현대자동차와 기아자동차가 엔진의 종합적인 성능을 높여주는 연속 가변 밸브 듀레이션(이하 CVVD; Continuously Variable Valve Duration) 기술을 세계 최초로 개발했다.
CVVD 기술은 지금까지는 부분적으로만 가능했던 엔진 밸브 열림 시간 제어를 늘려주는 기술로 상충관계인 엔진의 성능과 연료소비효율(이하 연비)를 동시에 향상시키면서 배출가스까지 줄여주는 것이 특징이다.
최적화된 밸브 열림 시간 구현
자동차의 엔진은 흡입-압축-팽창-배기의 4단계 과정을 통해 연료를 연소시켜 동력을 발생시키는데, 이 과정에서 흡기와 배기가 통과하는 관문인 밸브의 열리고 닫히는 시점과 깊이를 주행 상황에 따라 조절하는 가변밸브제어 기술들을 통해 엔진의 성능과 효율을 높여왔다.
기존 가변 밸브 제어 기술로는 밸브의 여닫힘 시점을 제어하는 연속 가변 밸브 타이밍 기술(이하 CVVT; Continuously Variable Valve Timing), 밸브의 개폐 깊이를 조절하여 실린더 내 공기량을 제어하는 연속 가변 밸브 리프트(이하 CVVL; Continuously Variable Valve Lift) 등이 이번에 현대차와 기아차가 처음 선보인 CVVD 기술은 엔진의 작동 조건에 따라 흡기 밸브가 열려있는 기간을 최적화하는 기술이다.
기존의 가변 밸브 제어 기술들은 밸브를 여는 때가 정해지면 닫히는 때는 종속적으로 결정되어 밸브가 열려있는 시간인 밸브 듀레이션(Valve Duraion)은 제어할 수가 없었다. 즉, 기존의 밸브제어기술들이 연비와 성능의 절충점에서 밸브 듀레이션이 고정되어 있었다면 CVVD 기술은 여기에 더해 연비 주행, 가속 주행 등 모든 운전 조건에 맞춰 연속적으로 흡기밸브가 열려있는 시간을 조정해 밸브 듀레이션을 제어할 수 있다는데 기술적인 혁신이 있다. 이를 통해 유효 압축비를 4:1~10.5:1까지 탄력적으로 조절하는 효과를 얻을 수 있다.
CVVD 기술이 적용된 엔진은 출력이 적게 필요한 정속 주행 시에는 흡기밸브를 압축 행정의 중후반까지 열어두어 압축 시 발생하는 저항을 감소시키고 압축비도 낮춰 연비 개선 효과를 볼 수 있다. 반대로 가속 주행 시에는 흡기 밸브를 압축 행정 초반에 닫아 폭발에 사용되는 공기량을 최대화 함으로서 엔진의 토크가 향상돼 가속성능이 개선된다.
이외에도 CVVD 기술은 최적의 밸브 듀레이션 구현으로 연료 연소율을 높여 배출가스 저감에도 높은 효과가 있다. CVVD 기술 적용 시 엔진 성능은 4% 이상, 연비는 5% 이상 향상되며 배출가스는 12% 이상 저감되는 것으로 나타난다.
CVVD 기술은 운전 상황에 따라 성능 영역이 중요할 때는 성능을, 연비 영역이 중요할 때는 연비에 유리하도록 밸브 듀레이션을 바꾸어 줌으로써 성능과 연비 두 가지 모두를 업그레이드 할 수 있게 하는 기술이라는 점에서 과거 30년 동안 개발되어 온 가변밸브제어 기술은 물론, 133년 가솔린 엔진 역사에 한 획을 긋는 기술로 평가받고 있다.
