디젤엔진의 과급기(터보차저)의 기능과 구조

안녕하세요 고릴라의 자동차 이야기 입니다.

오늘은 디젤엔진에서 주로사용하는 과급기에 

대하여 알아보겠습니다.

일반자동차의 엔진은 자연적인 공기흡입을 

엔진의 피스톤이 하강을 할때 피스톤이 내려

가면서 실린더 압력에 의해서 공기가 흡입하

여 연소를 하는 과정입니다.

과급기가 설치되어 있는 자동차는 엔진에 필요

한 공기를 흡입할때 대기의 압력보다 높은 압력

으로 실린더의 내부에 공기를 넣어주는 장치를

과급기라고 합니다.

과급기를 설치하는 이유는 같은 기종의 엔진을 

놓고 비교하였을때 자연적인흡기를하는 엔진보

다 과급기가 설치된 엔진은 더많은 공기를 흡입

하여 연료 분사량을 더 분사할수 있어 엔진의

출력을 증대할수 있습니다.

과급기의 종류는 터보차저와 슈퍼차저가 있습니

다. 

터보차저(turbo charger)는 

엔진의 연소과정을 거쳐 배출되

는 배기가스의 압력으로 인해 회전하는 터빈과 

엔진의 연소실로 공기를 보내주는 흡기쪽으로

으로 임펠러가 하나의 축으로 연결되어 있습니다.

배기가스로 인해 회전되는 임펠러는 고속으로 

50,000rpm이상으로 고속회전을 합니다.

이롷게 배기가스로 인해 터빈이 고속으로 작동하

여 엔진에 흡입되는 공기를 디퓨져에 들어가서

공기속도에너지를 압력에너지로 바꾸어서 실린더

로 흡기다기관을 통하여 연소실에 유입된다.

엔진에 과급기를 설치하면 엔진의 출력이 향상되

면서 연료소비율이 향상됩니다.

*디퓨져란:기체또는 유체의 속도를 느리게 하는

역할을 하며 기체의 속도에너지를 압력에너지로

변환하는 장치입니다.

*과급기의 장점은

연소실의 압축온도를 상승하여 착화지연시간이 짧다.

언덕길을 주행할경우에도 엔진출력이 떨어지지 

않습니다.

연료소비율이 향상됩니다. 즉 연비가 좋습니다.

엔진출력이 35%~45%정도 증가합니다.

*슈퍼차저(super charger)

슈퍼차저는 엔진의 동력을 전달받아서 작동을 합니다.

슈퍼차저의 구성은 풀리 구동기어 피동기어 구동로터 

피동로터와 액추에이터를 구성되어 있습니다.

슈퍼차저에 설치되어 있는 풀리에 의해 엔진의 동력

을 얻어 2객의 로터를 회전시켜서 공기를 과급하는

방식입니다. 자동차의 ECU에 의해서 엔진의 부하에

따라 슈퍼차저의 전자클러치를 제어 하는방식으로

작동합니다. 슈퍼차저는 터보차저보다 엔진의 저속

회전구간에서도 큰 출력을 얻을수 있습니다.

슈퍼차저의 전자클러치가 ECU의 신호에 의해서 작

동을 하게 되면 엔진에 연결된 밸트에 의해 풀리가

회전하면 로터가 회전을 하여 공기를 압축한 후 흡

기다기관을 통해 연소실에 공급합니다.

*인터쿨러(inter cooler)

인터쿨러란 엔진의 흡기다기관쪽에 설치되어 있으

며 흡기다기관에 과급되는 공기를 냉각 역할을 하는

장치입니다.

인터쿨러의 종류는 공랭식인터쿨러와 수냉식인터쿨

러가 있습니다.

인터쿨러는 과급된 공기의 온도가 상승하여 공기밀

도가 감소합니다. 온도가상승하고 공기밀도가 감소

되면 연소과정에서 노킹이 발생하거나 효율이 저하

되기 때문에 이를 방지하기 위해서 인터쿨러가

설치되어 있습니다.

*공랭식 인터쿨러(air cooled type inter cooler)

공랭식 인터쿨러란 말그대로 공기를 이용하여 냉각

을 하는 방법입니다. 공랭식인터쿨러는 수냉식에

비하여 냉각효율이 떨어집니다. 공랭식 인터쿨러는

자동차의 속도가 빠를수록 냉각효과가 뛰어나기

때문에 일반자동차 보다는 레이싱자동차에 많이

사용합니다.

*수냉식 인터쿨러(water cooled type inter cooler)

수냉식 인터쿨러는 냉각전용 라디에이터를 사용

하거나 엔진의 라디에이터를 이용하여 냉각수를

순화시켜 공기를 냉각하는 방식입니다.

흡입되어 들어오는 고온의공기 냉냉각수에 으해

냉각을 시키며 또한 자동차의 엔진 앞에 설치되어

있어 주행중에도 공랙식처럼 겸용하여 사용하는

장점이 있습니다. 공랙식보다는 구조가 복잡하나

엔진이 저속구간에서도 냉각효과가 뛰어 납니다.

*가변용량 과급기(variable geometry turbo charger)

우리가 흔히 디젤자동차에서 VGT라고 보셨을 겁니다.

이것이 가변용량 과급기가 설치된 차량을 말합니다.

가변용량과급기는 엔진 연소과정후 배출되는 배기가

스를 이용하여 엔진 연소실에 공기를 흡입하는 장치

입니다. 엔진의 회전속도가 저속에서부터 고속회전

구간까지 효과를 얻을수 있습니다.

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