GM, 아이들링에서 압축착화 가능한 HCCI 엔진 선보여

작년 8월, GM은 메르세데스-벤츠의 바로 뒤를 이어 압축착화 가능한 가솔린 엔진을 선보였다. 벤츠는 디조토, GM은 HCCI로 이름은 다르지만 작동하는 방식은 거의 비슷하다. 시동 시 또는 가혹한 환경에서는 기존의 가솔린처럼 연료와 공기가 섞인 혼합기를 스파크 플러그로 폭발시키고, 부하가 적게 걸리는 회전 구간에서는 디젤처럼 자동으로 압축착화가 이루어진다. 디젤의 CAI(Controlled Auto Ignition)와 가솔린의 SI(Spark Ignition)의 장점을 한 엔진에 모은 것이다.

GM이 선보인 HCCI(Homogeneous Charge Compression Ignition)는 새턴 오라의 2.2리터 에코텍에 첫 선을 보였다. GM은 시승 행사를 열 정도로 양산화에 다가선 것을 강조했고 최근에는 아이들링에서도 압축착화가 가능한 HCCI를 공개했다. 그동안 엔진 관리 시스템의 성능이 더욱 높아졌다는 GM의 설명이다.

HCCI의 기본 개념은 동일 배기량으로 출력은 높이고 NOx와 PM 등의 유해 물질은 줄이는 것이다. 하지만 이런 장점에도 불구하고 HCCI의 양산에는 넘어야 할 벽이 많다. 가장 문제는 점화 시기로, 가솔린 SI의 스파크 타이밍과 디젤 CI의 연료 분사 타이밍을 정확하게 맞추는 일이다. 또 희박 연소의 상황에서는 출력이 떨어진다는 것과 노킹의 위험성이 커진다는 점도 문제로 지적되고 있다.

아이들링 시 가솔린은 디젤 보다 상대적으로 연료 소비가 많다. 만약 HCCI가 아이들링에서도 가능하다면 현재 나와 있는 프로토타입 보다 연비를 더욱 높일 수 있을 것이다. HCCI가 아이들링에서도 가능하기 위해서는 비교적 낮은 연소실 온도와 적은 엔진 부하라는 조건을 극복해야 한다. GM은 정교한 직분사 시스템과 HCCI 맞춤형 실린더 압축비 센서를 더해 이를 해결했다. 이 때문에 아이들링에서 연비도 기존 보다 좋아졌고 값비싼 후처리 장치 없이도 NOx를 더욱 줄일 수 있다. GM의 HCCI는 직분사와 가변 밸브 타이밍 기구, 그리고 실린더 컷 오프 기능인 AFM(Active Fuel Management)까지 더해진다.

새턴 오라 HCCI 컨셉트는 약 88km/h까지 HCCI 모드로 주행이 가능하고 그 이상의 속도나 부하에서는 스파크 방식으로 변경된다. 물론 이보다 낮은 속도에서도 가솔린 방식으로 주행할 수 있다. 4기통 에코텍 엔진의 출력은 180마력, 최대 토크는 23.5kg.m이다.