벤코 스위스오토, 공압 수퍼차저 엔진 개발

스위스의 벤코 스위스오토와 SFOE(Swiss Federal Office of Energy)가 공압 수퍼차저 하이브리드 엔진을 공동 개발했다. 이 엔진은 평균 이상의 리터당 출력을 발휘하지만 연료 소모를 30% 이상 줄인 것이 특징이다. 이 엔진의 개발에는 보쉬도 참여했다. 이 엔진의 기본 컨셉트는 다운사이징이다. 배기량을 낮춰 연료 소모를 줄이지만 별도의 압축 공기를 투입해 떨어지는 힘을 보강하는 개념이다.

각 실린더는 압축 탱크와 연결돼 있다. 제동 시에는 연료가 차단되면서 엔진이 압축 탱크로 공기를 불어넣는다. 이때 공기가 압축된 탱크는 출발 또는 가속 시 힘을 보탤 수가 있다. 거기다 각각의 실린더는 기존의 엔진처럼 연료로, 또 다른 하나는 압축 공기로 작동이 가능하다.

개발자들은 이 HPE(Hybrid Pneumatic Engine)를 개발하면서 연료로 움직이는 모터 모드와 공기로 움직이는 펌프 모드, 그리고 2행정과 4행정까지 동시 적용을 고려하고 있다. 하지만 구조가 매우 복잡해지고 코스트가 높아지는 게 문제로 지적되고 있다. 4행정의 경우 펌프 모드에도 흡배기 밸브는 캠샤프트로 구동되고 압축 탱크만 충전 밸브와 연결된다.

즉, HPE는 SI(Spark Ignition)와 CI(Compression Ignition)를 양립하는 것이다. 배기량이 높은 SI 엔진의 경우 필연적으로 펌핑 로스가 발생해 디젤 보다 효율이 떨어지는 게 문제이다. 하지만 코스트가 낮다는 장점이 있다. 현재 나와 있는 프로토타입은 2기통에 배기량은 0.75리터이다. 압축비는 9.0:1이며 포트 분사 방식이다.

이 엔진의 설계는 벤코 스위스오토가, 제작은 웨버 오토모티브가 맡았다. 압축 탱크를 관장하는 EHVS(Electro-Hydraulic Valve System)는 보쉬가 제공했다. EVHS는 실린더 헤드의 바깥쪽에 위치한다. 엔진은 기통당 4개의 밸브가 적용되지만 하나의 배기 밸브는 압축 밸브 역할도 담당한다.

상용화에 가장 어려운 걸림돌은 기존의 모터 모드에서 압축 공기 모드로 전환하는 일이다. 현재로서는 압축 공기만으로 자동차에 탑재될 만큼의 완성도가 아니기 때문에 반드시 기존 엔진을 보조해야 하는 게 문제이다. 동일 출력의 자연흡기 가솔린과 비교했을 때 HPE는 연료 소모가 32%나 적었다. 그리고 배기량이 낮은데 따른 저속 토크도 압축 공기의 투입으로 상당 부분 해소할 수 있다고 밝혔다.