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by 이정원 Dec 08. 2022

연료를 실린더 안에서 직접 쏴 주는 GDI 엔진

미리 섞을 필요가 없는 만큼 더 많은 공기를 받아서 활용할 수 있다. 

린번 엔진이 실패한 가장 큰 이유는 연소의 불안정성이었다. 연료를 흡기 포트에서 분사해서 미리 공기와 섞어 주었다가 밸브를 열어 빨아들이는 방식으로는 섬세한 연료량과 그 분포 제어가 어렵다. 그 대안으로 디젤 엔진처럼 가솔린도 직접 실린더 내에서 분사하는 방식의 엔진인 GDI - Gasoline Direct Injection 엔진이 개발되었다. 

GDI 엔진과 MPI 엔진 비교 - Doopedia.co.kr 참조

연료를 실린더 내에 직접 분사하면 여러 장점이 있다. 일단 분사 시기와 양을 자유롭게 조절할 수 있기 때문에 적은 연료량을 점화 플러그 주변에 집중 배치해서 공연비를 높이는 것이 가능하다. NOx 배출이 적은 저부하 정속 주행에서의 연비 개선에 도움이 된다. 


연료를 실린더 내에서 쏴 주기 때문에 흡기 포트를 통해 순수한 공기가 그만큼 더 많이 흡입된다. 그만큼 한 번에 낼 수 있는 토크와 출력이 증가한다. 그리고 흡기 밸브와 배기 밸브가 열리는 시기가 겹치더라도 연료가 그대로 배기가스로 나가는 일이 없기 때문에 밸브 오버랩을 자유롭게 사용할 수 있어서 터보차저라고 불리는 과급기 운행에도 제한이 적다. 

같은 회사 같은 2L이지만 GDI와 MPI 엔진 비교 / 모든 면에서 GDI가 우수하다.

연료가 분사되어 기화되면서 내부 온도가 낮아지면 노킹의 위험도 줄어든다. 그만큼 엔진 압축비도 늘릴 수 있다. 그리고 연료를 일부러 지연 분사해서 연소를 늦게 이루어지도록 함으로써 배기가스 온도를 의도적으로 높여서 촉매를 빨리 활성화하는 것도 가능하기 때문에 배기가스 제어에도 유리하다. 

고압펌프와 인젝터 - 엔카 매거진 참조


이런 여러 가지 장점이 있지만, 100 bar 이상의 고압 연료 펌프가 필요하고, 인젝터도 디젤에 준하는 정밀 제어가 가능한 고 사양이 필수적이다. 디젤 엔진만큼은 아니지만 연료 분사하는 진동이나 소음도 피할 수 없다. 그리고 분사된 연료는 대부분 기화되지만, 일부는 다 타지 못하고 그을음으로 실린더나 인젝터 주변에 쌓이기도 한다. 


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