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목차
Ⅰ. 서론
Ⅱ. 본론
1. GDI 엔진의 특징
2. GDI엔진과 기존 엔진(MPI)과의 비교
3. GDI 엔진의 장단점
4. GDI 엔진 성능의 개선 방안 및 신기술
Ⅲ. 결론
Ⅱ. 본론
1. GDI 엔진의 특징
2. GDI엔진과 기존 엔진(MPI)과의 비교
3. GDI 엔진의 장단점
4. GDI 엔진 성능의 개선 방안 및 신기술
Ⅲ. 결론
본문내용
에 경우보다 turbo charger를 설치한 GDI 엔진에 연비가 높아지는 것을 확인할 수 있다.
게다가 turbo charger에서 문제가 되었던 turbo lag 도 turbo charger를 GDI 엔진에 장착함으로써 해결되었다고 한다. GDI 엔진에서는 부하가 작을 때, 초희박 연소 모드로 공연비가 제어된다. 이 때문에 기존의 SI 엔진에서 부하가 작을 때의 실린더에서 배출되는 혼합기체의 양보다 GDI엔진의 실린더에서 배출되는 혼합기체의 량이 더 많게 된다. (SI엔진 에서는 이론공연비 14.7에서 연소가 일어나지만 GDI 엔진에서는 저부하일 때 공연비가 30 정도가 되기 때문에 배출되는 혼합기체의 양은 거의 2배 가까이 된다.) 따라서 스로틀을 개방하기 전에 turbo charger 는 이미 어느 정도 고속으로 회전하고 있어서 turbo lag 가 상당히 줄어들고, response 가 좋아진다고 한다. 그림11을 보면 turbo-GDI가 turbo-MPI 보다 회전속도가 더 빨리 그리고 더 많이 증가하는 것을 확인할 수 있다.
Ⅲ. 결론
자동차 엔진 시장은 지금까지 가솔린 엔진과 디젤 엔진의 이분화되어 발전해왔다. 하지만 연비, 진동, 소음 등의 환경, 경제성 등을 비롯하여 최근의 환경 문제와 결부되어 배출가스 제한까지 많은 제약이 따르게 되면서 세계의 많은 회사들은 경쟁력을 확보하기 위해 애를 먹고 있는 실정이다. 이런 상황에서 기존의 PFI 방식이나 MPI 방식을 대체할 여러 가지 엔진의 대안이 나오고 있는데 그 중에 가장 주목 받고 있는 기술이 바로 GDI 방식이다. 아직까지 GDI 기술은 초기단계이기 때문에 보완, 개선하여야 할 중요한 부분들이 있다.
GDI 기술이 해결해야할 과제는 첫째로, 연료소비율이다. 기존 PFI 방식에서도 희박한 연료 공기 혼합기를 연소시키는 방식에 집중되어 연구되어 왔지만 공연비를 23:1 까지 실현하는데 그치고 말았다. 이보다 한 단계 발전된 기술인 GDI 방식에서도 연료 소비율에 관한 연구가 오래 전부터 진행되어 왔지만 인젝터 기술이 따라가지 못해서 별다른 진전이 없어왔다. 하지만 미쓰비시나 도요타에서는 기존 PFI 방식 가솔린 엔진에 비해 연비가 25% 이상 향상되어 디젤엔진과 연비경쟁이 가능할 것이라고 발표하라 정도로 조만간 해결될 과제로 보인다. 두 번째로, 공연비와 점화 문제이다. GDI 엔진에서는 가솔린보다는 훨씬 높은 공연비인 50:1까지 구현 가능하지만 140:1까지 구현 가능한 디젤엔진보다는 못한 실정이다. 디젤엔진에서는 이런 높은 공연비에서도 압축에 의해 점화되는 것이기 때문에 그에 관한 문제는 없다. 하지만 GDI에서 가솔린 연료는 스파크 플러그에 의해 점화되기 때문에 점화 가능한 공연비 이하를 공급해야 한다. 따라서 GDI 엔진에서 초희박 공연비에서의 성층화 기술이 매우 중요하다고 할 수 있다. 마지막으로 가장 중요한 배출가스 문제이다. 특히나 최근 들어 여러 환경문제가 부각되면서 자동차 배기가스에 대한 규제가 심해지고 있다. 기존 PFI 방식에서 사용하던 삼원촉매방식은 아주 획기적이고 효율적인 배기정화장치이긴 하지만 이론 공연비에서만 작동 가능하다는 한계 때문에 GDI방식에서는 사용할 수 있다. 따라서 높은 공연비에서 작동할 수 있는 촉매 기술의 개발이 시급하다. 또한 고부하 영역에서 디젤엔진처럼 매연이 발생하는 경우가 있는데 이에 대한 개선도 필요하다. 앞으로 EURO-Ⅴ 수준의 규제가 실현된다면 배기가스 정화에 대한 중요성이 더욱 커질 것으로 예상되므로 이에 관한 기술적 발전이 필요하다. 이외에도 인젝터의 성능개선, 운전조건에 따르는 공연비 조절 등이 앞으로 더 연구되어야 할 것이다.
게다가 turbo charger에서 문제가 되었던 turbo lag 도 turbo charger를 GDI 엔진에 장착함으로써 해결되었다고 한다. GDI 엔진에서는 부하가 작을 때, 초희박 연소 모드로 공연비가 제어된다. 이 때문에 기존의 SI 엔진에서 부하가 작을 때의 실린더에서 배출되는 혼합기체의 양보다 GDI엔진의 실린더에서 배출되는 혼합기체의 량이 더 많게 된다. (SI엔진 에서는 이론공연비 14.7에서 연소가 일어나지만 GDI 엔진에서는 저부하일 때 공연비가 30 정도가 되기 때문에 배출되는 혼합기체의 양은 거의 2배 가까이 된다.) 따라서 스로틀을 개방하기 전에 turbo charger 는 이미 어느 정도 고속으로 회전하고 있어서 turbo lag 가 상당히 줄어들고, response 가 좋아진다고 한다. 그림11을 보면 turbo-GDI가 turbo-MPI 보다 회전속도가 더 빨리 그리고 더 많이 증가하는 것을 확인할 수 있다.
Ⅲ. 결론
자동차 엔진 시장은 지금까지 가솔린 엔진과 디젤 엔진의 이분화되어 발전해왔다. 하지만 연비, 진동, 소음 등의 환경, 경제성 등을 비롯하여 최근의 환경 문제와 결부되어 배출가스 제한까지 많은 제약이 따르게 되면서 세계의 많은 회사들은 경쟁력을 확보하기 위해 애를 먹고 있는 실정이다. 이런 상황에서 기존의 PFI 방식이나 MPI 방식을 대체할 여러 가지 엔진의 대안이 나오고 있는데 그 중에 가장 주목 받고 있는 기술이 바로 GDI 방식이다. 아직까지 GDI 기술은 초기단계이기 때문에 보완, 개선하여야 할 중요한 부분들이 있다.
GDI 기술이 해결해야할 과제는 첫째로, 연료소비율이다. 기존 PFI 방식에서도 희박한 연료 공기 혼합기를 연소시키는 방식에 집중되어 연구되어 왔지만 공연비를 23:1 까지 실현하는데 그치고 말았다. 이보다 한 단계 발전된 기술인 GDI 방식에서도 연료 소비율에 관한 연구가 오래 전부터 진행되어 왔지만 인젝터 기술이 따라가지 못해서 별다른 진전이 없어왔다. 하지만 미쓰비시나 도요타에서는 기존 PFI 방식 가솔린 엔진에 비해 연비가 25% 이상 향상되어 디젤엔진과 연비경쟁이 가능할 것이라고 발표하라 정도로 조만간 해결될 과제로 보인다. 두 번째로, 공연비와 점화 문제이다. GDI 엔진에서는 가솔린보다는 훨씬 높은 공연비인 50:1까지 구현 가능하지만 140:1까지 구현 가능한 디젤엔진보다는 못한 실정이다. 디젤엔진에서는 이런 높은 공연비에서도 압축에 의해 점화되는 것이기 때문에 그에 관한 문제는 없다. 하지만 GDI에서 가솔린 연료는 스파크 플러그에 의해 점화되기 때문에 점화 가능한 공연비 이하를 공급해야 한다. 따라서 GDI 엔진에서 초희박 공연비에서의 성층화 기술이 매우 중요하다고 할 수 있다. 마지막으로 가장 중요한 배출가스 문제이다. 특히나 최근 들어 여러 환경문제가 부각되면서 자동차 배기가스에 대한 규제가 심해지고 있다. 기존 PFI 방식에서 사용하던 삼원촉매방식은 아주 획기적이고 효율적인 배기정화장치이긴 하지만 이론 공연비에서만 작동 가능하다는 한계 때문에 GDI방식에서는 사용할 수 있다. 따라서 높은 공연비에서 작동할 수 있는 촉매 기술의 개발이 시급하다. 또한 고부하 영역에서 디젤엔진처럼 매연이 발생하는 경우가 있는데 이에 대한 개선도 필요하다. 앞으로 EURO-Ⅴ 수준의 규제가 실현된다면 배기가스 정화에 대한 중요성이 더욱 커질 것으로 예상되므로 이에 관한 기술적 발전이 필요하다. 이외에도 인젝터의 성능개선, 운전조건에 따르는 공연비 조절 등이 앞으로 더 연구되어야 할 것이다.
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- 등록일2014.01.15
- 저작시기2014.1
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- 자료번호#902096
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