휘발유 직접 분사

휘발유 직접 분사(Gasoline Direct Injection, GDI)는 내연기관, 특히 휘발유 엔진에서 연료를 실린더 내부로 직접 분사하는 방식이다. 기존의 간접 분사 방식(포트 분사)과는 달리, 흡기 매니폴드가 아닌 연소실 내부에 연료를 직접 분사하여 연료 효율과 엔진 성능을 향상시킨다.

작동 원리

GDI 엔진은 고압 연료 펌프를 사용하여 연료를 매우 높은 압력으로 가압한다. 이 고압의 연료는 정밀하게 설계된 연료 인젝터를 통해 연소실 내부로 직접 분사된다. 분사 시기는 엔진의 작동 조건에 따라 정밀하게 제어되며, 연료와 공기의 혼합을 최적화하여 연소 효율을 극대화한다.

장점

• 향상된 연료 효율: 연소실 내부로 직접 분사함으로써 연료가 증발하는 동안 실린더 온도를 낮추어 노킹 현상을 억제하고, 높은 압축비를 구현하여 연료 효율을 향상시킨다.
• 향상된 엔진 성능: 정확한 연료 제어를 통해 연소 효율을 높여 엔진 출력과 토크를 향상시킨다.
• 배기가스 저감: 최적화된 연소 과정을 통해 불완전 연소를 줄여 배기가스 배출량을 감소시킨다.

단점 및 과제

• 미세먼지(PM) 배출 문제: 연소 과정에서 생성되는 미세먼지 입자가 간접 분사 엔진보다 많이 발생할 수 있다는 문제가 제기되어 왔다. 이를 해결하기 위해 가솔린 미립자 필터(GPF)를 장착하는 등의 기술적 노력이 이루어지고 있다.
• 높은 부품 가격 및 유지 보수 비용: 고압 연료 펌프, 정밀 인젝터 등 부품 가격이 비싸고, 유지 보수 비용이 높을 수 있다.
• 카본 슬러지 문제: 흡기 밸브에 카본 슬러지가 쌓이는 문제가 발생할 수 있으며, 주기적인 관리가 필요하다.

적용 분야

GDI 기술은 현재 대부분의 현대적인 휘발유 엔진에 널리 적용되고 있으며, 자동차, 오토바이, 선박 등 다양한 분야에서 사용된다.