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자동차 신기술 정보 – VOLVO의 새로운 디젤 엔진

볼보의 새로운 디젤 엔진
볼보의 새로운 디젤 엔진

VOLVO의 새로운 디젤 엔진!

스웨덴 Volvo는 2015 년 7 월 ‘ V40’ , ‘ V40 Cross Country’ , ‘ S60’ , ‘ V60’ , ‘ XC60’의 5 차종에 배기량 2.0L에 직렬 4 기통 디젤 엔진 ‘ D4’를 탑재해 출시했다. Volvo 가 일본 국내에 디젤 차량을 투입하는 것은 32 년만이다. 5 차종 합해서 연간 7000 대 이상의 판매를 노린다. Volvo는 2010 년 미국 Ford Motor에서 독립한 후, 가솔린 엔진과 디젤 엔진을 자사 개발해 시장에 투입하고 있다. 연간 판매량이 50만 대 이하로 많지 않은 Volvo 는플랫폼과 엔진 종류를 가능한 줄 여공 통화를 추진해 수익률을 높일 방침이다. 따라서 기존에 8 차종이었던 엔진을 가솔린과 디젤에서 같은 아키텍처를 사용하는 1 종류의 4 기통 엔진으로 통일을 추진 중이다. 일반적으로 디젤 엔진은 연소 압 력이 높기 때문에 실린더 블록과 피스톤, 크랭크 사프트의 강도를 높여야 하므로 가솔린 엔진과 별도로 설계하는 경우가 많다. 그러나 이 방법으로는 양산 효과를 얻을 수 없어 비용이 높아진다. 그래서 Volvo는 주요 부품을 가솔린과 디젤에서 공용화할 수 있는 새로운 엔진을 설계했다. 가솔린과 디젤의 기본 설계를 통일함으로써 25%의 부품을 공용화한다. 또 50%를 유사 부품, 나머지 25%를 전용 부품으로사용한다.엔진은 토크로 가솔린, 디젤 모두 4 가지 파생 사양을 준비한다. 가솔린은 ‘ T6’ , ‘ T5’ , ‘ T4’ ,‘ T3’ , 디젤은 ‘ D5’ , ‘ D4’ ,‘ D3’ , ‘ D2’가 있고 숫자가 출력 범위를 의미한다. 이번에 새롭게 도입하는 디젤 엔진은 D4로 최고 출력이 140kW, 최대 토크가 400N・m이다. 지금까지 S60, V60, XC60 등에 탑재되었던 배기량 3.0L의 직렬 6 기통 가솔린 터보 엔진의 T6와 동등한 토크를 실현하면서 JCO8 모드 연비는 2배 이상으로 높였다고 한다. 가장 연비가 좋은 것은 V40 Cross Country의 21.2km/L로, 이는 4기 통 가솔린 터보 엔진의 14.8km/L에서 40% 이상 개선된 것이다. 디젤엔진 차량의 가격은 가솔린 차량보다 25만 엔 비싸지만, 에코카 감세로 디젤 차량이 혜택을 받는 것 외에도 rud유 가격이 가솔린에 비해 20% 정도 저렴하다. Volvo Car Japan은 V60으로 연간 1 만 km 주행한 경우 25만 엔의 가격차를 3.2 년이면 회수할 수 있다고 예상한다.

DENSO 분사 시스템을 채택

유럽 시장에서는 2013 년에 디젤엔진을 도입했지만, 일본에서 출시하기까지는 1 년 6 개월이라는 시간이 걸렸다. 이는 유럽의 ‘ Euro 6’ 규제에 대응한 엔진을 일본의 PostNew Long Term에 적합하게 만드는데 시간이 걸렸기 때문이다. 배기가스의 후처리 시스템은 NOx 흡장 환원 촉매와 DPF(Diesel Particulate Filter)를 조합한 것이다. 유럽 사양과 기본적인 구조는 동일하지만, 엔진 제어 소프트웨어를 튜닝해야 했다고 한다. 연료 분사 시스템은 Denso 가 개발한 ‘ i-ART’ 기술을 탑재한 커먼레일 방식이다. i-ART는 소형 트럭에서는 도요타의 ‘ Hilux’ , 승용차에는 Volvo의 D4 엔진에 최초로 탑재했으며, 인젝터에 있는 센서로 각 기통별 연료 압력・온도를 측정해 10만 분의 1초의 분사 타이밍의 시간차를 조정한다. 이로써 각 기통의 분사량, 타이밍을 조정해 연비를 최대 5% 개선할 수 있다. 분사 압은 최대 250 MPa(2500 bar)이며, 최대 9회 연료 분사가 가능하다고 한다. 디젤 엔진에는 피스톤에 깊은 딤플이 있다. 그 결과 피스톤 높이가 높아져 실린더 블록의 윗면도 가솔린용 보다 높다. 커넥팅 로드는 가솔린 대비 1.3mm 길게 늘이고, 피스톤 핀의 직경을 8 mm 넓혀 높은 폭발 압력에 견딜 수 있게 설계했다. 터보 차저는 크고 작은 2 개의 터보를 직렬로 연결한 미국 Borg Warner의 2스테이지 터보를 채택했다. 액셀을 밟았을 때 터보 래그를 줄이기 위해, 저(低)・중(中) 부하역에서는 상류 소형 터빈과 하류 대형 터빈을 모두 회전시킨다. 토크가 작동하기 시작하면 대형 터빈만을 사용해 출력을 높인 다변 속기는 aisin-aw의 8 속 AT(자동변속기). Idling Stop 기구에 대응할 뿐만 아니라 락업 회전수를 1000 rpm까지 낮추어 ‘ 우수한 주행 성능에 더해 뛰어난 연비, 환경 성능을 실현했다.

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