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2011-10-31 00:03:43 | Hit : 7175 | Vote : 0 |
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커먼레일 디젤의 퍼포먼스 튜닝 #1 |
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과거 플런저 방식의 디젤엔진이 커먼레일이 주 가 되는 고압연료 제어기술의 만남을 통해 우리가 흔히
말하는 Commonrail Direct Inject 디젤 시스템으로의 변환이 시작된지 이제 10년 정도가 되어 간다.
국내에 커먼레일 디젤은 현대자동차에서 싼타페 와 트라제XG에 2.0D 엔진 탑재를 시작으로 해서 국내에
첫 발을 내 딛었으며 과거 1세대 커먼레일 시스템에서 이제는 3세대 피에조 인젝터 시스템으로 VGT 차저와
함께 많은 기술적인 발전을 이루었다.
이러한 커먼레일 디젤의 역사와 함께 공존한 퍼포먼스 튜닝에 대해 정리를 해볼까 한다.
이 내용물에서는 경유[Diesel]이라는 연료유를 제외한 다른 액체 및 기체를 사용한 튜닝 시스템은 튜닝에서
제외시키기로 하겠다.
가솔린 엔진은 국내에서의 튜닝 역사도 디젤 튜닝에 비해서는 오래 된 편이라고 할 수 있고 또 튜닝 파츠들
또한 디젤에 비해 많이 있는 편이다.
아무래도 역사와 시장규모 마니아층 또한 두텁기 때문이라고 쉽게 생각 해 볼 수 있을 것 이다.
국내에 ECU 칩튜닝이 소개가 되기 시작한 것이 대략적으로는 2003년 정도가 되지 않을까 싶다.
이미 커먼레일 디젤의 본고장인 유럽을 필두로 해서 시작 된 칩튜닝 서비스 시장이 국내에 소개 되며
국내에서도 몇몇 업체들이 디젤 칩튜닝 시장에 뛰어 들었으며 지금은 매우 많은 디젤 칩튜닝 서비스 시장
이 형성 되어 있다.
이미 다들 아는 내용에 대해서는 간략하게 소개만 거친 뒤 본격적인 디젤 퍼포먼스 튜닝으로 들어가도록
하겠다.
1. ECU칩튜닝 혹은 ECU매핑
흔히 말해 매핑이라고 하는 커먼레일 디젤 튜닝의 꽃이며 디젤튜닝 시장을 성장 시키는데 가장 큰 공헌을
한 작업을 들라고 하면 이 매핑이라는 단어가 떠오를 수 밖에 없을 정도로 강력한 파워의 향상을 불러올
수 있는 아이템 이라고 할 수 있다.
그렇다면 정확한 의미에서의 ECU매핑의 의미는 무엇일까? 즉 엔진의 역활인 연료와 공기가 연소실
안에서 폭발과정을 통해 기계적 에너지로 변환되는 과정을 제어하기 위해 필요한 데이터를 오퍼레이터
[엔지니어 혹은 튜너]가 의도하는데로 조정 하여 원하는 결과물을 얻게 만드는 과정이라고 할 수 있으며
이를 캘리브레이션 혹은 리매핑 이라고 한다.
MAPPING 은 어느 지점 과 또 다른 어느 지점을 서로 연결 하고 정의 해 주는 동작과정이라고 할 수 있다.
예를 들어 측정된 공기가 200 kg/h 이고 대기압이 950 mmHg 이고 냉각수온도가 92'C 라고 했을때
현재의 엔진회전수와 악셀포지션 혹은 스로틀포지션 등 효율적인 그리고 최적의 연소과정에 필요한
인자값들을 인젝션 과 이그니션이 최적화 될 수 있도록 많은 실험 과 연구를 통해 정의 하는 과정 등이
매핑이라는 과정에 주요 역활이 된다고 볼 수 있다.
이러한 과정은 ECU가 제어하는 전자제어 엔진이라면 다 있을 것이며 국내에 있는 대부분의 가솔린 차량
들은 모두 ECU가 탑재 되어 있다.
요즘의 디젤차량들 또한 중대형 엔진에도 커먼레일 디젤 시스템이 채용되어 있어 ECU칩튜닝을 통해
엔진 제어를 원하는 쪽으로 설정 할 수 있다.
그럼 왜 가솔린 차량들은 ECU매핑을 통해서 출력향상이 얼마 되지 않나요? 왜 커먼레일 디젤엔진은
출력이 많이 올라가죠?
친구의 차가 SUV 인데 ECU매핑을 했는데 내 2.0 가솔린 세단도 그렇게 해 주세요~ 라는 질문도 많이
받는다.
ECU 데이터 조정을 통해 출력을 많이 올릴 수 있는 경우는 몇가지 전제조건을 가진다.
1. 연소실로 투입할 수 있는 연료의 양이 충분할 것.
연료의 경우 불과 몇킬로 밖에 되지 않는 자연흡기 가솔린 엔진의 연료압력과 인젝터 용량에 비해
몇백배 이상의 고압으로 연료를 제어하는 커먼레일은 높은 연료 투입 마진을 가지고 있다.
예를 들어 예전 TDI 엔진 중에서 과거 전자식 펌프를 채용한 엔진들은 ECU에서 최대로 끌어올릴 수
있는 파워가 얼마 되지 않는다.
2. 연소실로 투입할 수 있는 공기의 양을 늘려줄 수 있는 장치가 있어야 한다.
공기의 경우 WGT는 부스트 컨트롤러로, VGT 차저는 ECU의 부스트컨트롤 제어 변경을 통해
연소실로 더 많은 공기량을 투입할 수 있다.
이러한 조건이 맞아 커먼레일 터보인터쿨러 엔진의 경우 ECU칩튜닝 만으로도 높은 성능을 끌어
올릴 수 있는 여건이 충족되는 것이다.
이에 반해 가솔린 자연흡기 엔진의 경우 피스톤의 흡입행정에서 발생하는 부압 만으로는 대기압
이상의 많은 공기를 흡입하는것이 불가능 하기 때문에 제한된 상황에서 디젤에 버금가는 출력향상을
이룰 수는 없는 것이다.
3. 출력 마진을 많이 두고 출시된 엔진의 경우.
현재의 하드웨어 스펙만으로 출력 수준을 많이 떨어트려놓은 경우도 있을 수 있다.
즉 디튠되어 출시 되는 경우에는 ECU칩튜닝을 통해 봉인 되어 있는 출력을 끌어 올릴 수 있다.
요즘 같은 출력/연비 경쟁시대에서는 이러한 일은 거의 없다고 봐도 무방 하다.
2. 흡기 튜닝
커먼레일 디젤엔진의 튜닝 중에서 어찌보면 ECU매핑에 이어 2번째로 많이 하는 튜닝이다.
커먼레일 디젤엔진은 요즘 다 기본적으로 WGT건 VGT건 간에 과급장치들이 인스톨 되어 있다.
우리가 흡기 튜닝을 하는 이유는 무엇일까? 흡기 저항을 줄여 같은 흡입력을 가진 상태에서
상대적으로 더 많은 공기를 흡입하기 위해서이며 이로 인해 흡입원[차저]의 부하도 줄여주기
위한 목적에서 이러한 튜닝 과정을 거치게 된다.
국내 커먼레일 디젤엔진에는 대부분 핫필름 타입의 에어플로우 센서가 공기량 측정을 위해 장착되어
있으며 BOSCH와 KEFICO 2가지 정도가 차량에 따라 엔진에 따라 내경 파이수가 틀리지만 대략적은
내용은 5핀으로 같은 센서 타입을 사용하고 있다.
센서의 정확한 측정 성능을 저해 하는 요소로서 센서의 오염원중 하나인 습식 튜닝필터의 오일은
센서에 수명을 짧게 하는 원인으로서 가급적 건식 튜닝 필터를 사용하는 것이 좋으며 요즘에는 성능과
소음 2마리 토끼를 다 잡은 카본형 오픈필터 등 많은 제품들이 있어서 선택의 폭이 넓다고 할 수 있겠다.
3. 배기 튜닝
일반적으로 흡기 와 함께 같이 행해지는 튜닝 중에 하나로서 배기관의 형상 변경과 확관 작업을 통해
배기압력을 줄여 원할한 배기성능을 구현 하기 위해 작업 하는 과정이라 할 수 있다.
배기압력이 높아지는 이유는 높아진 출력은 많아진 일반적으로 연소실에서 폭발한 많아진 배기가스
량의 결과중에 하나 이므로 배기가 원할 하지 못해서 발생 되는 고알피엠 영역의 토크하락을 막고
원할한 배기를 통해 좀 더 안정적인 배기온도를 맞춰 줄 수 있는 장점을 얻을 수 있게된다.
커먼레일 디젤엔진에 있어서의 배기튜닝은 원할한 VGT 부스트제어 와 배기온 관리를 위해 가급적
이면 직선 형태의 작업이 좋으며 될 수록 많이 굴국이 지지 않는 것이 좋다.
그리고 커먼레일 디젤엔진의 경우 배기가스 양이 가솔린에 비해 많지 않기 때문에 76파이 이상의
큰 파이프로 작업하는것은 바람직 하지 않다. |
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