가솔린 엔진의 진일보, 토요타 `다이내믹 포스`

기사입력 2017.08.09 13:48
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얼마 전만 해도 다운사이징 열풍은 뜨겁기 그지없었다. 연비와 성능을 모두 잡은 다운사이징 엔진과 과급기의 조합은 사실상 완벽에 가까운 이론이었기 때문이다. 그러나 이와 같은 트렌드에만 집착하여 이뤄진 맹목적인 다운사이징은 체격에 맞지 않는 심장을 지닌 차들을 많이 양산해냈다. 

부족해진 성능을 보강하기 위해 과급기를 부착하니 연비는 사실상 큰 차이가 없었다. 무조건 배기량만 낮춘다고 해서 능사가 아니라, 차체 크기와 무게에 맞는 적절한 크기의 엔진이 필요하다는 것을 일깨워주는 해프닝이었다.
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토요타는 이러한 다운사이징 열풍에도 크게 호들갑 떨지 않았던 브랜드였다. 고성능 D세그먼트카 시장에서 BMW M3와 AMG C63이 배기량을 낮춘 터보 엔진을 장착할 즈음에도 토요타는 렉서스 RC-F에 5리터 자연흡기 엔진을 고수했다. 트렌드에 적극적으로 대응하지 못한다고 비난 받긴 했어도 렉서스는 우직한 선택지를 지켜내며 하나의 아이덴티티를 더했다.

물론 하위급 모델들을 위해 2리터 가솔린 터보 엔진을 개발하긴 했으나, 여전히 렉서스의 주력은 자연흡기 엔진들이다. 라인업 전체를 과급기 엔진으로 탈바꿈시킨 경쟁 브랜드와는 상이한 행보다.
 
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그리고 토요타는 여전히 이러한 믿음을 간직하고 있는 듯 하다. 토요타는 과급기의 추가 장착으로 성능 향상을 이루고 있는 여타 브랜드와는 달리, 자연흡기 엔진 자체의 설계를 달리하여 효율과 성능을 높이는 작업을 이어오고 있다.
 
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토요타는 어느덧 10세대로 탈바꿈한 캠리에 `Dynamic Force`라 명명한 엔진 기술을 적용했다. 해당 기술은 4기통 가솔린 2.5리터 엔진에만 한정적으로 적용되었고, 추후에도 여타 엔진들에도 적용 범위를 늘릴 예정이다. 캠리에 탑재된 2.5리터 `다이내믹 포스` 엔진은 203마력의 최고출력에 25.4kg.m의 최대토크의 성능을 지닌다. 이는 선대 모델의 2.5리터 엔진보다 출력은 11% 높고, 토크는 7% 이상 향상된 수치다.
 
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특히 성능의 향상을 이뤘음에도 복합 기준 연비를 무려 3.5km/l나 향상시킨 것이 눈에 띈다. (11km/l -> 14.5km/l) 선대 모델과 무게도 거의 유사한 수준이라 직분사 시스템과 8단 자동변속기를 사용하여 연료효율성 향상을 이룬 것으로 보인다. 그러나 `Dynamic Force` 기술이 적용되지 않은 V6의 경우 연비가 0.4km/l만이 상승되었다.
 
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따라서 이 2.5리터 모델의 혁신적인 연비 개선은 `Dynamic Force` 기술에 있음을 입증하는 부분이다. 해당 기술이 적용된 엔진은 압축비를 10.4 : 1 에서 13.0 : 1로 높이고 엔진 마찰과 냉각 장치 등을 개선해 에너지효율이 40%를 상회한다. 이는 일반적인 가솔린 엔진보다 최대 10% 이상 높은 수치로, 가솔린 엔진 기술력의 절정이라고 할 수 있다.

차세대 모델이 등장한다 해도 마른 수건 짜듯이 찔끔찔끔 올라가던 연비가 이렇게 큰 폭으로 상승하는 것은 놀랍다. 이미 내연기관 효율이 정점에 달한 현 시점에선 보기 힘든 광경이다.
 
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보다 상세히 들여다보자면, 토요타는 흡기와 배기밸브 사이의 각도를 41도로 넓혀 굽이진 공기통로를 최대한 반듯하게 펴고 피스톤 상하운동, 즉 스트로크를 늘렸다. 아울러 직분사 인젝터를 스프레이식으로 변경하여 폭발력을 끌어올렸다. 그리고 고속연소 기술 및 가변제어시스템을 통해 엔진을 운영하고 배기 및 냉각 등의 여러 과정에서 발생하는 다양한 에너지 손실을 최소화한 것도 에너지 효율 상승의 주요 원인이다.

이와 더불어 가변 흡기 밸브 전동식 워터펌프, 가변 오일펌프 등과 같은 최신 기술들을 모두 때려 넣었다. 특히 에너지 효율 40%를 오토 사이클 방식으로 달성했다는 사실이 놀라울 따름이다.
 
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토요타는 해당 유닛이 기존 엔진보다 성능이나 효율성, 반응성과 같은 엔진 평가 척도에서 모두 앞서는 면모를 보인다고 언급하며 자사의 엔진 제작 기술에 대한 자신감을 표했다.

또한 이는 2.5리터 엔진만을 위해 개발된 기술이 아니다. 이런 팔방미인 기술을 한 모델에만 쓰기엔 그렇게 아까울 수가 없을 것이다. 토요타는 해당 기술을 픽업 트럭이나 SUV 등, 토요타 라인업 차종들에 고루 도입할 예정이다. 배기량이나 실린더 수를 달리하여 기업 평균 연비 상승은 물론 소비자 신뢰도 향상에도 일조할 전망이다.
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