고 행복하세요!!

    • 선셋 2010.05.14 11:06

      본인은 못보셨나보네요..ㅎㅎㅎ

      파워블로거 이야기 나오는 프로였는데 제일 첫번째로 나오던데요...

      그리고 제가 생각하는 알페온의 최대 장점은 플랫폼인거 같습니다. 플랫폼이 좋으니 다른 어플리케이션을 뭘 해도 괜찮을 듯 합니다.

    • 날씬이 2010.05.14 16:27

      카앤드라이빙님게서 잘 지적하셨듯이 대형차시장은 타겟이 40대 이상입니다.
      일반적인 돈벌이로 중형차가 30~40대입니다. 대형차는 실제 40대에서 평균 50대를 공략하게됩니다..물론 돈많은 젋은층이야 20~30대가 제네시스 그랜저를 구매할수 잇지만 그런 특수성은 제외해야죠. 따라서 대형차시장에선 40~50대이상을 타겟으로 합니다
      이 시장은 정숙성과 편의성이 최고로 치는 계층입니다. 잘달린다라는 것은 젋은층에 어필해야지 대형차 수요층에 잘달린다로 어필하면 망하는 지름길이란걸 염두에 두셨으면 좋겠습니다. 대우가 헛발질 하는 사례는 지금까지 주욱 보아왔지만 제발 정숙성과 편안함 그것은 꼭 잡으셔야 됩니다. 프리미엄대형차인 베리타스 실내정숙성이 경쟁사 에쿠스와 제네시스에 비해 얼마나 형편없는지 아시죠?
      해외에서 뷰익라크로스 차량에 대해 동영상으로 살펴봤는데요~ 현재상태로는 연말 그랜저후속에 그냥 밀릴수밖에 없는것 같습니다.
      정숙성, 실내편의장치, 안락감 꼭 잡으세요.
      잘달리는거 이런거 별 의미없어요~
      베리타스 손잡이식 주차브레이크 이거 얼마나 쪽팔리는지 아시는지 모르겠는데(어머님 지인들께서 한두마디 다 하십니다) 풀옵션까진 아니더라도 그랜저가 가진 편의사양 떡칠 좀 해주시고...

      인터넷 젋은계층을 겨냥한 차종이 아님을 잘 알고있지않습니까?
      마케팅팀에 잘 알려서...시승회 이런것도 동호회 이런데 말고 주변의 40~50대 이미지 잘 알려진 그런 사회지도층인사나 중장년층들로 주욱 구성해 보세요~ 정말 과거 (구)대우부터 GMDAT까지 왜 젋은사람들이 대형차 시승하고 그 평이 진실이 되어야 하는지 모르겠네요..
      대형차구매할 고객들이 차량을 평가해야지 중소형차 고객들이 대형차 평가를 하고 그게 기준이 되는지 알다가도 모르겠습니다. 베리타스가 선망의 대상이 되는지 모르세요? 그 이유가 중고차값 똥값되면 꾸며서 타겠다 이런겁니다. 실질적인 베리타스 구매층이 이런걸 달갑게 생각할까요?

      알페온...출시앞서.경쟁사 그랜저 80%만 따라잡으면 적어도 반타작은 할수있다 봅니다...
      알페온의 성능보다 편안함, 고급사양에 중점을 두고 마무리 테스트 좀 부탁드립니다..

      그리고 많은사람들이 준대형이란 표현을 사용하는데 엄밀히 말해서 대형차와 프리미엄대형차(럭셔리 또는 이미지리더급 대형차) 시장은 양분되어있습니다. 알페온, K7, 그랜저 모두 대형차이지 준대형이란 표현은 잘못된 표현같네요

  • 마눌님차는G2X 2010.05.14 08:54

    무엇보다 기어봉이 맘에 드네요.
    라세티 프리미어도 알페온처럼 기어봉이 좀 낮았다면
    드라이빙 때 좀더 운전자 포지션이 좋았을 터인데....
    알페온 성공 기원 합니다~

    • 선셋 2010.05.14 09:43

      관심 가져주셔서 감사합니다.

      저도 기어봉이 낮아서 마음에 듭니다.

      앞으로도 알페온에 많은 관심 부탁드립니다.

  • mooct 2010.05.14 17:05

    퍼가겠습니다~^^

  • 안전!! 2010.05.14 23:26

    합리적인 가격대에,
    AWD 라던가, LCD창 (계기판쪽), 괜찮은 인포시스템 (순정내비, 유명회사 오디오 라던가 등)
    등에 옵션 선택이나 적용을 괜찮게 하고, 제일 중요한, 안전사양을 전트림 기본으로,,,
    (특히 안전사양을 기본사양부터 적용 꼭 해주시기 바래요. 요새 추세도 중형급에도 기본 장착되고
    있는 판국인데, 상급 트림에서만 선택할 수 있는, 그림의 떡같은 안전사양 옵션 선택은 좀,,,
    알페온 뿐만 아니라 다른 차량들도 시급한 문제라고 봅니다. 특히 경쟁차종을 보시면 답 나올겁니다.
    6~8에어백 기본 장착에 차체제어장치 도 기본 적용을 기대하겠습니다.)

    현재 준대형 시장이 2강 1중 인걸로 알고 있습니다.
    적어도 2강 2중 형태의 시장만 만들어 줘도 나름 선방했다고 볼 수 있을까요? 물론 국내 소비자들에게 선택권을 넓혔다는 점에서 절반정도 선방했다 생각합니다.

    아무튼 알페온이 시장에서 인지도를 쌓길 바래요.

    • 선셋 2010.05.15 23:40

      알페온에 대한 관심 감사합니다.

      저도 알페온이 시장에서 성공하길 간절히 바랍니다. 계속 관심 부탁드립니다. 감사합니다.

  • jknam 2010.05.15 02:16

    직분사 엔진은 우리나라가 광복되기도 전인 제2차 세계대전 때 항공기 엔진에 사용되던 고전 기술입니다.(참고로 저는 항공기 기관(엔진)정비사였으며 정비 기술을 학생들에게 가르쳤습니다.)
    사실 이 뿐만 아니라 자동차에서 최신 기술이라고 하는 많은 것들이 1940년대 항공기에 이미 사용되던 기술들이죠!
    독일, 일본, 미국이 자동차 기술이 우수한 것은 그 때 항공기를 만들던 나라이기 때문입니다.
    항공기가 급격한 기동을 하기 위해서는 안정적인 연료 공급과 기화가 필요한데 이를 위해 압력분사식 기화기가 먼저 개발되었고, 이를 좀 더 개선하여 직분사 기화기를 만들었습니다.
    만약 플루트 방식의 기화기를 가진 항공기가 배면 비행을 하면 연료 공급이 안 되어 엔진이 꺼져버리게 됩니다.
    하지만 압력분사식 기화기에도 단점이 있었는데 급가속 시에 실린더의 강력한 흡입 행정 때문에 비중이 높은 연료보다 상대적으로 비중이 낮은 공기들이 먼저 실린더 속으로 빨려들어 가게 되어 혼합기의 혼합비가 극도로 희박(Lean)한 상태가 되어 점화 시에 화염전파속도가 느려지게 되고, 이는 혼합기가 배기관을 따라 나가면서 계속 연소되는 After Fire(배기관으로 불꽃이 나오는 현상)를 일으킵니다.
    After Fire는 그리 심각한 문제는 아니지만 화염전파속도가 더 느려지면 다음 흡입행정 때까지 불꽃이 남아있다가 매니폴드를 따라 들어오던 혼합기에 불이 붙어버리는 Back Fire라는 심각한 문제를 일으킵니다.
    Back Fire가 지속되며 기화기의 손상은 물론 엔진 정지를 가져올 수 있기 때문에 항공기에서는 치명적일 수 있습니다. 직분사 엔진은 연료를 실린더 안에 직접 분사하기 때문에 급가속 시에 순간적으로 혼합기가 희박해지는 것을 막을 수 있을 뿐만 아니라 설사 폭발 때의 불꽃이 흡입 행정 때까지 남아있더라도 흡입 매니폴드에는 공기만 있기 때문에 원천적으로 Back Fire를 봉쇄하죠!
    결론적으로 직분사 엔진의 가장 중요한 역할은 급가속 시에 Back Fire를 막아 원활한 가속을 이루는 것입니다.

    • 선셋 2010.05.15 23:41

      jknam님 댓글 감사합니다.

      항공기가 아무래도 자동차보다는 더 정교하고 더 기술이 앞서있다고 생각합니다.

      좋은 말씀 감사하고 앞으로도 많은 관심 부탁드립니다.

  • 날씬이 2010.05.15 13:26

    자동차에 직분사가 도입된 가장 큰 요인은 내연기관의 한계점에서 더 큰 출력을 위해서 인데 그 출력에 의한 연비와 배기가스 절감 두마리 잡기위해서가 주목적입니다.
    기본적으로 SIDI는 린번과 압축비상승을 통해 연비향상과 냉간시 유해배기가스배출대책에 이상적인 형태입니다.

    • jknam 2010.05.16 00:01

      Lean Burn은 분사위치(스로틀 바디 또는 직분사)와 연관된 문제는 아니며 이는 기화기의 혼합비 조종과 관련된 문제입니다. 열역학적으로 고압축비를 구현할수록 열효율은 좋아지지만 현실은 부적절한 시기에 자연 발화가 일어나기 때문에(pre ignition) 압축비에 제한을 둘 수 밖에 없습니다. 디젤 엔진의 경우 압축 행정 시에 경유를 분사하여 자연 발화에 의해 폭발을 유도하기 때문에 상대적으로 고압축비를 구현이 가능하지만 휘발유를 사용하여 흡입 행정 시에 분사하는 직분사 엔진은 자연 발화가 아니라 스파크 플러그에 의해 점화되어야 하기 때문에 상대적으로 압축비를 높게 할 수 없습니다. 즉, 분사 위치 조정과 압축비 조정과는 직접적인 연관이 없습니다. 직분사 엔진이 일반 가솔린 엔진보다 약간의 높은 압축비를 가질 수 있는 것은 분사 위치 때문이 아니라 자연 발화 현상을 좀 더 억제할 수 있는 옥탄가가 높은 연료를 채택하기 때문입니다. 직분사의 개념은 기존 방식보다 흡입 시 연료와 공기의 비중 차이 때문에 발생하는 혼합비의 왜곡을 막아 정확한 혼합비를 실린더 안에서 구현하는 것입니다.

    • 날씬이 2010.05.16 11:17

      그렇죠 직분사는 압축비상승에 어느정도 제한이 있죠. 그치만 노멀엔진과 달리 노킹을 억제할수 있기때문에 허용할수 있는 만큼 압축비를 상승시킬수 있고, 연료를 실린더내로 직접 쏘기때문에 희박제어도 가능합니다.
      배기밸브가 완전히 닫힌상태서 연료분사가 가능하므로 오버랩도 크게할수 있다는 장점도 있구요~
      꼭 고옥탄가 연료를 사용하지 않아도 됩니다.
      G2X의 경우 옥탄가 87에 맟추어있죠...

    • jknam 2010.05.17 11:36

      직분사와 노킹(정확히 Detonation) 억제와 직접적인 연관은 없습니다.

      그리고 혼합비의 조정은 직분사에 관계되는 것은 아닙니다.

      그리고 밸브 오버랩이란 배기 행정 후반에서 흡입 행정 초기까지 흡기밸브와 배기밸브가 동시에 열려있는 크랭크축의 회전각을 뜻하는 것으로 오버랩을 길게 하면 배기효율 및 냉각효율은 증대시키지만 Back Fire의 위험이 있고, 연료 소비가 많아지는 단점이 있습니다.

      그러므로 배기밸브가 닫힌 상태로 오버랩(Over Lap)을 크게 한다는 말은 성립되지 않습니다.

      앞에서도 밝혔듯이 직분사 방식은 Back Fire가 원천적으로 발생하지 않기 때문에 밸브 오버랩을 크게 하여도 문제가 없다는 것입니다.

    • 날씬이 2010.05.17 22:51

      고회전에선 흡배기 밸브가 열려있는 시간을 늘려야하는데, 흔히 오버랩을 크게한다고 하죠..가솔린엔진에서 그렇게 되면 저회전에서 문제가 생깁니다.
      그런데 직분사에선 배기밸브가 완전히 닫힌상태서 연료를 분사하기때문에 혼합기가 밖으로 나갈일이 없습니다.
      따라서 오버랩을 크게설계하더라도 문제가 별로 없습니다. G2X같은 경우 오버랩을 크게해서 터보차저 반응을 올릴수가 있죠..
      직분사의 경우 압축행정 맨 마지막에 연료를 분사하는데, 직분사용으로 설계된 피스통 상단 디자인으로 인해 혼합기를 스파크플러그 상단에 집중시켜 화염전파를 빠르게 할수있으므로 희박한 혼합기에서도 효율적인 연소를 시킬수 잇습니다
      또한 탄력주행시 즉 가속페달을 뗀상태서 주행하면 스로틀이 완전히 닫힌상태 즉 이상태는 실린더내가 거의 진공(?)에 가깝게(?) 되는데요...직분사의 경우 이상태에서도 연료를 분사시켜 완벽연소를 이끌기때문에 일명 린번이 가능한 겁니다.
      또한 연료분사시 찬 연료를 실린더내로 쏘아주기때문에 냉각의 효과를 거두어 노킹도 최대한 억제할수잇고(공기만 압축하므로 혼합기의 발화점 상승으로 인한 자연발화도 물론억제),(물론 노크센서는 달아놓습니다.작동도 하구요) 노킹도 최대한 억제하다보니 압축비로 올릴수도 있는겁니다.G2X가 87옥탄가에서도 최대한 성능을 뽑아낼수 있는것도 (즉 고옥탄가 연료를 사용하지않아도)이 때문입니다...
      최근 직분사엔진이 주목받는 이유 별거 없습니다.
      바로 경제성 즉 연비와 출력때문입니다) 한가지 단점이 질소산화물이지만....

    • jknam 2010.05.18 14:14

      앞에서도 거론했듯이 디젤 엔진의 직분사와 가솔린의 직분사는 큰 차이가 있습니다. 디젤 엔진의 경우 압축 행정 시에 연료를 분사하지만 직분사의 경우 압축 행정이 아니라 흡입 행정에 연료를 분사하는 것입니다.

      밸브 오버랩은 앞에서도 말씀드렸듯이 흡기 밸브와 배기 밸브가 동시에 열리는 것을 뜻합니다. 동시에 열려 있는 시간이 길수록 과급기(슈퍼 차저 또는 터보 차저)의 힘으로 실린더에 혼합기를 밀어 넣음과 동시에 연소가스를 배기 덕트로 밀어내는 데 도움을 줄 수 있어 흡입 효율과 배기 효율을 배가시키는 것입니다.

      가솔린 엔진에서 밸브 오버랩을 크게 하면 문제가 된다고 하는 것이 바로 앞서 말씀드린 Back Fire 때문입니다. 직분사는 바로 이러한 Back Fire를 원천적으로 봉쇄하기 때문에 밸브 오버랩을 크게 하여도 괜찮은 것이죠.

      그리고 화염 전파 속도가 무조건 빠르거나 느린 것이 좋은 것이 아니며 엔진 설계에 따라 적당한 속도를 유지하는 것이 좋습니다. 가령 폭발 행정 ATC(상사점 후) 14도에서 Peak Pressure 형성되어야 하는데 화염 전파 속도가 빨라지면 보다 짧은 시간 안에 과도한 압력이 형성되어 노킹을 수반한 Detonation 현상을 일으키고 이것이 지속되면 엔진 과열로 조기 점화(Pre-Ignition)까지 발생하여 엔진 작동이 멈추는 결과를 가지고 올 수 있습니다.

      그리고 완속(Idle) 상태에서는 스로틀 밸브가 거의 닫혀 있게 되는데 이 상태에서 실린더의 흡입 행정으로 계속 혼합기를 빨아들이면 흡입 매니폴드의 압력이 대기압보다 낮아지게 됩니다.(거의 진공에 가까워지지만 과급기가 작동 중일 때에는 반대로 대기압보다 높아지죠) 이 때 플루트 타입 기화기에서는 전압과 정압의 차이로 분출 연료량을 조정하는데 공기의 흐름량이 극도로 작기 때문에 정압이 미약해져 분출 연료량을 정확하게 조정하기 어렵게 됩니다. 그리고 갑자기 가속을 시켜 스로틀 밸브를 급히 열어 버리면 상대적으로 비중이 낮은 공기가 연료보다 먼저 실린더에 도달하여 상당히 희박한 혼합비를 만들어 Back Fire를 일으키는 것입니다. 이러한 완속과 급가속 시의 문제를 기존의 플루트 타입 기화기나 압력분사식 기화기에서는 별도의 완속 시스템(Idling System)과 가속 시스템(Acceleration System)을 통해 보완을 하였는데 직분사에서는 이러한 문제가 자연스럽게 해결되었기 때문에 완속 시스템과 가속 시스템이 필요없게 된 것이지 직분사만이 완속 성능과 과속 성능을 높일 수 있다는 뜻은 아닙니다.

      이렇게 완속 시에 불안정해지는 연료량 조정을 원할하게 조정해 주는 완속 시스템은 린번(Lean Burn)과 별개의 개념입니다.

      린번이란 완속이 아닌 항속(기본 출력)에서 혼합기의 혼합비를 조금 더 희박(Lean)하게 하여 연료 소비를 절감시키는 개념입니다.

      그리고 연료를 어디에 분사하느냐에 따라 냉각 효율이 달라지는 것은 아닙니다. 연료가 엔진 냉각에 영향을 미칠 수 있는 것은 바로 혼합비입니다.

      엔진을 냉각하기 위해서는 혼합기의 혼합비를 농후(Rich)하게 하죠! 혼합기의 연료는 100% 완전 연소가 되지 않기 때문에 농후한 연료 중 연소되지 않은 연료는 기화하면서 실린더 내의 열을 빼앗아 배기 덕트를 따라 나가게 되므로 냉각 효율을 높이는 것입니다.

      그리고 자동차의 수냉식에서는 엔진을 충분히 냉각을 못시켜 디토네이션이 발생하는 경우는 극히 드물죠! 도리어 과냉각이 문제가 되는 경우도 많습니다. 항공기의 경우 무게 때문에 공냉식을 많이 사용하는데 정지 또는 저속 시(이륙)에 엄청난 고출력 상태의 엔진을 냉각시키기 위해 공기의 흐름을 최대한 유도하고 혼합기의 혼합비를 최대로 농후하게 하죠.

    • 날씬이 2010.05.18 14:44

      가솔린 직분사는 일반적 상황에선 압축행정 말미에 연료분사를 합니다.(가속시 제외)
      물론 지엠대우의 내수장착 도입엔진인 HFV6이나 L850엔진 모두 압축상사점에서 연료분사 합니다. 외산A사의 FSI엔진도 마찬가지구요
      또한 HFV6엔진의 경우 연료를 쏠때 점화플러그 부근으로 바로 쏘아서 가연혼합기를 집중시키고 주변에 40:1의 희박혼합기를 층으로 형성시키는 방법을 씁니다.(층상혼합).다른 직분사도 마찬가지지만..
      메이커 마다 연료를 어떤방식으로 어떻게 분사하는지에 따라 같은 직분사라도 성능차이가 큽니다.

      탄력주행시 생기는 펌핑로스 상황에선 직분사의 경우 스로틀을 많이 열게 조절하여 공기흡입이 많으므로 펌핑로스를 저감할수 있어 40:1의 초희박공연비(린번-적게탐)를 만들어 낼수잇어 연비절감에 도움이 됩니다. 물론 22:1의 린번과 개념이 같지는 않습니다.

      압축행정시 분사하는것은 가속시에만 해당합니다
      직분사시스템이 좋은건 바로 연료분사 타이밍문제인데요
      연료분사 타이밍과 패턴은 상황에 따라 달라지는데, 일반적인 직분사 상황에서 가속모드에선 연료분사 타이밍을 흡입으로 앞당기고 분사시에도 스파크플러그가 아닌 실린더내벽으로 쏘기때문에 혼합기가 잘 섞이고.. 찬 연료를 쏘기때문에 냉각효과도 가지는 겁니다.

      고온고압의 압축기에 찬 연료를 쏘게되면 연료의 증발잠열로 냉각이 됩니다...냉각되면 공기의 체적이 좋아지며 이것은 엔진의 성능향상과 노킹예방에도 도움이 되는것이죠

      자동차 수냉식 직분사 내연기관에선 냉각수, 엔진오일과 더불어 연료분사도 냉각을 일정부분 담당하게 됩니다
      항공엔진으로 자동차엔진을 판단해선 안됩니다.

      저속이나 아이들 일반적 상황- 40:1
      중속이나 가속시 22:1 or 14.7:1
      급가속이나 고부하시 12:1로 공연비 제어합니다.

    • jknam 2010.05.18 16:25

      날씬이님이 지적하신 내용을 이해하기 어려워 관련 내용을 검색해 보니 자동차의 직분사는 항공기의 그것과 차이가 발생하는 것은 확인할 수 있었네요!

      연료 분사 시기와 솔레노이드에 의한 분사 타이밍 조절과 아주 희박한 혼합비라도 스월 포트를 이용해 와류를 형성시키므로써 혼합기의 성층화를 시켜 주므로써 부분적으로 가연 혼합비를 만드는 기술이 사용된다는 것은 저도 처음 알게 된 사실이네요! 사실 이 스월 포트와 같은 기술은 가스터빈엔진에서나 사용되던 기술이죠.

      덕분에 자동차 엔진도 공부 많이 하게 되었습니다.

      날씬이 님의 글 중에 [탄력주행시 생기는 펌핑로스 상황에선 직분사의 경우 스로틀을 많이 열게 조절하여 공기흡입이 많으므로 펌핑로스를 저감할수 있어 40:1의 초희박공연비(린번-적게탐)를 만들어 낼수잇어 연비절감에 도움이 됩니다.] 부분이 있는데 펌핑 로스를 줄일 수 있어 초희박 혼합비를 만들어 낼 수 있는 것이 아니라 관련 자료를 보고 판단하건데 정속 주행 또는 내리막 운행에서 펌핑 로스를 줄이기 위해 스로틀을 기존보다 많이 열다보니 어쩔 수 없이 실린더 내부는 극도로 희박한 혼합비에 놓이게 되어 연소 자체가 어려워지는 문제가 발생하고 이를 직분사와 스월 또는 텀블 현상으로 연소가 가능하게 한 것 같습니다. 결과적으로 펌핑 로스를 줄여 희박한 혼합비 만들었다고 보는 것이 아니라 희박한 혼합비에서 연소가 가능하게 하여 펌핑 로스를 줄였다고 보는 것이 맞을 것 같습니다. 제가 검색해 본 자료에서도 린번의 가장 중요한 핵심이 펌핑 로스를 줄이는 것이네요!

    • 날씬이 2010.05.18 17:36

      그렇죠...
      피스톤이 하강시에 외부의 공기를 흡입하게 되는데, 이때 진공을 이용합니다.
      만일 스로틀이 닫혀잇거나 하면 외부공기를 실린더내로 끌어들이기에 힘들죠..그래서 진공도가 커지면.. 실린더가 하강할때 저항이 커집니다...이 저항때문에 엔진힘도 뺏기게 됩니다...
      근데 스로틀을 많이 열어주면 공기가 많이 유입가능하므로 진공도가 약해지므로 펌핑로스도 줄일수가 있겠지요...펌핑로스가 주니, 부하도 감소되고 엔진힘도 좋아지는거지요
      근데 공기가 너무 많이 들어오면 연소가 잘 안됩니다...기존의 실린더밖에서 연료를 분사시 제어하기가 참 힘든데 직분사의 경우 흡입된 공기만큼 정밀하게 연료를 실린더내로 분사시켜줄수 있어서 희박연소를 가능케 할수있습니다.
      따라서 적은 연료로 희박연소가 가능하니 연비도 올리고, 좋은거죠

      예를 들어 100Km로 가속페달을 밟지않는 탄력주행시 스로틀은 닫혀있거나(ISCV같은 바이패스방식) 저rpm을 위해 소량 열려있는데요(MTIA방식)
      피스톤은 바퀴의 구동력에 의해 무지 빨리 위아래로 움직이잖아요~ 그상태에선 펌핑로스가 필연적인데, 직분사의 경우 스로틀을 확(?)열어놓아 펌핑로스도 없애고 대신 유입된 다량(?)의 공기에 연료를 조그만 분사시켜 희박연소를 시켜주면 연료도 안먹고 출력은 좋고 일석이조라는거지요~

  • 신성환 2010.05.19 13:28

    지엠대우 차 절대 사지마세요 운행거리2만키로에 미션이 고장나는차가 어디있나요.
    고장난 차를 AS할려고 했더니 2006년식이라 AS기간이 지나서 운행거리가 2만키로 밖에 안됬어도 안된다는군요.
    세상에 2만키로에 미션이 고장나는 차라니 제가 8만이나 10만 뛰고 미션이 고장나면 '아 무리해서 타 본인 잘못으로 고장났구나 하겠는데 이건 2만키로에 미션고장이라니 이런회사 차 어떻게 믿고 사겠습니까. 회사에서 차를 잘못 만든책임은 안지고 3년AS기간이 지나서 AS수리를 못해주겠다니,
    절대 지엠대우 자동차 사지마세요
    사시면 후회합니다.
    신차 나와서 아무리 좋다고 해도 믿지마세요.
    차만 팔아먹고 AS개판이 지엠대우이니까요.

    • 윤영 2010.06.04 13:03

      마음 고생이 심하셨겠네요. AS문제는 잘 해결되셨는지요... 전 신성환님과는 반대로 AS가 너무 좋아서 올해 세번째로 구입할 차량도 마찬가지로 지엠대우 차로 구입할려고 알아보는 사람입니다. 사람일이라 어느정도 관용도 베풀어주었으면 하는 바램을 지엠대우에게 해봅니다. 하지만 신성환님의 마음도 이해되지만 친절하고 저렴한 AS를 해주시는 지엠대우 직영AS공장도 있다는 사실을 알아주셨으면 합니다. 현재 2002년식 레조를 타고 있는데 지금껏 잔고장 하나없이 정말 편하게 타고 다니고 있습니다. 제게는 어떤 브랜드 보다도 지엠대우가 마음에 듭니다.

  • 최용석 2010.07.26 15:50

    솔직히 저도 1997년도 즈음에 레간자 오토 샀다가 개피 한번 봤었죠.
    차 나오자마자 1주일도 안되서 엔진소음, 와이퍼, 각종 잡소리와 수차례의 시동꺼짐으로 근 2달을 AS 센터에서 보낸적이 있었죠. 안되겠다 싶어서 영업소에 문의했더니 차량 교환은 절대 안된다..라고.. 제가 알기론 같은 부위 3번이상 고장나면 교환해주기로 되어있다고 알고있었으나... 씨알도 안먹히더군요.-_-;;
    그래도 전 대우차가 좋아요 ㅋ

  • 고수님들이네...ㄷㄷ 2010.09.05 10:27

    gdi엔진에 대해 개념좀 쌓으려고 왔는데 jk님하고 날씬님의 인터넷 토론덕에 아주ㄱ= 많~이 배워갑니다..ㅎㅎㅎ

  • 쯧쯧 2010.10.26 22:17

    jknam님이 교본에서배워 알고있는 구식 항공기 엔진 구조로 자신이 알지못하는 자동차의 직분사 부분까지 지레짐작으로 날씬이님을 가르치려 들다가 된통당한 상황이네 기술자들은 모르면 숙이고 자신보다 많이아는 사람의 말을 들을줄알아야 발전하는데 그놈에 기술자 아집이라는거 그게 일본전자 업계를 퇴보하게 하는 길이었지 사람은 죽을때가지 배우는 것이다

  • 쯧쯧 2010.10.26 22:43

    jknam님의 대박망신부분==============================
    그리고 연료를 어디에 분사하느냐에 따라 냉각 효율이 달라지는 것은 아닙니다. 연료가 엔진 냉각에 영향을 미칠 수 있는 것은 바로 혼합비입니다.
    엔진을 냉각하기 위해서는 혼합기의 혼합비를 농후(Rich)하게 하죠! 혼합기의 연료는 100% 완전 연소가 되지 않기 때문에 농후한 연료 중 연소되지 않은 연료는 기화하면서 실린더 내의 열을 빼앗아 배기 덕트를 따라 나가게 되므로 냉각 효율을 높이는 것입니다.
    ===========================================================================================
    날씬이님의 카운터펀치
    연료분사 타이밍과 패턴은 상황에 따라 달라지는데, 일반적인 직분사 상황에서 가속모드에선 연료분사 타이밍을 흡입으로 앞당기고 분사시에도 스파크플러그가 아닌 실린더내벽으로 쏘기때문에 혼합기가 잘 섞이고.. 찬 연료를 쏘기때문에 냉각효과도 가지는 겁니다.
    ------------------------------------------------------------------------------------
    이부분 여러회사 직분사 엔진자료에서 확인했는데 연료분사로 냉각도 되는게 맞네요

  • 쯧쯧 2010.10.26 22:51

    난 3년전에 에쿠스 신차사서 잘타고 있는데 이번에 알페온 대우차치고 잘나온거같다 말만 대우차지 외제차지만.. 남에 사이트와서 타사차 비방하고 싶지 않아서 말은 안하는데 나도 대우차로 속썩은적있었다 현대차도 마찬가지지만 그래서 차는 출시되고 5년은 두고보다가 사야한다 그래서 에쿠스 신형나온다는 소식을 들었는데도 그각진 에쿠스를 샀다 현대의 고질적인 신차 초기 품질문제때문에 근데 이차를 끝으로 현대차는 안살생각이다 차라리 GM대우차를 사야겠다 현대것들 국내소비자를 봉으로 알고 미국에 비해 세전 가격도 너무 비싸게 받아먹는다 수십년간 국내소비자 등쳐먹고 기생한현대차 망해도 상관없다고 생각한다 세전가격도 천만원이상비싸면서 국내세금때문에 차이가 있다는 늘 같은 그변명 역겹다

  • 알페온러브 2015.03.04 14:10

    직분사 단점이 하나 빠졌네요..카본...