터보 차저 자동차 엔진이란?

터보 차저 엔진

터보 엔진. 엔진 출력과 토크를 높이는 작업은 항상 관련이 있습니다. 엔진 출력은 실린더의 변위 및 실린더에 공급되는 공기-연료 혼합물의 양과 직접적인 관련이 있습니다. 즉, 실린더에서 연료가 더 많이 연소될수록 동력 장치에서 더 많은 동력이 발생합니다. 그러나 가장 간단한 해결책은 엔진 출력을 높이는 것입니다. 작업량이 증가하면 구조의 크기와 무게가 증가합니다. 크랭크 샤프트의 회전 속도를 높이면 공급되는 작동 혼합물의 양을 늘릴 수 있습니다. 즉, 단위 시간당 실린더에서 더 많은 작업 주기를 구현합니다. 그러나 관성력의 증가와 동력 장치 부품의 기계적 부하의 급격한 증가와 관련된 심각한 문제가 발생하여 엔진 수명이 단축됩니다.

터보 엔진 효율

이 상황에서 가장 효과적인 방법은 권력입니다. 내연 기관의 흡기 행정을 상상해보십시오. 엔진은 펌프로 작동하는 동안 매우 비효율적입니다. 공기 덕트에는 공기 필터, 흡기 매니 폴드 벤드가 있으며 가솔린 엔진에도 스로틀 밸브가 있습니다. 물론이 모든 것이 실린더의 충진을 감소시킵니다. 흡기 밸브 상류의 압력을 높이기 위해 더 많은 공기가 실린더에 배치됩니다. 급유는 실린더의 새 충전량을 개선하여 실린더에서 더 많은 연료를 연소하여 더 많은 엔진 출력을 얻을 수 있습니다. 내연 기관에는 세 가지 유형의 증폭이 사용됩니다. 흡기 매니 폴드에서 공기량의 운동 에너지를 사용하는 공명. 이 경우 추가 충전 / 부스팅이 필요하지 않습니다. 기계식,이 버전에서 압축기는 모터 벨트로 구동됩니다.

가스 터빈 또는 터보 엔진

가스 터빈 또는 터보 차저, 터빈은 배기 가스의 흐름에 의해 구동됩니다. 각 방법에는 적용 분야를 결정하는 고유 한 장점과 단점이 있습니다. 개인 섭취 매니 폴드. 실린더를 더 잘 채우려면 흡기 밸브 앞의 압력을 높여야합니다. 한편, 일반적으로 증가 된 압력은 필요하지 않습니다. 밸브를 닫는 순간에 그것을 올리고 실린더에 공기의 추가 부분을로드하는 것으로 충분합니다. 단기적인 압력 축적의 경우 엔진이 작동 중일 때 흡기 매니 폴드를 따라 이동하는 압축 파가 이상적입니다. 파이프 라인 자체의 길이를 계산하면 끝에서 여러 번 반사 된 파도가 적시에 밸브에 도달 할 수 있습니다. 이론은 간단하지만 구현에는 많은 독창성이 필요합니다. 밸브는 다른 크랭크 샤프트 속도에서 열리지 않으므로 공진 증폭 효과를 사용합니다.

터보 엔진 - 다이내믹 파워

흡기 매니 폴드가 짧으면 엔진이 높은 회전 수에서 더 잘 작동합니다. 낮은 속도에서는 긴 흡입 경로가 더 효율적입니다. 가변 길이 유입 파이프는 두 가지 방법으로 생성 할 수 있습니다. 공명 챔버를 연결하거나 원하는 입력 채널로 전환하거나 연결합니다. 후자는 동적 강도라고도합니다. 공진 및 동적 압력은 공기 흡입 타워의 흐름을 가속화 할 수 있습니다. 기류 압력의 변동으로 인한 증폭 효과는 5 ~ 20mbar입니다. 이에 비해 터보 차저 또는 기계적 부스트를 사용하면 750 ~ 1200mbar 범위의 값을 얻을 수 있습니다. 그림을 완성하려면 관성 증폭기도 있습니다. 밸브 상류에서 초과 압력을 생성하는 주요 요인은 입구 파이프의 흐름의 고압 수두입니다.

터보 엔진의 출력 증가

이것은 시속 140km 이상의 고속에서 전력을 약간 증가시킵니다. 주로 오토바이에 사용됩니다. 기계식 필러를 사용하면 엔진 출력을 크게 높일 수 있습니다. 엔진 크랭크 샤프트에서 직접 엔진을 구동함으로써 압축기는 최소 속도로 지연없이 실린더로 공기를 펌핑 할 수있어 엔진 속도에 엄격하게 비례하여 부스트 압력을 높일 수 있습니다. 그러나 그들은 또한 단점이 있습니다. 그들은 내연 기관의 효율성을 감소시킵니다. 전원 공급 장치에서 생성 된 전력의 일부가이를 구동하는 데 사용되기 때문입니다. 기계식 압력 시스템은 더 많은 공간을 차지하고 특수 액추에이터가 필요합니다. 타이밍 벨트 또는 기어 박스에서 많은 소음이 발생합니다. 기계적 충전제. 기계식 송풍기에는 두 가지 유형이 있습니다. 체적 및 원심. 일반적인 벌크 필러는 Roots supergenerator와 Lysholm 압축기입니다. Roots 디자인은 오일 기어 펌프와 유사합니다.

터보 엔진 기능

이 디자인의 특징은 공기가 과급기에서 압축되지 않고 파이프라인 외부에서 하우징과 로터 사이의 공간으로 들어가는 것입니다. 주요 단점은 제한된 양의 이득입니다. 필러 부품을 아무리 정확하게 설정해도 일정 압력에 도달하면 공기가 역류하기 시작하여 시스템의 효율성이 떨어집니다. 싸우는 방법에는 여러 가지가 있습니다. 로터 속도를 높이거나 과급기를 XNUMX단 또는 XNUMX단으로 만드십시오. 따라서 최종 값을 허용 가능한 수준으로 높일 수 있지만 다단계 설계에는 소형화라는 주요 이점이 없습니다. 또 다른 단점은 공기가 부분적으로 공급되기 때문에 배출구의 고르지 않은 배출입니다. 현대적인 디자인은 삼각형 회전 메커니즘을 사용하며 입구 및 출구 창은 모양이 삼각형입니다. 이러한 기술 덕분에 부피가 큰 과급기는 맥동 효과를 거의 없앴습니다.

터보 엔진 설치

낮은 회전 속도와 구조의 내구성과 낮은 소음 수준으로 인해 DaimlerChrysler, Ford 및 General Motors와 같은 유명 브랜드에서 제품을 아낌없이 장착하게 되었습니다. 변위 과급기는 모양을 변경하지 않고 출력 및 토크 곡선을 증가시킵니다. 그것들은 이미 저속에서 중속까지 효과적이며 이것은 가속 역학을 가장 잘 반영합니다. 유일한 문제는 그러한 시스템이 제조 및 설치가 매우 화려하기 때문에 상당히 비싸다는 것을 의미합니다. 흡기 매니 폴드의 공기 압력을 동시에 높이는 또 다른 방법은 엔지니어 Lisholm이 제안했습니다. Lysholm 피팅의 디자인은 기존의 고기 분쇄기를 연상시킵니다. 두 개의 추가 스크류 펌프가 하우징 내부에 설치됩니다. 다른 방향으로 회전하면서 공기의 일부를 포착하고 압축하여 실린더에 넣습니다.

터보 엔진 - 튜닝

이 시스템은 정밀하게 보정 된 간극으로 인한 내부 압축 및 최소 손실이 특징입니다. 또한 프로펠러 압력은 거의 전체 엔진 속도 범위에서 효과적입니다. 조용하고 매우 작지만 제조 복잡성으로 인해 매우 비쌉니다. 그러나 AMG 또는 Kleemann과 같은 유명한 튜닝 스튜디오에서 무시하지 않습니다. 원심 필러는 터보 차저와 디자인이 유사합니다. 흡기 매니 폴드의 과도한 압력도 압축기 휠을 생성합니다. 방사형 블레이드는 원심력을 사용하여 터널 주변의 공기를 포착하고 밀어냅니다. 터보 차저와의 차이점은 드라이브에만 있습니다. 원심 송풍기는 비슷하지만 덜 눈에 띄는 관성 결함이 있습니다. 그러나 한 가지 더 중요한 기능이 있습니다. 실제로 생성되는 압력은 컴프레서 휠의 제곱 속도에 비례합니다.

터보 엔진

간단히 말해, 필요한 공기를 실린더로 펌핑하려면 매우 빠르게 회전해야합니다. 때로는 엔진 속도의 XNUMX 배입니다. 고속에서 효율적인 원심 팬. 기계식 원심 분리기는 가스 원심 분리기보다 사용자 친화적이지 않고 내구성이 뛰어납니다. 그들은 더 낮은 극한 온도에서 작동하기 때문입니다. 단순함과 그에 따른 디자인의 저렴함은 아마추어 튜닝 분야에서 인기를 얻었습니다. 엔진 인터쿨러. 기계적 과부하 제어 회로는 매우 간단합니다. 최대 부하시 바이 패스 덮개가 닫히고 초크가 열립니다. 모든 공기 흐름은 엔진으로 이동합니다. 부분 부하 작동 중에는 버터 플라이 밸브가 닫히고 파이프 댐퍼가 열립니다. 초과 공기는 블로어 입구로 반환됩니다. 인터쿨러의 충전 냉각 공기는 기계식뿐만 아니라 가스 터빈 파워 업 시스템의 필수 구성 요소입니다.

터보 차저 엔진 작동

압축 공기는 엔진 실린더로 공급되기 전에 인터쿨러에서 사전 냉각됩니다. 설계 상 이것은 흡입 공기의 흐름이나 냉각수에 의해 냉각되는 기존의 라디에이터입니다. 충전 된 공기의 온도를 10도 낮추면 밀도를 약 3 % 높일 수 있습니다. 결과적으로 엔진 출력이 거의 동일한 비율로 증가 할 수 있습니다. 엔진 터보 차저. 터보 차저는 현대 자동차 엔진에 더 널리 사용됩니다. 실제로 이것은 동일한 원심 압축기이지만 구동 회로가 다릅니다. 이것은 기계식 수퍼 차저와 터보 차저의 가장 중요하고 근본적인 차이점입니다. 다양한 디자인의 특성과 응용을 크게 결정하는 것은 드라이브 체인입니다.

터보 엔진의 장점

터보 차저에서 임펠러는 임펠러 인 터빈과 같은 샤프트에 있습니다. 엔진 배기 매니 폴드에 내장되고 배기 가스에 의해 구동됩니다. 속도는 200rpm을 초과 할 수 있습니다. 엔진 크랭크 샤프트에 직접 연결되지 않으며 공기 공급은 배기 가스 압력에 의해 제어됩니다. 터보 차저의 장점은 다음과 같습니다. 엔진 효율성 및 경제성 향상. 기계식 드라이브는 엔진에서 동력을 사용하고 배기 가스의 에너지를 사용하므로 효율성이 증가합니다. 엔진 특정 및 전체 효율성을 혼동하지 마십시오. 당연히 터보 차저를 사용하여 출력이 증가한 엔진의 작동은 자연 흡인기를 사용하는 저출력 유사한 엔진보다 더 많은 연료가 필요합니다.

터보 엔진 출력

실제로 실린더에 공기를 채우는 것이 개선되어 더 많은 연료를 태울 수 있습니다. 그러나 연료 전지가 장착 된 엔진의 경우 시간당 출력 단위당 연료의 질량 분율은 증폭이없는 유사한 설계의 강력한 장치보다 항상 낮습니다. 터보 차저를 사용하면 더 작은 크기와 무게로 전원 장치의 지정된 특성을 얻을 수 있습니다. 자연 흡기 엔진을 사용하는 경우보다. 또한 터보 엔진은 최고의 환경 성능을 제공합니다. 연소실의 압력은 온도를 낮추고 결과적으로 질소 산화물의 형성을 감소시킵니다. 가솔린 엔진에 연료를 보급 할 때 특히 과도 상태에서보다 완전한 연료 연소가 이루어집니다. 디젤 엔진에서 추가 공기 공급을 통해 연기 모양의 경계를 넓힐 수 있습니다. 그을음 입자의 방출을 제어합니다.

디젤 터보 엔진

디젤은 일반적으로 부스팅 및 특히 터보 차징에 훨씬 더 적합합니다. 노킹 위험에 의해 부스트 압력이 제한되는 가솔린 엔진과는 달리이 현상을 인식하지 못합니다. 디젤 엔진은 메커니즘에서 극도의 기계적 응력까지 가압 될 수 있습니다. 또한 흡기 스로틀이없고 압축률이 높아 가솔린 엔진에 비해 배기 가스 압력이 높고 온도가 낮습니다. 터보 차저는 제조하기가 더 쉬우 며 여러 가지 고유 한 단점이 있습니다. 낮은 엔진 속도에서는 배기 가스의 양이 적어 압축기 효율이 낮습니다. 또한 터보 차저 엔진에는 일반적으로 소위 Turboyama가 있습니다.

세라믹 메탈 터보 로터

주요 어려움은 배기 가스의 고온입니다. 세라믹 금속 터빈 로터는 내열 합금으로 만든 것보다 약 20% 가볍습니다. 또한 관성 모멘트도 낮습니다. 최근까지 전체 장치의 수명은 캠프 수명으로 제한되었습니다. 그들은 본질적으로 가압 오일로 윤활되는 크랭크 샤프트와 같은 부싱이었습니다. 이러한 기존 베어링의 마모는 물론 컸지만 스페리컬 베어링은 엄청난 속도와 고온을 견딜 수 없었습니다. 그 해결책은 세라믹 볼로 베어링을 개발할 수 있을 때 발견되었습니다. 그러나 세라믹을 사용하는 것은 놀라운 일이 아닙니다. 베어링에는 일정한 윤활유 공급이 채워져 있습니다. 터보차저의 단점을 제거하면 로터의 관성을 줄일 수 있습니다. 그러나 때로는 상당히 복잡한 부스트 압력 제어 회로를 추가로 사용하기도 합니다.

터보 엔진의 작동 원리

이 경우의 주요 임무는 높은 엔진 속도에서 압력을 줄이고 낮은 속도에서 압력을 높이는 것입니다. 모든 문제는 가변 형상 터빈, 가변 노즐 터빈으로 완전히 해결할 수 있습니다. 예를 들어, 이동식 블레이드의 경우 매개 변수를 광범위하게 변경할 수 있습니다. VNT 터보 차저의 작동 원리는 터빈 휠로 향하는 배기 가스의 흐름을 최적화하는 것입니다. 낮은 엔진 속도와 낮은 배기량에서 VNT 터보 차저는 전체 배기 가스 흐름을 터빈 휠로 보냅니다. 따라서 힘을 높이고 압력을 높입니다. 고속 및 높은 가스 유량에서 VNT 터보 차저는 움직이는 블레이드를 열어 둡니다. 단면적을 늘리고 임펠러에서 일부 배기 가스를 제거합니다.

터보 엔진 보호

필요한 엔진 수준에서 과속 보호 및 부스트 압력 유지, 과부하 제거. 단일 증폭 시스템 외에도 XNUMX 단계 증폭이 일반적입니다. 압축기를 구동하는 첫 번째 단계는 낮은 엔진 속도에서 효율적인 부스트를 제공합니다. 두 번째 터보 차저는 배기 가스의 에너지를 사용합니다. 동력 장치가 터빈의 정상 작동에 충분한 속도에 도달하면 압축기가 자동으로 차단되고 떨어지면 다시 시작됩니다. 많은 제조업체가 한 번에 두 개의 터보 차저를 엔진에 설치합니다. 이러한 시스템을 biturbo 또는 twin-turbo라고합니다. 한 가지 예외를 제외하고 그들 사이에는 근본적인 차이가 없습니다. Biturbo는 직경이 다른 터빈을 사용하므로 성능이 향상됩니다. 또한 포함 알고리즘은 병렬 또는 순차적 일 수 있습니다.

질의 응답 :

터보차저는 무엇을 위한 것입니까? 실린더의 증가된 신선한 공기 압력은 공기-연료 혼합물의 더 나은 연소를 보장하여 엔진 출력을 증가시킵니다.

터보 차저 엔진은 무엇을 의미합니까? 이러한 동력 장치의 설계에는 실린더로의 신선한 공기의 향상된 흐름을 제공하는 메커니즘이 있습니다. 이를 위해 터보 차저 또는 터빈이 사용됩니다.

터보차저는 자동차에서 어떻게 작동합니까? 배기 가스는 터빈 임펠러를 회전시킵니다. 샤프트의 다른 쪽 끝에는 흡기 매니폴드에 설치된 압력 임펠러가 있습니다.