델파이 직접구동 디젤연료 분사시스템, 메르세데스 벤츠 c-cLASS 신형 모델

별도의 유압기구 및 구동지연 없애 연료절감 구현

강화될 배기가스 기준충족, 기존 연비로 강력 성능

유압식 서보기구 없이  피에조 스틱에 의해 분사 니들을 직접 구동시키는 획기적 기술을 델파이가 선보여 화제다.

델파이(Delphi)는 다임러사의 엔지니어 팀과 수년간의 개발 노력 끝에 개발 된 델파이의 혁신적인 직접 구동형 피에조 인젝터(Direct Acting Piezo injector)를 메르세데스의 신형 모델인 C250 CDI를 통해 처음으로 선보인다고 최근 밝혔다.

델파이의 새로운 직접 구동형 커먼레일 시스템(Direct Acting Common Rail)은 인젝터 니들이 피에조 기구(piezo stack)에 의해 직접 구동되도록 함으로써 그 동안 기술적 한계로 여겨지던 별도의 유압기구 및 구동지연을 없애 연료 절감을 구현했다. 

이 기술로 인해 자동차 제조업체는 앞으로 강화될 배기가스 기준을 충족시킬 뿐만 아니라 기존의 연비에 더욱 더 강력한 성능을 갖춘 자동차를 제조할 수 있게 되었다.

 

델파이 디젤 사업부문의 총괄 책임자인 호세 아빌라 (Jose Avila)는 “델파이는 디젤 기술의 역사에서 중요한 이정표를 새롭게 수립했고 디젤 엔진에 대해 자동차업계에서 가장 역사가 오래된 회사인 메르세데스 벤츠사와의 협력이 없었다면 이루기 어려운 일이었다”고 말했다.

델파이의 직접 구동 커먼레일 시스템은 기존의 연료 분사 기술처럼 전기 유압 회로를 통해 작동하는 대신에 피에조 세라믹 액튜에이터(piezo ceramic actuator)가 직접적으로 분사 니들을 작동시키는 기술이라고 할 수 있다.

피에조 세라믹 액튜에이터는 파일럿 분사(pilot injections)에서와 마찬가지로 초기에 니들을 들어올리기 위해 인젝터의 니들 밸브를 직접 구동시키고 모션 증폭기를 이용해서 본격적인 분사를 위해 니들을 완전히 들어 올리게 되어 인젝터가 엔진의 연소실에 연료를 더 빠르게 뿌려주게 된다.

이를 통해 연료 분사력이 훨씬 더 향상되고, 정확도가 높아지며 분사압력이 최고 2000바 (bar)까지 높아졌다. 더불어 니들 밸브도 분사 압력과 상관없이 놀라울 정도로 빠른 속도로 열리고 닫히게 되었다.

니들 속도가 기존의 제동제어를 담당하는 서보시스템(servo systems)보다 3 m/s 또는 3배 이상의 속도에 도달함으로써 엔진 1사이클에 7번 이상의 분사가 가능해지는 것이다.

델파이의 유압 회로 설계는 피에조 세라믹 액튜에이터의 특징인 효율적 패키징과 결합된 높은 힘과 빠른 속도를 최대한 살려주고 있다.

니들이 열리는 비율을 전자적으로 그리고 유압 제어와 독립적으로 통제할 수 있도록 함으로써, 엔진을 조절하는 엔진 캘리브레이터(engine calibrator)가 연비를 유지하면서도 소음을 최적화하고 매연을 최소화해야 하는 두 가지 상충되는 목표를 달성할 수 있게 되었다.

이 뿐만 아니라, 혁신적인 액튜에이터 컨셉트 덕분에, 인젝터의 완전히 새로운 구동 방식은 연료가 전혀 새지 않는다.

따라서 연료탱크로 돌아오면서 낭비되는 고압 연료가 전혀 없기 때문에 기존 서보시스템에서 사용되는 유실 에너지를 최고 1킬로 와트까지 절감할 수 있고 심지어 2000바에 달하는 레일 압력에서 조차 값비싼 연료 냉각기가 필요 없다.

또 다른 효과로는 배기가스의 대폭 절감, 모든 엔진 스피드에서의 더욱 더 뛰어난 토크(torque)와 파워, 그리고 비약적으로 향상된 연비와 정련을 들 수 있다.