Dual Injection 기술

2013/01/12

 

Dual Injection(듀얼 분사) 기술은 이미 양산까지 적용된 기술이지만 많은 이들에게 생소하게 느껴질 것이다. 현재 양산되는 엔진은 펌핑 로스를 줄일 수 있다는 장점 때문에 흡기, 배기 각각 2개의 밸브가 있는 DOHC가 기본이 되었으며, 흡기 포트쪽 흡기 밸브 2개와 인젝터 1개가 장착되어 있다.

하지만 위에서 언급한 Dual Injection은 인젝터가 1개가 아닌 2개를 각 흡기 밸브에 설치한 기술을 말하는 것으로 PFI(Port Fuel Injection) 엔진 기술이다.

Dual Injection의 핵심은 아래 그림처럼 분무 기술이다. 왼쪽은 Dual Injection에서 1개의 인젝터에서 분무를 가시화한 것이며 오른쪽은 기존 PFI의 분무 사진으로써 양쪽을 비교한 것이다. 기본적으로 분무 사진에서 확인할 수 있는 것은 분무각과 분무 도달거리인데, 마찬가지로 아래 2개의 사진을 분무각과 분무도달거리를 이용해서 비교해 보면 분무각은 왼쪽이 더 넓고 분무도달거리는 오른쪽이 더 길다.

 

Dual Injection의 경우 1개의 인젝터가 각 흡기 포트의 직경에 맞춰 분사를 해 주면 되기 때문에 분무각을 크게 가져갈 수 있고 결국 분무거리도 짧아지게 된다. 하지만 기존 PFI의 경우 1개의 인젝터에서 분사된 연료가 2개의 흡기 포트로 나뉘어서 실린더 안으로 들어가야 하기에 그림과 같이 두 갈래의 분무 줄기가 형성되며 각각의 분무각은 좁아지고 분무도달거리는 길어진다.

 

분무도달거리가 길어진다는 것은 분사된 연료가 흡기포트나 밸브 등에 액상으로 흥건하게 묻는 Wall-wetting 현상이 발생하게 되고, 결국에는 HC나 CO 등의 배출가스 증가와 연비 측면에서 불리하게 된다. Dual Injection은 이러한 단점을 보완하여 Emission 저감과 4%의 연비 향상을 얻을 수 있다고 한다.

 

그 밖에 자동차 사업의 전략적인 측면에서 보면 기존 PFI 엔진에서 흡기 포트 내 인젝터를 1개만 더 설치하면 되므로 구조의 경량화와 심플한 설계에 도움이도 된다.

 

GDI의 경우 흡기포트에서 분사된 연료와 공기의 혼합기가 실린더로 들어가는 것이 아니라 실린더 내에서 연료를 분사하게 된다. 따라서 높은 압력이 형성된 실린더에서 연료 분사를 위하여 액상의 연료를 작은 액적으로 잘게 미립화하기 위해서 고압의 연료펌프가 필요하며 그에 따라 분무도달거리가 길어지게 된다. 이 때문에 현재 GDI 엔진은 실린더 직경을 작게 가져가는데 한계가 있으며 결국 Small Engine에 적용하기는 어렵게 된다.

 

이러한 GDI의 틈새를 Dual Engine이 매워줄 수 있을 것이다. 배기량이 적은 엔진에 적용 가능하며 배기 규제를 만족시킬 수 있는 PFI엔진 수요에 대응할 수 있다. 대체로 자동차 기술 수준이 높은 선진 기술 국가는 배출가스 및 연비에 대한 규제가 강하기 때문에 GDI 기술이 필수에 가깝지만 이외의 개발도상국에서는 PFI 엔진에 대한 수요가 있기 마련이다.

 

현대 Dual Injection은 2009년 7월 Nissan에서 Dual Injection System에 대한 Press Conference를 통해 소개되었으며 2010년 Denso에서 양산을 시작하여 세계에서 처음으로 Nissan 신형 가솔린 1.5L SUV '쥬크‘에 적용되어 있다.

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