터보엔진과 수퍼차저엔진, 특징, 터보엔진의 종류

이미지출저: GS 칼텍스 홈페이지

 

터보차저와 과급기는 모두 내연기관의 출력을 높이는 데 사용되는 강제 유도 시스템입니다. 이들은 고유한 특성과 장점을 갖고 있으며, 두 가지 중 하나를 선택하는 것은 특정 응용 분야 및 엔지니어링 선호 사항을 포함한 다양한 요소에 따라 달라집니다. 터보차저 엔진과 슈퍼차저 엔진의 주요 차이점과 장점은 다음과 같습니다.

터보엔진 그리고 특징

터보차저는 배기 가스로 구동되며, 배기 가스는 공기를 압축하여 엔진의 흡기 매니폴드로 밀어넣는 터빈을 구동합니다.

연료 효율성: 터보차저는 낭비되는 배기 에너지를 활용하여 공기를 압축함으로써 배기량을 늘리지 않고도 엔진이 더 많은 출력을 생성할 수 있으므로 향상된 연료 효율성을 제공할 수 있습니다.
고고도 성능: 터보는 대기압 변화의 영향을 덜 받으므로 고고도 작업에 적합합니다.
배기량 감소: 터보차저는 더 작고 연료 효율이 높은 엔진을 통해 더 큰 자연 흡기 엔진의 출력을 생성할 수 있습니다.
배기가스 배출: 터보가 장착된 소형 엔진은 성능을 유지하면서 배기가스 배출을 줄일 수 있습니다.

터보 지연: 터보차저는 동력 전달이 지연되는 터보 지연을 나타낼 수 있으며, 이는 완화될 수는 있지만 완전히 제거할 수는 없습니다.
열 관리: 터보차저 엔진은 더 많은 열을 발생시키므로 추가 냉각 및 열 관리 시스템이 필요할 수 있습니다.

슈퍼차저 엔진과 특징

작동: 과급기는 일반적으로 엔진의 크랭크축에 연결된 벨트를 통해 기계적으로 구동되며 공기를 압축하여 엔진의 흡기 매니폴드로 밀어 넣습니다.

즉각적인 전력 공급: 슈퍼차저는 배기가스 에너지와 관련된 지연이 없으므로 즉각적이고 선형적인 전력 공급을 제공합니다.
로우엔드 토크: 슈퍼차저는 종종 로우엔드 토크를 향상시켜 전차나 트럭과 같이 빠른 스로틀 반응이 중요한 응용 분야에 적합합니다.
단순성: 슈퍼차저 시스템은 일반적으로 터보차저보다 기계적으로 단순하며 고장나거나 유지 관리할 구성 요소가 적습니다.
연속 부스트: 슈퍼차저는 모든 엔진 속도에서 부스트를 제공하므로 다양한 상황에서 유용할 수 있습니다.

 

효율성 감소: 슈퍼차저는 작동하는 데 엔진 전력을 소비하므로 배기 에너지를 활용하지 않기 때문에 터보에 비해 연료 효율성이 떨어집니다.
제한된 고급 출력: 슈퍼차저는 터보에 비해 높은 엔진 속도에서 효과적이지 않을 수 있습니다.
열 발생: 슈퍼차저는 작동 중에 열을 발생시키며 추가 냉각 시스템이 필요할 수 있습니다.

 

터보차저 엔진과 슈퍼차저 엔진 사이의 선택은 차량이나 응용 분야의 특정 목표에 따라 달라집니다. 터보는 종종 고성능 응용 분야에 대한 효율성과 적합성 때문에 선호되는 반면, 슈퍼차저는 즉각적인 전력 공급과 저속 토크를 위해 선호됩니다. 많은 최신 차량은 두 시스템의 장점을 모두 활용하기 위해 두 시스템의 조합, 즉 "트윈 충전"이라는 설정을 사용합니다.

 

터보엔진의 종류

자동차 터보 엔진:
초기 개발: 자동차에서 터보차저의 개념은 20세기 초반으로 거슬러 올라갑니다. 그러나 1960년대와 1970년대 제조업체들이 더 작은 엔진의 출력을 높이고 연비를 향상시키기 위해 터보차저를 사용하기 시작하면서 인기를 얻었습니다.
유형: 가솔린 및 디젤 변형을 포함하여 다양한 유형의 자동차 터보 엔진이 있습니다. 가솔린 터보 엔진은 승용차에 흔히 사용되며 연료 효율성을 유지하면서 향상된 출력과 토크를 제공합니다. 디젤 터보 엔진은 대형 트럭과 일부 승용차에 널리 사용됩니다.
수년에 걸쳐 자동차 터보 엔진은 크게 발전했습니다. 재료, 설계 및 전자 엔진 관리 시스템의 발전으로 더 작고 효율적인 터보차저가 가능해졌으며 전체 엔진 설계와 더 잘 통합되었습니다. 이로 인해 성능이 향상되고 터보랙이 감소되었습니다.

 

항공기 터보제트 및 터보팬 엔진:
터보제트(Turbojet): 터보제트 엔진은 20세기 중반 항공기에 사용된 최초의 터보 엔진 중 하나입니다. 그들은 고속 기능으로 유명하며 여전히 군용 항공기와 일부 소형 민간 제트기에 사용됩니다.
터보팬(Turbofan): 터보팬 엔진은 오늘날 항공기 엔진의 주요 유형입니다. 제트 코어와 팬의 조합을 사용하여 추력을 생성하므로 터보제트보다 연료 효율이 높고 조용합니다. 개발은 연료 효율성 향상, 배기가스 감소, 신뢰성 향상에 중점을 두었습니다.

 

산업용 및 해양용 터보 엔진:
터보차저는 가스 및 디젤 엔진의 출력을 높이는 발전소와 같은 산업 응용 분야에서 널리 사용됩니다. 또한 성능을 향상시키기 위해 해양 엔진에도 사용됩니다.
이 부문의 개발은 더 엄격한 환경 규제를 충족하면서 더 높은 전력과 효율성에 대한 요구에 의해 주도되었습니다.

 

2스테이지 및 가변 형상 터보:

2스테이지 터보는 두 개의 터보차저를 조합하여 더 넓은 범위의 엔진 속도에서 향상된 성능을 제공합니다.
가변 형상 터보(VGT)에는 터빈 하우징에 이동식 베인이 있어 터보차저가 다양한 엔진 속도에서 최적의 성능을 발휘하도록 형상을 조정할 수 있습니다. VGT는 터보랙을 줄이고 효율성을 향상시킵니다.

 

전기 터보차저:
전기 터보차저는 전기 모터를 사용하여 압축기를 구동함으로써 터보 지연을 제거하고 즉각적인 부스트를 제공합니다. 이는 하이브리드 및 전기 자동차의 효율성과 성능을 향상시키는 방법으로 연구되고 있습니다.