[오토모닝 정영창 기자] 델파이는 2017 비엔나 모터 심포지엄에서 4기통 엔진에 양산 가능한 다이나믹 스킵 파이어(DSF) 실린더 비 활성화를 시연했다고 밝혔다.
이 실린더 시스템은 엔진에 따라 CO₂ 배출을 8%에서 15%까지 저감할 수 있는 것이 특징으로 곧 시장에 선보일 예정이다. 연비 효율이 높은 4 기통 터보 엔진의 경우 CO₂ 배출을 1% 저감하는데 단 40 유로 정도의 비용이 소요될 것으로 추산된다.
특히 업계 최초 완전 가변 배기량 실린더 컷 오프 기술로 알려진 다이나믹 스킵 파이어 (DSF®)는 리파인먼트, 연소, 하이브리드화에 새로운 접근 방식을 제공할 것이라는게 델파이 쪽의 설명이다.
마틴 버스코어 델파이 파워트레인 시스템 엔지니어링 부사장은 “작년 심포지엄에서는 DSF 의 고유한 접근법을 통해 CO2 배출과 연비측면에서 동급 최고개선을 달성했다”며 “올해는 4기통 다운사이징 터보 엔진을 대상으로 NVH 성능을 유지한 채 동일한 이점들을 제공하는 과정을 소개할 예정이다”라고 말했다.
그는 이어 “연비를 1% 개선하는데 단 40 유로의 비용만 소요되기 때문에 DSF 는 현재 생산 준비가 거의 완료된 파워트레인 기술 중 가장 주목 받는 기술로 대두될 것이다”고 강조했다.
델파이는 이번 심포지엄에서 DSF 와 마일드하이브리드 시스템과의 통합을 통해 최대 3%의 추가적 CO2 배출 저감을 달성한 과정 역시 소개할 예정이다. 이에 따라 DSF가 4기통 엔진에 제공하게 될 연비 개선율은 총 11%에 이를 것으로 예측된다.
델파이 관계자는 “DSF 작동 시 실린더의 점화 또는 비 활성화에 대한 결정은 각 점화 직전에 이루어 지며, 각각의 제어는 실린더별로 독립적으로 진행된다”면서 “실린더가 비 활성화될 때 흡기 밸브와 배기 밸브는 델파이의 실린더 비 활성화 하드웨어를 이용하여 닫힌 채 유지되며 실린더 비 활성화 결정시 다양한 요인들이 고려된다”고 설명했다.
또 “필요 토크, 엔진의 NVH 특징, 승차감에 미치는 영향을 제거하기 위해서 반드시 피해야 할 진동수와 진폭 등이 요인에 포함될 수 있다”고 덧붙였다.
연소 제어를 다이나믹하게 선택함으로써 엔진은 최대 효율성에 가깝게 가동될 수 있으며 펌핑손실은 사실상 사라지고 열 효율은 상당히 개선될 수 있다. 또한 고유의 제어 기술은 연소 전략에 대한 새로운 접근법을 구현함으로써 상당한 추가 연비 개선을 달성할 수 있는 가능성을 열어준다.
또한 타 파워트레인 시스템을 간단하고도 효과적으로 최적화할 수 있는 새로운 접근법을 제시한다. 예를 들어, 연소 방식을 매번 선택함으로써 효율뿐 아니라 1/1000 초 토크 모듈레이션을 구현한다. 내부적으로는 높은 매니폴드 압력이 빠른 토크 반응을 제공하고 엔진 저 부하 상태에서 연소 안정성을 개선한다.
DSF의 또 다른 주요 이점은 감속 시 모든 실린더를 비 활성화 할 수 있다는 것이다. 이로 인해 일반적인 감속 후 촉매장치의 효율향상을 위해 추가적으로 분사되어야 하는 연료를 절감할 수 있다. DCCO 는 또한 펌핑 손실을 추가적으로 감소시켜 연료 컷 상태의 주행구간을 더 연장할 수 있다.
심포지엄 참석자들은 델파이-툴라 엔지니어링·데모 팀이 개발한 1.8 리터 4 기통 터보 차량에 탑재된 DSF의 시연을 직접 볼 수 있다. 동 차량의 엔진은 델파이 가솔린 직분사 (GDi) 연료시스템, 툴라 DSF 알고리즘이 적용된 델파이 엔진 컨트롤러, 델파이 DRFF 밸브 제어 시스템이 장착됐다.
타사의 실린더 비 활성화 시스템 역시 지원 가능한 델파이 DRFF 는 첨단 가변 밸브 구동 기술로, 풀 리프트 프로파일과 제로 리프트 프로파일 간 전환이 가능한 3 개의 캠 로브와 연동하는 로커 암 메커니즘을 사용한다. 이 시스템은 컴팩트하고 내구성도 뛰어날 뿐 아니라 단 천분의 몇 초 이내에 밸브를 비 활성화 할 수 있다.
델파이의 DRFF 를 통해 최대 3000rpm 에서 캠 1 회전에 실린더 비 활성화를 완벽히 구현할 수 있으며 스트레스와 마찰을 증가시키는 밸브 스프링 고 부하를 피해갈 수 있다.
델파이-툴라 차량을 이용한 테스트 결과, DSF 구동 시 NVH 성능은 실린더를 모두 가동하는 경우와 비교해 볼 때 주파수 전 범위에서 유사하게 나타났다. DSF가 구동된 상황에서 CO₂가 최대 10%까지 저감된다는 것이 WLTC, NEDC, US Combined, JC08 드라이브 사이클에서 예측되고 있다.
스콧 베일리 툴라 CEO는 “DSF는 단순한 아이디어에서 나온 혁신으로 차량 내 타 시스템의 효율적 작동을 지원해 주목할 만한 다양한 범위의 혜택을 선사한다”며 “부드러운 주행, 예외적 연비 혜택, 배출 영향 제로 등 여러 가지 혜택을 보장한다”고 설명했다.
버스코어 델파이 파워트레인 시스템 엔지니어링 부사장 역시 “단일 플랫폼 상에서 DSF 와 48V 마일드 하이브리드를 활용한 4 기통 터보-GDi 데모 차량으로 작업을 하고 있다. 이 차량이 완전히 최적화되면 총 CO₂ 배출을 최대 20%까지 저감할 수 있을 것으로 내다본다”고 밝혔다.
한편 DSF가 장착된 V8은 조만간 양산될 예정이며 4기통에 적용하기 위한 제조업체와의 협력은 현재 진행 중이다.
정영창 기자 jyc@automorning.com
