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1. 개요
아우디의 고성능 차량에 사용되는 6기통 3.0L 슈퍼차저 가솔린 엔진이다. 2009년 출시된 B8 S4와 8T S5 모델부터 사용되었으며, 그 이전 모델인 B6 S4, B7 S4 에 사용되던 BBK 4.2L 자연흡기 엔진을 대체하였다. 엔진 코드명은 연식에 따라 CAKA/CCBA (2009-12), CGWA (2012-)로 나뉜다. 이 엔진의 주요 사항은 아래와 같다.- 적용 차종
- CAKA/CCBA: S4 B8 (2009-2012), S5 8T (2009-2011)
- CGWA: S4 B8.5 (2012-2015), S5 8.5T (2012-)
- 엔진 출력: 333마력 (5500-7000rpm), 최대토크 440Nm (2900-5300rpm)
- 엔진 경량화(189kg)
- 가변 흡기 캠샤프트 타이밍 (42도)
- Eaton 슈퍼차저 (부스트압 0.8bar)
- 직분사(FSI) 엔진 (압축비 10.3:1)
2. 엔진
엔진블록은 클로즈드 덱 설계로 저압 중력 주조로 만들어졌으며 경량 알루미늄-규소 합금(Alusil) 재질이다. 실린더가 90도 각도로 3개씩 배치된 V6 엔진이며 뱅크 오프셋은 18.5mm, 커넥팅로드 153mm 보어 84.5mm, 스트로크 89.0mm로 배기량은 2,995cc 이다. 피스톤은 주조 알루미늄으로 스커트 부위에 주석 코팅이 되었으며 크랭크샤프트는 형 단조된 스틸(die forged steel) 재질이다. 실린더 점화순서는 1-4-3-6-2-5 이다.3. 슈퍼차저
CAKA/CCBA/CGWA 엔진은 Eaton에서 제조한 루츠펌프 타입의 슈퍼차저를 V6 실린더 뱅크 상단의 빈공간에 배치하고 있다. 크랭크샤프트와 벨트로 연결되어 항상 가동되며 회전비율은 1:2.5 이다. 슈퍼차저의 무게는 18kg, 회전속도는 최대 23,000rpm 이며 과급량은 시간당 공기 1000kg 혹은 부스트압 0.8bar 이다.
차량 우측 전면의 흡기구를 통해 들어온 공기는 슈퍼차저와 인터쿨러를 거쳐 엔진으로 공급되도록 설계되어 있으며, 엔진에 공급되는 과급 공기의 양은 전자밸브를 통해 조절된다. 슈퍼차저에 설치된 밸브의 개폐에 따라 과급 공기가 엔진이 아닌 슈퍼차저 흡기구로 바이패스되는 식으로 과급 공기를 손실하지 않으면서 엔진으로 공급되는 공기의 양을 줄일 수 있다. 이를 통해 상황에 따라 높은 출력을 내거나 연비 위주로 작동하게 하는 등 엔진의 작동을 더 넓은 범위로 조절할 수 있다.
아우디는 엔진 개발과정에서 슈퍼차저와 바이터보를 모두 테스트하였고, 그 결과 엔진의 사이즈나 반응성, 내구성, 유지보수 등에서 슈퍼차저가 유리하다고 판단하여 일반적인 터보차저 대신 슈퍼차저를 사용했다.[1]
| 슈퍼차저의 장점 | 슈퍼차저의 단점 |
- 부스트압이 즉각적으로 발생함 (터보랙 없음)
- 부스트압이 엔진 rpm에 선형적으로 증가함
- 과급 공기의 냉각 요구도가 낮음
- 수명이 길고 유지보수가 간단함
- 컴팩트한 설계
- 더 높은 연비
- 과급 공기의 이동경로가 아주 짧아 응답성이 아주 높음
- 촉매변환기 온도가 더 빨리 오르므로 배출가스 특성에 유리 ||
- 제작 정밀도가 더 높아 만들기 어려움
- 이물질에 취약함
- 방음대책이 훨씬 많이 필요
- 과급기 가동에 엔진 출력이 직접 소모됨 ||
슈퍼차저는 엔진에 직결되어 공기를 압축하는 특성상 가동 중 엔진출력을 계속 소모한다. 엔진 속도가 증가함에 따라 그 소모출력은 계속 증가하며 아우디 CAKA/CCBA/CGWA 엔진의 슈퍼차저는 엔진회전수에 따라 2 ~ 50마력의 출력을 사용한다.[2] 또한 슈퍼차저 내부에는 인터쿨러가 설치되어 있어 과급 후[3] 온도를 낮추어 공급하게 되어 있는데, 슈퍼차저 냉각수는 엔진을 냉각시키는 주 냉각수(primary coolant circuit)와는 별도의 순환시스템으로 구성되어 있어서 그 특성상 주 냉각수보다 온도가 낮게 유지된다.
또한 슈퍼차저는 높은 rpm으로 작동하는 기계부품이므로 특유의 소음 및 그에 따른 공진음이 발생하는데, 설치하려는 차량의 특성상[4] 그 소음을 극도로 억제하는 설계가 이루어져 있다. 슈퍼차저는 여러 겹의 댐퍼로 둘러싸여있고 흡기 하우징과 파이프는 슈퍼차저에서 발생하는 특정주파수의 공진음을 억제하도록 설계되어 있는 식이다. 그래서 순정상태로 차량 주행시에는 운전석에서 슈퍼차저 소음이 아예 들리지 않지만 흡기 하우징이나 흡기 파이프를 사제 제품으로 바꾸면 상당한 크기의 슈퍼차저 소음이 올라온다. 높은 rpm으로 회전하는 기계부품에서 올라오는 하이톤의 소음이 워낙 독특하고[5] 교체하는 것 또한 워낙 간단하고 저렴하기 때문에 일종의 배기음 튜닝처럼 흡기 부품 교체가 많이 이루어진다.
4. 엔진 출력
순정상태에서 엔진 출력은 333마력(S4) 또는 340마력(S5)으로 세팅되어 있다. 출력 그래프를 보면 마치 자연흡기 엔진 같은 선형적인 출력 증가를 볼 수 있다. 또한 과급엔진답게 소프트웨어 변경만으로 100마력이 올라가며 APR, MTM 등의 유명 업체부터 소규모 튜너들까지 다양한 ECU 소프트웨어를 판매하고 있다.
5. 결함 및 고질병
- 오일 세퍼레이터 혼유 : 슈퍼차저 아래 엔진블록 V뱅크 사이의 워터재킷 겸 오일 세퍼레이터 역할을 하는 플라스틱 커버가 열에 의해 경화되어 안팎으로 균열이 발생하면 냉각수와 엔진오일이 서서히 섞이게 된다. 오일 색깔이 커피우유 색으로 변질되면 이미 혼유가 상당히 진행된 상태로, 더 타다가는 윤활 및 냉각 실패로 엔진이 완전 박살나게 된다. 수시로 냉각수 보조탱크를 열어 오일이 떠있는지 확인해야한다. 슈퍼차저를 들어내야하며, 해당부품을 교환할 때 어차피 노후도가 비슷하게 진행되었을 전면 좌우뱅크를 연결하는 플라스틱 냉각수파이프도 같이 교환해주는게 좋다.