터보차저 & 수퍼차저

[까뮈(이건)]

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.

장단점

장점

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

원본 주소 ‘http://ko.wikipedia.org/wiki/%ED%84%B0%EB%B3%B4%EC%B0%A8%EC%A0%80’

 

 

 

수퍼차처

 

개요 [편집]

슈퍼차저는 엔진의 출력축으로부터 벨트 등을 통해 동력을 공급받아 압축기(컴프레셔)를 구동하여 공기를 압축, 엔진에 공급한다. 엔진으로부터의 배기를 이용하는 배기 터빈식의 과급기(터보차저)와 비교하면,

• 스로틀(액셀)에 대한 반응이 뛰어나다
• 저회전 상태에서 과급 효과가 높다

와 같은 장점이 있다. 오토매틱 트랜스미션 차량에 알맞은 과급 시스템이라는 평가도 있다.

다만, 항상 압축기를 구동하고 있기 때문에 엔진의 효율이 떨어지며^[1](동력 단속斷續 기구가 없는 방식의 슈퍼차저는 아이들링 상태에서도 항상 과급압이 걸려 있으므로 연비가 매우 나빠진다), 고회전에서의 출력이 터보차저에 비해 뒤떨어지는 등의 단점이 있다. 부품 수나 기계 가공이 많이 필요하여 비용이 높아지며, 중량·부피도 크다.

방식 [편집]

원심식 [편집]

원심식 압축기를 이용하는 방식. 주로 항공기용 왕복기관에 사용된 방식으로, 자동차용으로도 사용되는 경우가 있다.

항공기는 공기 농도가 옅은 고공을 비행하기 때문에 과급기가 반드시 필요하다. 고도에 따라 과급기의 회전 속도를 바꿀 수 있는 것도 있는데, 이것은 2속으로 불린다. 또 고고도에서의 성능을 높이기 위해 복수의 과급기를 가지는 것도 있어, 첫번째 과급기로 압축된 공기를 한층 더 두번째 단에서 압축하는 방식은 2단 과급이라고 부른다. 첫번째와 두번째 과급기 사이에 압축되어 고온 고압이 된 공기를 중간 냉각기(인터쿨러)로 냉각하는 엔진(예:영국 롤스로이스 마린)이나, 슈퍼차저와 터보차저를 조합한 엔진도 존재했다^[2]

루츠 식 [편집]

이엽 루츠식 로터
색이 짙을수록 압력도 강하다

삼엽 루츠식의 토출부

원래는 산업용 송풍기로서 개발된 방식으로, '루츠 블로어'라고도 불린다. 1860년 루츠 형제가 용광로의 송풍기로서 특허를 취득했다. 이후 1900년에 다임러가 특허를 받은 엔진의 과급기로 사용했다.

두 개의 로터가 맞물려, 흡기를 토출하는 방식으로 과급한다. 방식은 단면이 누에고치형인 이엽식(二葉式)이며, 가공이 간단하기 때문에 이것이 다용되었다. 현재는 주로 비틀어진 삼엽식(三葉式)이 이용된다. 이엽식과 삼엽식에서는 각각 흡기, 토출 부위가 다르다. 이튼 사(社)에서는 사엽식도 개발하고 있다. 내부 압축이 없고 고압 과급에 적합하지 않지만, 이전에는 2단 과급도 레이스용 엔진에는 사용되었다^[3].

이 방식이 기계식 슈퍼차저에 잘 사용되는 이유는 과급기에서의 로스를 줄이기 쉽기 때문이다. 팬을 이용한 방식과는 달리 공기의 흡입측과 토출측이 항상 완전히 나누어지는 구조로 되어 있기 때문에, 정지상태에서도 토출측의 고압 공기가 흡입 측으로 새지 않는다^[4]. 이 구조는 회전수와 토출 용적이 모든 회전역에서 거의 비례하여, 엔진의 필요 흡기 용량과 일치시키는 것이 쉽고 낭비가 생기지 않는다. 여기에서 배기류는 어느 쪽이든 버리는 에너지이기 때문에, 그냥 돌려도 문제가 되지 않는 터보차저와는 발상이 다르다. 반대로 터보차저는 배기가스가 충분히 나올 때까지 과급기가 동작하지 않기 때문에, 터빈 임펠러와 압력 임펠러로 불리는 팬을 돌리는 구조로 하여 정지하고 있는 상태에서도 공기가 자유롭게 흐르도록 되어 있다. 방식마다 최적회된 구조를 선택한 결과라 할 수 있다.

• 트윈차저

루츠식 슈퍼차저와 터보차저를 혼합한 방식. 저회전에서는 슈퍼차저가, 고회전에서는 터보차저가 과급한다.

채용 사례는 적지만, 란시아 델타 S4와 닛산 마치 R에서는, 랠리에서의 응답성을 중시하여 개발되어 폭스바겐 골프 GT TSI 및 폭스바겐 제타 TSI 컴포트 라인에서는, 연비과 고성능의 양립을 목표로 채용되었다.

Lysholm 식 [편집]

Lysholm 스크류 로터

루츠식과 같이 두 개의 로터를 가지지만, 루츠식과는 달리 내부 압축이 있어 고압 과급에서도 효율이 떨어지지 않는다^[5]. 산업용으로도 널리 이용되는 방식.

스크롤 식 [편집]

스크롤식
가장자리에서 중심으로 압축

구조적으로는 가정용 에어콘의 실외기에 사용되고 있는 것과 거의 같다. 독일의 자동차 메이커 폭스바겐이 폴로 G40, 코라도 G60, 파사트 G60에 장비하고 있었다.

위키백과에서 퍼왔습니다~~

종종 바이크에도 터보나 슈퍼차져가 사용되는걸로알고있습니다.. 근데 거의 이벤트(??)성이 짙고 상용화가 되지 못한것이..

터보같은경우 스로틀조작이 중요한 바이크 특성상 터보렉이 태클을걸고 슈퍼차쳐의 경우엔 무게와 부피가 태클을 걸기때문입니다..

등업을위해 글올린거 절때 아님니다..ㅋㅋ

[카부키모노(안남기)]

어려워~!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

[춘자님(이성진)]

@@

[뜨거운밴또(김영일)]

뭐가 더좋다는건가용?

[까뮈(이건)]

정리 : 터보는 배기압으로 혼합기를 압축시켜 높은출력을 일으킨다. 추가 부붐의 부피나 무개가 그리 크지않고 효율이 좋으나 일정 알피엠 이상 올라가야 작동이되는 터보렉이 생긴다.. 스로틀반응을 예측하기도 힘들어지므로 요게 골치아프다... 슈퍼는 간단히 말해 컴프레셔로 압축공기와 연료를 분사하여 높은 출력을 얻는건데 터보랙도없고 스로틀반응도 뛰어나다 하지만 장비가 크고 무거우며 터보에비해 효율이 떨어진다.. 고로 이두가지 차져가 바이크엔 거의 없는 이유임다~