09/16(수) 18:04
자동차 엔진은 무려 700여개의 부품으로 구성돼 있는 「복잡 덩어리」다. 또한 기계·전기·전자·금속·화학 등 공학이란 공학은 모두 동원된 「난해 방정식의 산물」이다. 그러나 분해하듯 하나 하나 뜯어 보면 신체의 구조나 기능, 자연의 원리를 담고 있다.
현대자동차 중앙연구소 가솔린엔진 설계1팀이 설계·개발한 입실론(ε)엔진의 타입은 「IN LINE 4 CYLINDER MPI MULTI VALVE」. 우리말로 옮기면「직립 4기통 다(多)분사 다(多)밸브」다. 다소 복잡하게 느껴지지만 이 말속에 ε-엔진의 특징과 장점이 그대로 들어 있다.
일반적으로 동일한 배기량에서 기통수를 늘리면 기통당 부피가 작아져 압축비를 높일 수 있다. 마찰손실을 낮추고 정숙성을 유지하는 등의 장점도 살릴 수 있다. 경차용 엔진은 대부분 3기통 아니면 4기통이다. ε-엔진은 4기통이어서 3기통에 비해 압축비가 높고, 마찰과 소음이 적다.
압축비는 공학적으로 행정 부피(실린더 안에 흡입되는 혼합기의 양)와 연소실 부피를 더한 뒤 이를 연소실 부피로 나눈 값. 압축비가 높으면 열효율 또한 우수하다. 물총을 중간 정도의 압력으로 누를 때보다 압력을 가해 힘껏 누를 때 물이 더 멀리 나가는 것과 같은 이치다.
4기통은 또한 피스톤의 왕복운동 거리인 행정(行程)이 3기통보다 짧다. 따라서 마찰손실이 적으며, 폭발간격 역시 짧아 공회전시에도 시동이 부드럽다.
연료 분사방식과 관련, ε-엔진은 MPI(Multi Point Injection)를 채용하고 있다. 연료 분사방식에는 보통 한 곳에서 각 기통으로 연료를 분사하는 SPI(Single Point Injection)와 각각의 기통에 연료를 분사하는 MPI가 있다. MPI의 최대 장점은 각 기통마다 고른 힘을 발생케 한다는 것. 균형있는 힘의 발생 뿐만 아니다. 소화력(연비)도 좋고, 배탈(배기가스)도 방지할 수 있다.
ε-엔진은 특히 기통당 밸브가 3개 이상인 멀티 밸브 방식이다. 흡기밸브와 배기밸브가 각각 1개인 일반엔진보다 흡기밸브가 하나 더 있다. 그 만큼 많은 공기를 흡입할 수 있다. 엔진에서 연료가 주식(主食)이라면 공기는 부식(副食). 당연히 공기의 흡입이 많은 쪽이 고성능일 수 밖에 없다.
ε-엔진은 이와 함께 공기청정기와 실린더 헤드 커버를 일체화하는 등 통합화를 통해 부품수를 10% 정도 절감했다. 또한 일반엔진에서는 3개, 2개인 로커 암과 로커 암 샤프트를 각각 2개와 1개로 줄였다. 냉각장치와 연료파이프를 알루미늄과 스틸에서 엔지니어링 플라스틱으로 대체, 엔진의 경량화도 실현했다.
ε-엔진은 특히 순수 독자기술로 개발됐다는 점에서 그 의미가 한층 더하다.【정구영 기자】
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