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닛산, 열효율 50% HEV 용 엔진으로 연비 25% 개선한다

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글 : 채영석(charleychae@global-autonews.com)
승인 2021-02-26 21:40:21

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닛산이 2021년 2월 26일, 차세대 e-POWER를 위한 세계 최고인 50%의 열효율을 달성하는 기술을 개발했다고 발표했다. 현재 자동차용 가솔린 엔진의 평균 최대 열 효율은 30%이며 토요타와 현대차그룹등 하이브리드용으로 40%를 발휘하는 예가 있다. 닛산은 자사의 하이브리드 전기차 기술 e 파워를 위한 새로운 고효율 엔진은 연비를 기존에 비해 25 % 향상시켰으며 2025년 실용화를 목표로 하고 있다고 밝혔다. 

닛산의 e파워는 엔진은 발전기로, 주행은 전기모터로 하는 항속거리 연장형 하이브리드 시스템(EREV)으로 쉐보레 볼트(Volt)와 같은 개념이다. 엔진을 발전 전용으로 전문화할 수 있는 e-POWER는 엔진 발전 및 배터리 저장을 적절히 관리함으로써 엔진 사용을 가장 효율적인 지점으로 제한할 수 있다. 이를 통해 엔진 연소의 효율성이 향상된다. 이 접근 방식은 기존의 엔진 개발과 는 완전히 다르며 엔진의 역할이 크게 변경된다는 것을 의미한다. 배터리 기술과 에너지 관리의 진화로 효율적인 영역에서 엔진 작동 조건 범위를 사용하여 향후 완벽한 고정 지점 작동을 함으로써 열 효율을 더욱 향상시킬 수 있다. 이러한 아이디어를 바탕으로 차세대 e파워 엔진은 e 파워 전용 설계로 개발됐다고 밝혔다. 

닛산의 열 효율50%를 발휘하는 스타크 컨셉은 50%의 열 효율을 달성하기 위해 STARC(Strong Tumble & Appropriately streched Robus ignition Channel)라는 새로운 연소 개념을 개발했다. 이 개념은 실린더의 가스 흐름을 향상시키고(실린더에서 흡입된 혼합물의 흐름) 및 점화, 높은 압축 비율로 희석된 혼합물을 안정적으로 연소시킴으로써 열 효율을 향상시키는 것이다.

종래 엔진의 경우, 변화하는 주행 하중에 대응하기 위해, 혼합물의 희석 수준의 제어에 제한이 있으며, 작동 조건에서의 다양한 절충(예: 전력 성능에 대한 연비 희생)은 실린더 가스 흐름, 점화 방법, 압축 비율 등에 의해 제약을 받았다. 그러나, 발전과 완전 고정 점 작동을 위해 엔진을 독점적으로 사용하는 획기적인 열 효율을 크게 향상시킨다고 한다.

희석 방법으로 EGR 희박 연소를 사용할 때 43%~46%의 열 효율은 이미 다중 실린더 엔진으로 입증되었으며, 완전한 고정점 작동과 폐열 회수 기술을 결합하여 50%의 열 효율을 달성할 수 있음을 확인했다. 

닛산은 2016 년에 처음으로 e 파워가 채용된 하이브리드 전기차를 출시했다. 올 해부터는 중국과 유럽시장용으로도 채용할 계획이다. 
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