[스크랩] 터보차저&슈퍼차저

  터보차저 구조

 터보차저는

 -배기가스의 압력에 의해서 고속으로 회전되어 공기를 가압하는 임펠러

 -배기가스의 열에너지를 회전력으로 변환시키는 터빈

 -터빈축을 지지하는 플로팅 베어링

 -과급압력이 규정이상으로 상승되는 것을 방지하는 과급압력조정기

 -과급된 공기를 냉각시키는 인터쿨러 등으로 구성되어 있다.

 

 #웨스트게이트 액츄에이터(WGT적용)

   : 콤프레샤의 압력이 일정압력 이상이 될 때 배기가스를 외부로 유출시켜 압축

     공기가 엔진으로 과도하게 과급되는 것을 방지

 #가변노즐(VGT적용)

   :노즐의 면적을 조절하여 배기가스의 속도를 변환시켜 압축공기가 엔진으로 과도하게

    과급되는 것을 방지

 #과급압력조정기(Super Pressure Relief)

   :과급압력 조절기는 과급압력이 규정값 이상으로 상승되는 것을 방지하는 역할을 한다.

    과급압력을 조절하지 않게 되면 허용 압력 이상으로 상승되어 엔진이 파손되므로

    과급압력을 조절해야 한다. 압력을 조절하는 방법으로는 배기가스를 바이패스 시키는

    방법과 흡입되는 공기를 조절하는 방식이 있다.

 #플로팅 베어링(Floating Bearing)

   :10만~15만 회전하는 터보차저에는 플로팅 베어링이 사용된다. 베어링의 윤활은 보통

    엔진 오일을 사용하며 터보장치가 과열된 상태에서 엔진을 정지하면 베어링에 오일이

    공급되지 않아서 소결을 일으키는 경우가 있기 때문에 고속 주행 직후에는 바로 엔진을

    정지하지 말고 충분히 공회전 시켜 터보차저를 냉각시켜야 한다.

 터보차저 작동원리

 배기관으로부터 폐기되고 있던 배기가스의 에너지(온도·압력)를 이용해 터빈을 고속 회전시켜,

 그 회전력으로 원심식 압축기를 구동하여 압축한 공기를 엔진 내부로 보내는 구조로 되어 있다.

이것에 의해, 내연기관 본래의 흡기량을 넘는 혼합기를 흡입·폭발시키는 것을 통해 외관의 배기량을

넘는 출력을 얻게 된다. 일반적으로 기관회전수가 200rpm 이상 되어야 터보차저가 흡입되는 공기를

가압한다.

 터보차저는 엔진의 기본 한계를 뛰어넘어 체적대비 출력 효율을 높이기 위한 목적을 가지고 있다.

자연흡기방식의 엔진에서는 피스톤이 상사점에서 하사점으로 내려올 때(흡입행정) 실린더 내부의

체적변화로 압력이 대기압 이하로 낮아지면서(진공상태) 공기와 연료의 혼합기가 자연스럽게

실린더로 흡입된다. 흡입된 공기와 연료 혼합기의 양이 많아져야 폭발행정에서 피스톤을 밀어내는

힘이 커지기 때문에, 연소실로 공급되는 공기 양과 이에 따른 연료 양은 엔진의 한계를 결정하는

중요한 요소가 된다. 터보차저는 달팽이 모양의 용기 안에 터빈과 가스압축기(compressor)가 하나의

축에 연결된 구조로 이루어져 있고, 배기 매니폴드에서 유입된 배기가스를 터빈 입구로 보내 터빈의

날개를 회전시킨다. 이 회전력으로 가스압축기를 동작시키고, 가스압축기는 공기를 압축해 엔진의

공기흡기구로 전달하게 된다. 압축된 공기는 더 많은 연료와 혼합되고 이 혼합기가 엔진 실린더

안으로 전달되어 엔진의 효율을 높이는 것이다.

 터빈의 회전속도는 자동차용 가솔린 엔진 등 소형의 경우 200,000rpm(매분 20만 회전)를 넘는 것도

있다. 뜨거운 배기가스(8~900℃)를 직접 받기 때문에 그 열에 의해 터빈이나 하우징이 붉게 발광할

정도다.

 

 

 

 

  터보차저 장.단점

   #장점

터보차저가 장착된 엔진은 같은 배기량의 자연흡기방식 엔진보다 더 높은 출력을 낼 수 있다. 자연

흡기식방식 엔진과 슈퍼차저 엔진보다 더 높은 열효율을 가지고 있다. 터보차저 엔진은 과잉 배출되는

열과 압력을 버리지않고 공기압축에 이용하기 때문이다.

터보차저는 다른 과급시스템에 비해 더 작고 가볍기 때문에 엔진 격납실에 쉽게 장착될 수 있다.

 

   #단점

 맞지 않는 크기의 터보차저를 사용하면, 반응성이 떨어진다. 너무 큰 터보차저를 사용하면 가속 반응이

감소한다. 그러나 최대 출력은 더 높아진다.

부스트 역치(boost threshold)가 있다. 터보차처가 부스트를 시작하려면 엔진이 어떤 엔진회전수까지

도달해야 한다. 배출가스의 양이 충분치 않으면 정지되어 있는 터보 프로펠러를 돌리기가 어렵기 때문이다.

운전자가 가속페달을 밟은 후 터보차저가 동작할 때까지 시간 지연이 발생하는데 이를 터보랙(turbo-lag)

이라 한다. 터보차저는 자연흡기방식 엔진보다 부품 비용이 더 든다.

자동차 경주에 있어서 부스트 역치는 단점으로 작용한다. 가속이 시작되어 터보차저가 동작하기 전까지

엔진 출력의 크기를 예상할 수 없다. 이때 오버스티어 현상을 일으키기도 한다.

    슈퍼차저 구조

 슈퍼 차저는 컴퓨터의 제어 신호에 의해서 기관의 동력을 전달 또는 차단하는 전자 클러치, 기관의

동력에 의해서 회전하여 공기를 압축하는 누에고치 모양의 루트, 크랭크 축 풀리와 벨트로 연결되어

기관의 동력을 받는 풀리, 전자 클러치가 "OFF"되었을 때 공기를 공급하는 공기 바이패스 밸브로

구성되어 있으며, 기관의 동력을 이용하여 누에고치 모양의 루트 2개를 회전시켜 공기를 과급하는

방식으로, 전자 클러치에 의해서 기관의 부하가 적을 때는 클러치를 "OFF" 시켜 연비를 향상시키고,

부하가 커지면 클러치를 "ON"시켜 기관의 출력을 향상시킨다. 이때 클러치의 제어는 컴퓨터에 의해서

이루어지며, 터보 차저에 비해서 저속 회전에서도 큰 출력을 얻을 수 있는 특징이 있다.

 

   슈퍼차저 작동원리

 기관에 부하가 적을 때는 전자 클러치가 작동되지 않기 때문에 흡기 다기관의 진공이 공기 바이패스

밸브의 진공 챔버에 작용하여 공기 바이패스 밸브가 열리므로, 흡입 공기는 공기 바이패스 통로를

통하여 실린더에 공급된다.   기관에 부하가 클 때는 컴퓨터의 제어신호에 의해서 전자 클러치와 진공

솔레노이드 밸브가 작동한다.   이때 진공 솔레노이드 밸브가 열려 공기 바이패스 밸브의 진공 챔버에

대기압을 유입시켜 바이패스 밸브를 닫는다.

 

                  그림 2. 슈퍼 차저의 작동

 

전자 클러치가 작동되어서 기관의 동력이 벨트로 통하여 전달되면, 누에고치 모양의 루트가 회전되어

공기를 압축하여 흡기 다기관을 통하여 흡기 밸브가 열린 실린더에 공급된다.   슈퍼 차저가 작동하여

과급 압력이 규정값 이상으로 상승하면, 과급 압력에 의해서 공기 바이패스 밸브가 열려 과급된 공기의

일부가 흡기 덕트로 바이패스 되므로 일정하게 유지된다.

 터보차저&슈퍼차저

터보차저는 배기가스의 나가는 힘이 물레방아 처럼 쳐주면 힘으로 흡기를 많이 넣어 힘을 높이는

과급기 이고 슈퍼차저는 크랭크에 벨트를 걸어서 흡입을 과급 시키는 방식이다. 둘다 공기를 많이

넣기 위한 과급기의 종류로 특성으로는 터보차저는 경제적이나 어느정도 속력이 있어야 배기가

나오고 그 배기 힘을 이용하는 것이기에 저속에는 효과를 볼수 없으며 슈퍼차저는 저속에서 효과가

있으나 터보차저 보다는 연료면등을 보면주로 쓰이는건 터보인터쿨러다.

출처 : 사브오너스클럽

글쓴이 : 최봉영[경남]유진파 원글보기

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