‘엔진 다운사이징’이라는 말이 글로벌 자동차 산업 화두로 떠올랐다. 다운사이징은 말 그대로 사이즈를 줄인다는 의미로, 엔진 기본 배기량과 실린더 수를 줄이는 것을 뜻한다. 하지만 터보차저, 연료 직분사 방식 기술을 결합해 동력 성능은 유지하거나 오히려 높이는 것이 핵심이다. 자동차 제조사 간 연비 경쟁이 치열해지고, 각국의 이산화탄소 배출 규제가 강화된 것이 배경이다.
일본 도요타 자동차가 최근 개발한 1.2ℓ 직분사 터보 엔진 ‘8 NR-FTS’는 엔진 다운사이징의 좋은 사례다. 기본 배기량은 1.2ℓ지만 동력 성능은 1.8~2.0ℓ급 엔진에 뒤지지 않는다는 게 도요타 측 설명이다.
도요타는 최근 일본에서 출시한 소형 해치백 ‘오리스’ 마이너 체인지 모델부터 이 엔진을 탑재하기 시작했다. 향후 탑재 차종을 늘려나갈 계획이다. 그 동안 하이브리드 엔진 라인업에 주력해온 도요타는 최근 우리나라에서도 가솔린 터보 엔진을 탑재한 ‘렉서스 NX 200t’를 출시했다. 8 NR-FTS는 가솔린 엔진 다운사이징에 뛰어든 도요타 차기 파워트레인 핵심을 담당할 전망이다.
터보 차저, 수냉식 인터쿨러, 연료 직분사 기술을 혼용해 높은 열 효율을 달성한 것이 이 엔진 특징이다. 내장된 소형 수냉식 인터쿨러는 열 부하에 좌우되지 않고 운전 상황에 따라 흡기 냉각 효과를 발휘한다. 순간적인 가속 응답성 개선, 최대 토크 발생 폭 확장 효과가 있다.
도요타 직분사 기술 ‘D-4 T’는 실린더 내 종회전 소용돌이와 연료 혼합공기를 형성한다. 고효율, 고속 연소가 가능한 기술이다. 실린더 부하에 따라 밸브 개폐 타이밍을 제어하는 ‘가변 밸브 타이밍 기구(VVT-iW)’를 구현했다.
혼합공기 압축비보다 팽창비를 크게 하는 연소 사이클 ‘핫 앳킨슨 사이클’을 적용하는 등 연소 효율 개선에 크게 공을 들였다. 덕분에 양산형 터보 가솔린 엔진으로 최고 수준 열 효율을 달성했다. 이 엔진 최대 열 효율은 36%다.
총 배기량은 1196㏄로 낮지만 힘은 떨어지지 않는다. 최고 출력은 116마력, 최대 토크는 18.9㎏·m를 낸다. 배기량은 낮고 힘은 강해 연비 개선 효과가 뛰어나다.
도요타는 올해 말까지 터보 기술과 고속 연소 기술 기반의 고효율 엔진 14기종을 투입할 계획이다. 신형 카롤라에 탑재할 1.5ℓ 터보 엔진은 1.2ℓ 터보 엔진보다도 높은 38% 열 효율을 달성했다. 고효율 엔진군으로 종래 엔진보다 10% 이상 연비를 개선하고, 세계 최고 수준의 열 효율을 달성하는 것이 목표다.
송준영기자 songjy@etnews.com