GDI engine

소개글

GDI engine에 대한 보고서 자료입니다.

목차

Ⅰ. GDI 개발배경

Ⅱ. GDI 란

Ⅲ. GDI engine의 원리와효과

Ⅳ. GDI 제어

Ⅴ. GDI에 적용되는주요기술

Ⅵ. GDI engine의 세부적특징

Ⅶ. 저연비영역

Ⅷ. 고출력영역

Ⅸ. 완전연소

Ⅹ. GDI engine 의장점

본문내용

는 에어클리너, 쓰로틀 밸브 및 흡기다기관 등 흡기계통의 구성품을 거쳐서 유입되기 때문에 많은 저항을 받는다. 특히 쓰로틀밸브의 열림량이 적으면 적을수록 진공도가 커져 공기가 흡입될 때의 저항은 증가하게 된다.
공기흡입 저항이 증가하면 저항력을 이기고 피스톤이 움직이기 위해서는 큰힘을 필요로 한다. 즉 엔진 동력이 저항력을 이기는 데 사용되는 만큼 엔진 출력이 손실되게 된다. 이러한 엔진출력 손실을 일으키는 현상을 펌핑로스라고 한다. 이론 공연비(14.7:1)로 제어하는 일반 엔진에서 일정마력의 엔진출력을 얻기 위해서 쓰로틀 밸브를 20% 열어야 하고 또한 이때 피스톤이 하강하는데 10 이라는 힘이 든다고 한다면, 가솔린 직접분사 엔진은 공연비를 초희박(40:1)으로 제어하기 때문에 일반 엔진에 비하여 훨씬 많은 공기가 필요하며, 일반 엔진과 동일한 출력을 얻기 위해서는 쓰로틀 밸브를 일반 엔진에 비해 더 열어야 한다.
쓰로틀 밸브를 많이 열게 되면 쓰로틀 밸브를 통하여 흡입되는 공기의 저항은 감소하게 되고, 피스톤이 하강하는데 드는 힘은 일반 엔진에 비해 대폭 감소된다. 따라서 저속 부분부하 영역에서 가솔린 직접분사 엔진은 초희박 연소로 일반 엔진의 펌핑로스를 줄여 연비저감을 실현하였다.
Ⅷ. 고출력 영역(체적효울 향상과 고 압축을 통해 저 연비와 고출력의 동시실현)
흡기 과정 중에 연료를 분사함으로서 연소실내에 균질한 혼합기를 형성시킨다.
또한 연료의 기화열로 연소실내 가스온도가 저하되고 흡기 밀도의 증가로 흡기 냉각을 이용하여 충진 효율이 증가한다. 또한 엔진은 내 Knocking성이 우수하여 압축비 증대를 통해 고 효율화를 추구할 수 있다. 공연비는 13~24정도가 기존의 MPI엔진과 비교하면 희박연소라고 할 수 있다.
☞연료에 의한 흡입공기 냉각으로 체적효율이 증가되어 엔진성능 향상
흡입되는 공기에 차거운 연료를 분사하게 되면 연료가 증발하면서 발생하는 증발잠열에 의하여 흡입되는 공기를 급속히 냉각을 시킨다. 따라서 공기의 체적효율이 증가되어 엔진성능이 향상된다.또한 차가운 공기의 흡입으로 앤티-노킹성이 좋아지므로 압축비 증대와 점화시기를 진각시킬 수 있으므로 엔진 성능을 향상 시킬 수 있다. 따라서 흡입행정시 흡입되는 공기에 연료를 직접분사함으로써 체적효율증가, 압축비 증대 및 점화시기 진각등으로 엔진출력을 향상시킬 수 있다.
Ⅸ. 완전연소와 대용량 EGR 밸브사용으로 유해배기가스 저감
일반 엔진에서 연소시 발생되는 주요 유해가스는 탄화수소(HC), 일산화탄소(CO) 및 질소산화물(NOX) 등이 배기가스로 배출된다. 이러한 유해배기가스의 발생되는 양은 공연비에 따라 차이가 발생한다. 탄화수소나 일산화탄소의 배출가스는 공연비가 농후하면 발생되는 양이 증가하고, 공연비가 희박하면 발생되는 양은 줄어든다. 그러나 질소산화물의 배출가스는 공연비가 희박해지면 발생량이 증가하게 된다.
가솔린 직접분사 엔진에서 탄화수소나 일산화탄소의 배출가스는 초희박 공연비에서 이상적인 연소가 가능하기 때문에 배기가스 저감을 실현하였다. 그러나 질소산화물의 배출가스는 공연비가 희박하면 발생량이 증가되기 때문에 대용량의 촉매를 사용함으로써 30% 유해배기가스 저감을 실현하였다.
이와 같이 GDI엔진은 실용 주행 영역과 고부하 영역에서 서로 다른 혼합기의 형성 및 양호한 연료 기화 그리고 연료와 공기간의 혼합시간 단축을 실현하였고, 이것이 바로 저연비와 고출력 그리고 환경친화적인 엔진이라는 서로 상충되는 요소를 양립 시키는 엔진이다.
Ⅹ. 가솔린직접분사 엔진의 장점
일반적으로 가솔린엔진은 소형으로 큰 출력을 내고, 디젤엔진은 열효율이 높아 연료소비가 적은 특성이 있는데, 직분가솔린엔진은 이러한 2가지 장점을 다같이 가지고 있다고 볼 수 있다.
☞ 종래의 엔진공연비는 보통 15:1로 운전되고, 희박연소한계는 24정도이나, GDI는
층상혼합상태로 만들어 40:1의 공연비에서도 안정적 연소가 가능하다.
☞ 희박공연비화에 따른 펌프손실 감소로 종래엔진 대비 약30% 연비가 개선됨
☞ 저, 중부하에서는 디젤엔진과 동일하게 압축행정 후반기에서 연료가 분사되지만
고부하에서는 흡입행정에서 연료가 분사되고, 분사된 연료를 실린더내 공기를 냉각
시키므로, 충진효율이 높아지고, 녹킹 발생이 억제되어 12:1 정도의 높은 압축비가
가능해진다.
☞ 저부하시에는 압축행정분사에 의한 층상혼합으로, 고 부하시에는 흡입행정 분사
에 의한 균일 혼합으로 부하에 따라 혼합기 형상패턴을 달리하여 최적화가 가능하다.
☞ 지구온난화의 주요원인인 CO2의 배출을 대폭저감 할 수 있다.
※ GDI Engine 개발 동향
- 국외
1. 일본
Mitsubishi--1.8l GDI 엔진 개발 완료 승용차( Galant, Magnum)에 적용중. New Pajero,RVR등에도 적용예정. 향후 4.5L 급까지 Line-up예정
Toyota--20l급 GDI 개발 완료 승용차 ( Corona )에 적용중
Nissan--`97년 말까지 1.8l급이상의 거의 전 승용차에 적용예정
2. 유럽
Volvo--Mitsubishi로 부터 년 1만대씩 수입하여 `97년 하반기에 승용차에 탑재
V.W--GDI엔진 개발 예정
Peugeot & Citroen--`97년 말 개발 완료 예상
- 국내
1. 현대
4.5l GDI 엔진을 Mitsubishi로 부터 기술 제공 받아 개발 완료 `98 하반기부터 최상급 승용차(에쿠우스)에 적용중
1.8l GDI 엔진 독자 개발 완료 및 초기 차량 제작
관련 특허 50개 출원
2. 기아
`95년부터 1.8L GDI 엔진 개발 시작. `00년 개발 완료 예상
단기통 엔진상에서의 최적 직접분사식 엔진 연소실 개발 ( 설계.시작)
연소실 개발을 위한 Laser광 계측 및 연소 실험
직분식 4기통 가솔린 엔진 개발 및 차량개발 완료
향후 Credos후속 차종에 적용 예정
논문게재 및 대외 발표 총 25건,특허 출원 26건
3.대우
'98년부터 고등기술 연구원과 1.6L GDI 엔진개발 시작
단기통 엔진상에서의 최적 직접분사식 엔진 연소실 개발 ( 설계.시작)

키워드

GDI,   직접분사엔진,   가솔린엔진,   gasoline direct injection,   가솔린기관,   GDI엔진,   내연기관