터보차저는 어떻게 압력을 높이나요?

터보차저는 어떻게 압력을 높이나요?

터보차저는 다음 단계를 거쳐 엔진의 과급 과정을 달성하여 출력과 효율성을 향상시킵니다.

1. 배기가스가 터빈을 구동합니다.

• 배기가스 에너지 활용 : 엔진이 작동하면 고온, 고압의 배기가스를 생성합니다. 

배기 파이프를 통해 터보차저의 터빈 끝으로 들어갑니다.

• 터빈 회전: 배기 가스는 터빈 블레이드(일반적으로 니켈 합금과 같은 고온 내성 재료로 만들어짐)에 충격을 줍니다. 

터빈을 고속(분당 수만에서 수십만 회전)으로 회전시킵니다.

2. 압축기 작동(압축기)

• 동축 연결: 터빈과 압축기 임펠러(압축기 휠)는 단단한 샤프트를 통해 직접 연결됩니다. 

터빈이 회전하면 압축기 임펠러도 동시에 회전합니다.

• 공기 압축 : 압축기 임펠러는 공기 흡입구에서 외부 공기를 흡입하고 고속 회전 임펠러는 공기를 가속 및 압축합니다. 

공기압을 크게 증가시킨다(슈퍼차징).

3. 인터쿨링(인터쿨링, 선택 단계)

• 온도 낮추기: 압축 공기 온도가 상승합니다(압축 과정 중 발생하는 열로 인해). 

그리고 고온 공기 밀도가 낮습니다. 일부 시스템은 압축 공기를 인터쿨러를 통해 냉각하여 밀도를 더욱 높입니다. 

그리하여 연소 효율이 향상됩니다.

4. 고압의 공기를 실린더로 보낸다.

• 흡입 최적화: 압축된 고밀도 공기는 흡입 매니폴드를 통해 엔진 실린더로 들어갑니다.

• 연소 향상: 산소가 많을수록 연료가 더 완전하게 연소되고 단위 시간당 더 많은 에너지가 방출됩니다. 

엔진 출력이 향상되고(보통 30~50% 증가) 연료 효율도 좋아집니다.

주요 장점 • 에너지 회수: 배기 가스 에너지를 활용하고, 폐기물을 줄이며, 열 효율을 향상시킵니다.

• 소배기량 및 고출력: 소배기량 엔진으로도 대배기량 엔진과 동등한 출력을 낼 수 있다.(즉, "다운사이징")

• 환경 보호: 연소를 최적화하면 연소되지 않은 탄화수소와 입자상 물질 배출을 줄일 수 있습니다.

핵심 구성 요소

• 터빈: 고온 저항성이 뛰어나 배기가스의 운동 에너지를 기계 에너지로 변환합니다.

• 압축기: 공기를 압축하고 흡입 밀도를 높입니다.

• 베어링 시스템: 고속 회전 터빈 샤프트를 지지하며 일반적인 유형으로는 플로팅 베어링이나 볼 베어링이 있습니다.

• 웨이스트게이트: 부스트 압력을 제어하고 과압을 방지합니다(일부 터보차저에 장착).

이 과정을 통해 터보차저는 엔진 배기량을 크게 늘리지 않고도 전력 성능과 효율성을 크게 개선합니다. 

자동차, 선박, 산업용 엔진 분야에서 널리 사용됩니다.