터보 차저의 작동 원리 및 설계
터보차저(터빈)는 자동차에서 내연 기관의 실린더에 공기를 강제로 주입하는 데 사용되는 메커니즘입니다. 이 경우 터빈은 배기 가스의 흐름에 의해서만 구동됩니다. 터보차저를 사용하면 컴팩트한 크기와 낮은 연료 소비를 유지하면서 엔진 출력을 최대 40%까지 높일 수 있습니다.
터빈 배열 방법, 작동 원리
표준 터보차저는 다음으로 구성됩니다.
- 주택. 내열성 강철로 제작되었습니다. 이것은 여압 시스템에 설치하기 위한 플랜지와 함께 제공되는 두 개의 서로 다른 방향의 튜브가 있는 나선형 모양을 가지고 있습니다.
- 터빈 휠. 배기 에너지를 단단히 고정된 샤프트의 회전으로 변환합니다. 내열성 소재로 제작되었습니다.
- 압축기 휠. 터빈 휠에서 회전을 받아 엔진 실린더로 공기를 펌핑합니다. 압축기 임펠러는 종종 에너지 손실을 줄이는 알루미늄으로 만들어집니다. 이 영역의 온도 체계는 정상에 가깝고 내열 재료를 사용할 필요가 없습니다.
- 터빈 샤프트. 터빈 휠(컴프레서 및 터빈)을 연결합니다.
- 플레인 베어링 또는 볼 베어링. 하우징의 샤프트를 연결하는 데 필요합니다. 디자인에는 하나 또는 두 개의 지지대(베어링)가 장착될 수 있습니다. 후자는 일반 엔진 윤활 시스템에 의해 윤활됩니다.
- 바이패스 밸브. 피터빈 휠에 작용하는 배기 가스의 흐름을 조절하도록 설계되었습니다. 이를 통해 부스트 파워를 제어할 수 있습니다. 공압 액추에이터가 있는 밸브. 그 위치는 속도 센서에서 신호를 수신하는 엔진 ECU에 의해 제어됩니다.
가솔린 및 디젤 엔진에서 터빈의 기본 작동 원리는 다음과 같습니다.
- 배기 가스는 터빈 블레이드에 작용하는 터보차저 하우징으로 보내집니다.
- 터빈 휠이 회전하고 가속하기 시작합니다. 고속에서 터빈 회전 속도는 250rpm에 도달할 수 있습니다.
- 터빈 휠을 통과한 후 배기 가스는 배기 시스템으로 배출됩니다.
- 압축기 임펠러는 동기화되어 회전하고(터빈과 동일한 샤프트에 있기 때문에) 압축 공기 흐름을 인터쿨러로 보낸 다음 엔진 흡기 매니폴드로 보냅니다.
터빈 특성
크랭크 샤프트로 구동되는 기계식 압축기와 비교할 때 터빈의 장점은 엔진에서 에너지를 끌어오지 않고 부산물에서 에너지를 사용한다는 것입니다. 제조 비용이 저렴하고 사용 비용이 저렴합니다.
기술적으로 디젤 엔진용 터빈은 본질적으로 가솔린 엔진과 동일하지만 디젤 엔진에서 더 일반적입니다. 주요 기능은 작동 모드입니다. 따라서 배기 가스 온도는 디젤 엔진의 경우 평균 700°C, 가솔린 엔진의 경우 1000°C이므로 내열성이 낮은 재료를 디젤 엔진에 사용할 수 있습니다. 이것은 가솔린 엔진에 디젤 터빈을 설치할 수 없음을 의미합니다.
반면에 이러한 시스템에는 다른 수준의 부스트 압력도 있습니다. 이 경우 터빈의 효율성은 기하학적 치수에 따라 달라진다는 점을 고려해야 합니다. 실린더로 불어오는 공기의 압력은 두 부분의 합입니다. 대기압 1에 터보차저에 의해 생성된 초과 압력이 더해진 것입니다. 0,4에서 2,2 기압 또는 그 이상이 될 수 있습니다. 디젤 엔진의 터빈 작동 원리는 더 많은 배기 가스를 흡입할 수 있기 때문에 디젤 엔진에도 가솔린 엔진의 설계를 설치할 수 없습니다.
터보차저의 종류 및 수명
터빈의 주요 단점은 낮은 엔진 속도에서 발생하는 "터보 지연" 효과입니다. 엔진 속도 변화에 따른 시간 지연을 나타냅니다. 이러한 단점을 극복하기 위해 다양한 유형의 터보차저가 개발되었습니다.
- 트윈 스크롤 시스템. 설계는 터빈 챔버와 결과적으로 배기 가스 흐름을 분리하는 두 개의 채널을 제공합니다. 이는 더 빠른 응답 시간, 최대 터빈 효율성을 보장하고 배기 포트의 막힘을 방지합니다.
- 가변 형상의 터빈(가변 형상의 노즐). 이 디자인은 디젤 엔진에 가장 일반적으로 사용됩니다. 블레이드의 이동성으로 인해 터빈 입구 단면의 변화를 제공합니다. 회전 각도를 변경하면 배기 가스의 흐름을 조정할 수 있으므로 배기 가스의 속도와 엔진의 속도를 조정할 수 있습니다. 가솔린 엔진에서 가변 기하학 터빈은 종종 스포츠카에서 발견됩니다.
터보차저의 단점은 터빈의 취약성입니다. 가솔린 엔진의 경우 평균 150km입니다. 반면에 디젤 엔진의 터빈 자원은 약간 더 길고 평균 000km입니다. 고속으로 장기간 운전하고 오일을 잘못 선택하면 서비스 수명이 250-000 배 단축 될 수 있습니다.
가솔린 또는 디젤 엔진에서 터빈이 작동하는 방식에 따라 성능을 평가할 수 있습니다. 점검할 신호는 파란색 또는 검은색 연기의 출현, 엔진 출력의 감소, 휘파람 및 딸랑이의 출현입니다. 고장을 피하려면 오일, 공기 필터를 교체하고 제때 정기적인 유지 보수를 수행해야 합니다.
