현대자동차 F, G, H 상용디젤엔진 (Hyundai F, G, H Diesel Engine)

 F엔진(4ℓ급),G엔진(6ℓ급),H엔진(10ℓ급)

엔진개발 배경

현대자동차는 2001년 7월 다임러크라이슬러와 함께 대형상용 디젤엔진에 대한 기술제휴 및 합작공장건을 합의 타결하고
다임러현대 상용차 주식회사라는 이름의 합작법인을 출범시킵니다.

벤츠의 상용디젤엔진에 대한 기술제휴를 통해 국내수요와 수출이 가능한 엔진을 생산하기 위함이었습니다.

그러나 수년간 다임러크라이슬러와의 엔진 합작 협상을하는 과정에서 상용디젤엔진의 기술력 부족으로
불리한 입장에서 협상에 임할 수 밖에 없었습니다.

엔진당 로얄티를 20만원 이상을 요구하고 벤츠의 입김이 너무 강해 종속관계로 변질되는등
이런식의 제휴로는 현대 상용부문은 생존할 수 없다는 위기감이 커지면서 매각설과 노사 갈등까지 빚어지기 이릅니다.

현대차 경영진과 상용부문을 맡게 된 최한영 사장과 노조는 기술개발 투자와 독자엔진 개발만이 살길이라 판단하게 되었으며
합작이 깨지기 한달 전인 2004년 4월 정몽구 회장의 특명이 떨어집니다.
"세계 최고 수준의 상용엔진 3개를 독자 개발하라." 
이렇게 다임러크라이슬러와의 대형디젤엔진 생산및 기술 제휴는 2004년 공장가동을 코앞에 두고 백지화 되어 버립니다.

현대차는 합작 결렬 두 달 뒤인 2004년 6월, 70∼80명의 핵심인력과 800여명의 엔지니어를 투입, 엔진 독자개발을
시작하여 39개월의 개발기간과 6000억원(제품 개발 4,000억원, 공장투자 2,000억원)의 자금을 투입해
2007년 10월 F, G, H 3종의 상용디젤엔진을 완성하게 됩니다.

 F 엔진 (커먼레일 디젤 방식)
- 중소형 트럭 마이티, 카운티 버스등의 차량에 탑재.
- 내구수명이 70만km로 기존엔진 대비 약 75% 향상.
- 엔진토크 40kg·m에서 59kg·m로 50% 가량 증대 및 저속부터 중고속 영역까지 일정한 토크를 유지하는 플랫토크 특성을
보유함으로써 주행성 개선.
- 가속성능 50km에서 80km 구간에서 21.12초에서 14.8초로 30% 향상.
- 차량 용도별 실제 주행모드를 분석, 맞춤형 연비 최적화 매칭을 통해 기존차량과 대비 연간 유류비(7만km 운행기준)
60~90만원 가량 절감 실현.
- 직렬 4기통 16밸브 형식, 배기량 3933cc, 최대출력 135-160 마력.

G 엔진 (커먼레일 디젤 방식)
- 중형 메가트럭, 에어로타운, 글로벌900 버스 등의 차량에 탑재.
- 내구수명이 70만km로 기존 대비 약 45% 향상.
- 엔진토크 70kg·m에서 100kg·m로 40% 가량 증대 및 가속 및 추월성능 최대 22%까지 향상.
- 연비개선을 통한, 연간 유류비(7~10만km 운행기준)가 70~210만원 가량 절감 실현.
- 직렬 6기통 24밸브의 배기량 5899cc, 최대출력 200-255 마력.

 

H 엔진 (전자식 유닛 인젝터 방식 (Electronic unit injector : EUI))
- 대형트럭, 시내버스, 유니버스, 그랜버드 등의 차량에 탑재.
- 내구수명이 120만km으로 기존 대비 약 70% 향상.
- 2,500바의 고압 연료분사
- 15톤 덤프 기준 연 10만km 주행시 250만원의 연료비 절감효과, 시내버스의 경우 추월성능 11%의 향상 및 연간 360만원
가량의 유류비 절감.
- 직렬 6기통 24밸브 형식, 배기량 9960cc, 최대출력 300-400 마력.


적용기술

CGI - 실린더 블록에 CGI (Compacted Graphite Iron) 강화흑연강 이라는 새로운 고강성 철강을 적용.
주조및 가공기술이 핵심으로 상용엔진으로는 국내 첫 생산에 성공.
일반 회주철과 비교해 내구성 2배 향상.
(베라크루즈와 모하비의 V6 디젤엔진 (S엔진)에 적용되고 있으며 현대차 및
유럽 디젤업체들이 사용하는 차세대 디젤엔진 소재.)

피스톤 - 내구수명 향상을 위해 고강도 알루미늄 재질을 적용, 피스톤의 연소실 하부에 이중의 물결모양
오일통로를 성형한 더블 웨이브 갤러리를 적용, 기존대비 30도 이상의 냉각성능 향상.

연소실 - 경사 STEP RE-ENTRANT 연소실을 개발, 오일내 매연의 오염도를 1/3 낮춤으로서 배출가스 저감과 엔진오일의
열화 최소화. 엔진오일 쿨러 성능향상을 통해 오일온도를 기존대비 5-10도 낮춰 오일교환주기를 기존 3배-4배 가량인 6만km 수준으로 연장.

3세대 커먼레일 - F ,G엔진에 적용된 3세대 커먼레일은 1,800바(bar)까지 고압분사가 가능해, 향상된 고성능과 저연비를 실현. 파이롯트 분사및 소음 저감부품 적용, 연소음 튜닝을 통해 디젤 특유의 아이들 소음 감소 및 가속소음과 잡소리 제거.
엔진 ECU에 고성능 CPU 적용 및 세라믹 기판을 사용하여 내구성 향상.
인젝터와 고압펌프의 내구력을 기존대비 2배이상 향상.

터보차져 - 기존의 웨이스트게이트 터보의 성능을 개선한 RCC형식의 터보차져를 채택하고 컴프레서 입구에
내부공기 재순환 장치(RCC)를 적용, 엔진의 전 운전영역에서 성능과 연비를 향상.

오일필터 - 여과지만 교환함으로써 재활용이 가능한 친환경 방식 적용 및 오일필터 위치를 엔진전방 상부에 둬 정비성도 향상.

배기가스 (질소산화물, 매연) EURO-IV

질소산화물
전자식 수냉 EGR(배기가스 재순환장치, Exhaust Gas Recirculation) 시스템을 채택.
기존 SCR(선택적 촉매환원장치, Selective Catalytic Reduction)방식은 질소산화물 정화를 위해 촉매제를 쓰는 방식으로
이 촉매제가 연료소모의 3∼5%만큼 사용돼 별도의 정비요금과 정비시간의 부담으로 작용했으나
EGR방식은 별도의 유지관리가 필요하지 않음.

매연
매연을 배기열로 연소시켜 정화시키는 PMC(미세물질 저감 촉매장치, Particulate Matters Catalyst) 후처리장치를 적용.
기존 DPF 대비 내구성, 정비성, 연비 대폭 개선.


장영실상 수상

장영실상을 수상한 F-엔진과 G-엔진 (출처 : IR52 장영실상 홈페이지 http://www.ir52.com/)

회사명 :  현대자동차(주) 대표자 :  김동진 제품명 :  독자개발 중소형 상용디젤 F, G엔진 모델명 :  F:D4GA (3,933cc) , G:D6GA (5,899cc) 개발기술명 :  친환경, 저연비, 고성능 차세대 중소형 I-4 / I-6 페밀리형 상용디젤엔진 선정분야 :  기계   제품소개   - 용도및 기능 : 1. F 엔진 : 3톤급 마이티트럭 및 25인승 카운티버스에 적용 2. G 엔진 : 5톤급 메가트럭, 35인승 에어로타운버스, 글로벌900 단축시내버스에 적용 3. 향후 동일차종에 탑재하여 수출 예정임 4. 2009년 부터 산업용 굴삭기에 적용 예정임 (G엔진)     - 차별적 특징 : 1. 국내 최초 4기통/6기통 페밀리형 엔진으로 개발되어 부품 공용화를 통한 가격 경쟁력 확보. 2. 상용차 유로4 배기규제를 만족시키고 차기 배기규제 대응 잠재력을 보유한 환경 친화성 3. 동급 최고 수준의 성능을 실현, 기존 엔진 대비 토크 50% 높이고 저속에서 중고속 영역까지 동일한 고 토크 유지하는 유럽형의 플랫 토크 특성을 갖도록 개발하여 차량 동력성능을 획기적으로 향상 4. 국내 최초 상용 디젤엔진 고강도 주철(CGI) 실린더 블록 및 냉각 성능과 내구강성이 탁월한 더블웨이브 갤러리 피스톤을 적용 하여 70만KM 이상의 엔진 내구 수명 달성 5. 초고압 다단분사 커먼레일 연료 분사시스템을 적용하여 고정밀 전자제어 분사를 통해 연소 성능 향상 및 배출가스 저감을 실현. 6. 중소형 상용 디젤엔진에서 4밸브OHC 밸브트레인을 적용하여 밸브 계통 강성 확보. 7. 국내 최초로 경사 스텝 RE-ENTRANT 연소실을 개발하여 배기 저감과 더불어 엔진오일의 열화를 최소화하여 엔진오일 교환 주기를 기존 엔진 대비 4배 증대한 6만KM로 연장함         :

참고자료 :  글로벌오토뉴스, 현대자동차