혼다도 직분사와 DCT 채용해 파워와 연비 성능 높인다
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글 : 채영석(webmaster@global-autonews.com)|
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승인 2012-02-07 00:37:47 |
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혼다가 다시 연비 성능을 최고수준으로 끌어 올리기 위해 시동을 걸었다. 혼다는 2011년 12월 앞으로 채용하게 될 차세대 파워트레인의 개요를 발표했다. 5가지의 가솔린 엔진을 베이스로 2모터 방식의 하이브리드, 초경량 디젤 엔진, 3종류의 CVT 등이 그것이다. 목표는 3년 내 각 엔진 모두 동급 최고의 연비 성능의 실현이다.
글 / 채영석 (글로벌오토뉴스국장)
최근 혼다의 실적이 부진하다. 201년 글로벌 판매대수는 309만 5천대로 2010년의 355만 5천대에서 46만대가 감소했다. 동일본 지진과 태국 홍수 등을 감안해도 혼다의 부진은 눈에 띈다. 혼다의 05/06 회계연도 판매는 339만 1천대, 06/07은 365만 2천대, 07/08은 392만 5천대로 수직 상승했었다. 그런데 08/09는 351만 7천대, 09/10은 339만 2천대로 떨어졌고 작년에는 300만대선으로 하락했다.
내수 판매가 전년의 64만 7천대에서 50만 3천대로 감소했고 최대 시장인 미국에서도 7%가 감소한 131만 1,000대에 머물렀다. 지진과 태국 홍수의 여파로 글로벌 생산도 364만 3천대에서 290만대로 급감했다.
그런 판매감소와 함께 혼다는 파워트레인 전략에서도 오락가락했다. 2006년에는 중형은 디젤, 소형은 하이브리드로 한다는 전략을 발표했다가 2010년에는 하이브리드에 더 많은 비중을 두겠다고 수정했다. 물론 배터리 전기차와 플러그인 하이브리드 등에 대한 이야기도 있었고 상대적으로 많은 노력을 기울여 온 연료전지에 대한 구상도 밝혔었다. 하지만 결과적으로는 혼다만의 컬러가 없어졌다는 비판에 직면해야 했다.
모든 엔진 직분사 시스템 채용
2011년 도쿄오토쇼를 통해 혼다는 ‘어스 드림’ 엔진 계획 발표하면서 ‘엔진의 혼다’라는 명성을 되살리기 위한 전략에 시동을 걸었다. 혼다는 엔진으로 명성을 얻은 메이커이지만 아직까지 엔진의 상당수는 SOHC를 채용하고 있다. 물론 다른 일본 메이커들과 마찬가지로 가변 캠 페이징이나 직분사 같은 기술의 도입도 늦다.
앞으로 달라진다. 새로 개발되는 혼다의 4/6기통 가솔린 엔진에는 직분사와 DOHC, VTC(Variable Cam Phasing) 같은 기술이 추가된다. 그리고 4기통에는 새 VTEC 시스템도 적용된다. 새 VTEC는 흡기 밸브의 닫힘을 늦추는 슬로우 캠이 추가돼 앳킨슨 사이클의 효율을 발휘한다. 반면 고속에서는 패스트 캠이 적용돼 일반 오토 사이클로 전환된다.
배기량은 660cc부터 1.3~1.5리터, 1.8~2.0리터, 2.4리터, 3.5리터 등 5종류의 가솔린 엔진은 직분화와 엣킨슨 사이클의 채용으로 연비 성능을 5~10% 향상시켰다. 660cc 급은 경차인 N BOX부터 탑재되는 것으로 DOHC와 VVT(연속 가변밸브 타이밍 기구)를 새롭게 채용해 용적효율을 높였다. 새 3기통은 엔진 자체의 무게는 15% 감소하고 연비는 10%가 좋아진다.
1.3리터 이상의 엔진은 모두 직분사 기술을 채용한다. 1.8~2.0 리터급 엔진에는 가장 많은 변화가 있었다. 직분사 시스템과 앳킨슨 사이클, 흡기측과 배기측 모두 VVT를 채용했으며 대량 EGR(배기가스 재순환)을 도입해 배기의 일부를 흡기측에 보내 펌핑 손실을 줄였다. 2.0리터까지는 가변밸브 타이밍 리프트인 VTEC를 사용해 중저속에서 앳킨슨 사이클로 전환하는 기술을 채용하기도 했다.
3.5리터 V6 엔진은 기존대로 SOHC 시스템을 그대로 사용하지만 직분사가 추가된다. 출력도 280마력에서 310마력으로 높아진다. 기존 VTEC에 의한 기통 휴지 시스템을 개량해 기통 휴지, 중저속 모드, 고속 모드 등 3개의 모드로 밸브의 타이밍과 리프트량을 전환하는 기술을 개발했다.
연비 성능과 더불어 출력성능도 높아진다. 1.5리터의 경우 127마력(15.4kg.m), 1.8리터는 148마력(18.4kg.m), 2.4리터는 181마력(24.5kg.m)으로 상승한다. 모두 현행 유닛보다 5~8마력씩 상승하는 것이다.
2모터식 하이브리드 시스템
하이브리드에 대한 전략도 확정했다. 앞바퀴 굴림방식용 2모터식 하이브리드를 채용해 2012년에는 플러그 인 하이브리드를, 2013년에는 하이브리드 모델을 출시할 계획이다. 혼다는 지금까지 인사이트 등에 중소형용 1모터식을 채용해왔으나 2모터식은 중대형차에 사용된다. 이는 가솔린 엔진과 감속 기어를 연결하는 최고출력 100kW의 모터와 엔진과 클러치를 연결하는 최고출력 120kW 최대토크 300Nm의 모터, 그리고 리튬 이온 2차 전지를 사용한다.
이 하이브리드 시스템의 특징은 대부분의 상황에서 모터로 구동하고 엔진은 발전용으로만 사용된다는 점이다. 토요타의 THS가 엔진과 모터의 구동력 배분을 유성치차기구로 상시로 변환하는 것과 비교하면 모터와 배터리가 커진다. 비용면에서는 불리하지만 유성치차가 없어 기계적인 손실이 적어 연비성능은 좋다는 특징이 있다.
리튬 이온 2차 전지는 혼다와 GS유아사의 합작회사인 블루 에너지(Blue Energy)제로 용량은 6kWh. 전압은 약 300V인데 DC-DC 컨버터로 약 700V로 승압해 모터로 공급한다. 배터리팩의 질량은 약 100kg. 인버터 등을 포함한 PDU는 내재품으로 질량은 17.5kg으로 비교적 가볍다. 수냉식으로 해 파워 반도체 소자를 직접 냉각하기 쉽고 작고 가볍다.
초 경량 디젤 엔진 개발
혼다는 유럽 시장을 겨냥해 소형 디젤 엔진도 개발한다. 새로 개발되는 알루미늄 블록의 1.6리터 디젤은 현재의 2.2리터 i-DTEC을 대체하고 동급에서 가장 가벼운 무게가 목표이다. 2012년 말에 유럽시장용 시빅에 탑재할 계획이다.
이 디젤 엔진은 실린더 블록의 구조를 기존 2.2리터의 Closed Deck구조에서 Open Deck으로 바꾸어 크게 가벼워졌다. 각종 운동부품을 경량화하고 보조기구류를 작게 해 마찰 손실을 현행 가솔린 엔진 수준으로 저감했다고 한다. 압축비는 16.0, 연료 분사압은 180MPa. 터보차저에는 기존보다 작게 해 효율을 높인 가변 벤식을 탑재해 엔진의 응답성을 올렸다. 이로 인해 동급 엔진에 비해 연비가 5% 이상, 가속성능을 10% 이상 높였다고.
CVT는 경차, 소형차(1.3~1.8), 중형차(2.0~2.4) 등 세 가지. 경차용은 NBOX에 채용됐다. 소형차용은 변속비폭을 현행 CVT의 5.7에서 6.2로 넓혔으며 풀리압을 제어하는 정밀도를 높였다. 또한 오일 펌프의 효율을 높였고 작동유도 개량했으며 특히 정속 주행시의 손실을 20% 저감했다고. 이로 인해 종래 CVT에 비해 연비 성능이 7.5% 향상됐다고 한다. 한편 7단 듀얼 클러치도 적용된다. 오래된 4/5단 변속기는 CVT로 대체된다.
혼다가 자랑하는 SH-AWD에도 하이브리드 시스템이 결합된다. 새 SH-AWD에는 프런트 액슬에 40마력, 리어 액슬에는 27마력의 전기 모터 하나씩 추가된다. 27마력의 전기 모터가 양쪽 뒷바퀴를 구동하는 시스템이다.
글 / 채영석 (글로벌오토뉴스국장)
최근 혼다의 실적이 부진하다. 201년 글로벌 판매대수는 309만 5천대로 2010년의 355만 5천대에서 46만대가 감소했다. 동일본 지진과 태국 홍수 등을 감안해도 혼다의 부진은 눈에 띈다. 혼다의 05/06 회계연도 판매는 339만 1천대, 06/07은 365만 2천대, 07/08은 392만 5천대로 수직 상승했었다. 그런데 08/09는 351만 7천대, 09/10은 339만 2천대로 떨어졌고 작년에는 300만대선으로 하락했다.
내수 판매가 전년의 64만 7천대에서 50만 3천대로 감소했고 최대 시장인 미국에서도 7%가 감소한 131만 1,000대에 머물렀다. 지진과 태국 홍수의 여파로 글로벌 생산도 364만 3천대에서 290만대로 급감했다.
그런 판매감소와 함께 혼다는 파워트레인 전략에서도 오락가락했다. 2006년에는 중형은 디젤, 소형은 하이브리드로 한다는 전략을 발표했다가 2010년에는 하이브리드에 더 많은 비중을 두겠다고 수정했다. 물론 배터리 전기차와 플러그인 하이브리드 등에 대한 이야기도 있었고 상대적으로 많은 노력을 기울여 온 연료전지에 대한 구상도 밝혔었다. 하지만 결과적으로는 혼다만의 컬러가 없어졌다는 비판에 직면해야 했다.
모든 엔진 직분사 시스템 채용
2011년 도쿄오토쇼를 통해 혼다는 ‘어스 드림’ 엔진 계획 발표하면서 ‘엔진의 혼다’라는 명성을 되살리기 위한 전략에 시동을 걸었다. 혼다는 엔진으로 명성을 얻은 메이커이지만 아직까지 엔진의 상당수는 SOHC를 채용하고 있다. 물론 다른 일본 메이커들과 마찬가지로 가변 캠 페이징이나 직분사 같은 기술의 도입도 늦다.
앞으로 달라진다. 새로 개발되는 혼다의 4/6기통 가솔린 엔진에는 직분사와 DOHC, VTC(Variable Cam Phasing) 같은 기술이 추가된다. 그리고 4기통에는 새 VTEC 시스템도 적용된다. 새 VTEC는 흡기 밸브의 닫힘을 늦추는 슬로우 캠이 추가돼 앳킨슨 사이클의 효율을 발휘한다. 반면 고속에서는 패스트 캠이 적용돼 일반 오토 사이클로 전환된다.
배기량은 660cc부터 1.3~1.5리터, 1.8~2.0리터, 2.4리터, 3.5리터 등 5종류의 가솔린 엔진은 직분화와 엣킨슨 사이클의 채용으로 연비 성능을 5~10% 향상시켰다. 660cc 급은 경차인 N BOX부터 탑재되는 것으로 DOHC와 VVT(연속 가변밸브 타이밍 기구)를 새롭게 채용해 용적효율을 높였다. 새 3기통은 엔진 자체의 무게는 15% 감소하고 연비는 10%가 좋아진다.
1.3리터 이상의 엔진은 모두 직분사 기술을 채용한다. 1.8~2.0 리터급 엔진에는 가장 많은 변화가 있었다. 직분사 시스템과 앳킨슨 사이클, 흡기측과 배기측 모두 VVT를 채용했으며 대량 EGR(배기가스 재순환)을 도입해 배기의 일부를 흡기측에 보내 펌핑 손실을 줄였다. 2.0리터까지는 가변밸브 타이밍 리프트인 VTEC를 사용해 중저속에서 앳킨슨 사이클로 전환하는 기술을 채용하기도 했다.
3.5리터 V6 엔진은 기존대로 SOHC 시스템을 그대로 사용하지만 직분사가 추가된다. 출력도 280마력에서 310마력으로 높아진다. 기존 VTEC에 의한 기통 휴지 시스템을 개량해 기통 휴지, 중저속 모드, 고속 모드 등 3개의 모드로 밸브의 타이밍과 리프트량을 전환하는 기술을 개발했다.
연비 성능과 더불어 출력성능도 높아진다. 1.5리터의 경우 127마력(15.4kg.m), 1.8리터는 148마력(18.4kg.m), 2.4리터는 181마력(24.5kg.m)으로 상승한다. 모두 현행 유닛보다 5~8마력씩 상승하는 것이다.
2모터식 하이브리드 시스템
하이브리드에 대한 전략도 확정했다. 앞바퀴 굴림방식용 2모터식 하이브리드를 채용해 2012년에는 플러그 인 하이브리드를, 2013년에는 하이브리드 모델을 출시할 계획이다. 혼다는 지금까지 인사이트 등에 중소형용 1모터식을 채용해왔으나 2모터식은 중대형차에 사용된다. 이는 가솔린 엔진과 감속 기어를 연결하는 최고출력 100kW의 모터와 엔진과 클러치를 연결하는 최고출력 120kW 최대토크 300Nm의 모터, 그리고 리튬 이온 2차 전지를 사용한다.
이 하이브리드 시스템의 특징은 대부분의 상황에서 모터로 구동하고 엔진은 발전용으로만 사용된다는 점이다. 토요타의 THS가 엔진과 모터의 구동력 배분을 유성치차기구로 상시로 변환하는 것과 비교하면 모터와 배터리가 커진다. 비용면에서는 불리하지만 유성치차가 없어 기계적인 손실이 적어 연비성능은 좋다는 특징이 있다.
리튬 이온 2차 전지는 혼다와 GS유아사의 합작회사인 블루 에너지(Blue Energy)제로 용량은 6kWh. 전압은 약 300V인데 DC-DC 컨버터로 약 700V로 승압해 모터로 공급한다. 배터리팩의 질량은 약 100kg. 인버터 등을 포함한 PDU는 내재품으로 질량은 17.5kg으로 비교적 가볍다. 수냉식으로 해 파워 반도체 소자를 직접 냉각하기 쉽고 작고 가볍다.
초 경량 디젤 엔진 개발
혼다는 유럽 시장을 겨냥해 소형 디젤 엔진도 개발한다. 새로 개발되는 알루미늄 블록의 1.6리터 디젤은 현재의 2.2리터 i-DTEC을 대체하고 동급에서 가장 가벼운 무게가 목표이다. 2012년 말에 유럽시장용 시빅에 탑재할 계획이다.
이 디젤 엔진은 실린더 블록의 구조를 기존 2.2리터의 Closed Deck구조에서 Open Deck으로 바꾸어 크게 가벼워졌다. 각종 운동부품을 경량화하고 보조기구류를 작게 해 마찰 손실을 현행 가솔린 엔진 수준으로 저감했다고 한다. 압축비는 16.0, 연료 분사압은 180MPa. 터보차저에는 기존보다 작게 해 효율을 높인 가변 벤식을 탑재해 엔진의 응답성을 올렸다. 이로 인해 동급 엔진에 비해 연비가 5% 이상, 가속성능을 10% 이상 높였다고.
CVT는 경차, 소형차(1.3~1.8), 중형차(2.0~2.4) 등 세 가지. 경차용은 NBOX에 채용됐다. 소형차용은 변속비폭을 현행 CVT의 5.7에서 6.2로 넓혔으며 풀리압을 제어하는 정밀도를 높였다. 또한 오일 펌프의 효율을 높였고 작동유도 개량했으며 특히 정속 주행시의 손실을 20% 저감했다고. 이로 인해 종래 CVT에 비해 연비 성능이 7.5% 향상됐다고 한다. 한편 7단 듀얼 클러치도 적용된다. 오래된 4/5단 변속기는 CVT로 대체된다.
혼다가 자랑하는 SH-AWD에도 하이브리드 시스템이 결합된다. 새 SH-AWD에는 프런트 액슬에 40마력, 리어 액슬에는 27마력의 전기 모터 하나씩 추가된다. 27마력의 전기 모터가 양쪽 뒷바퀴를 구동하는 시스템이다.
