경유차에 인터쿨러를 하는 이유는??
레이싱카 또는 고성능의 스포츠카에 대한 예기가 나올때 마다 늘상 터보챠져의 얘기가 빠지지 않고 항상 대두됩니다. 엔진의 출력의 향상은 많은 엔진 엔지니어의 목표입니다. 엔진의 출력을 올리기 위한 가장 손쉬운 방법은 바로 배기량을 키우는 방법입니다.
그러나 배기량을 키우는 방법은 엔진의 무게의 증가, 크기의 증가 뿐 아니라 연비도 고려해야 되는 등의 애로가 있어 동일한 배기량 에서 출력을 키우는 방법이 연구되어 왔습니다. 엔진은 이론적으로 배기량 만큼의 혼합기를 흡입하여야 합니다. 그러나 실제로는 배기량의 70~90% 정도 만큼 밖엔 흡입하지 못하기에 바로 이 흡입량을 늘리기 위한 방법이 연구되어 왔습니다. 이를 위해 실린더의 밸브수를 늘리거나 밸브 직경을 크게 하여 흡입공기량을 늘리는 방법이 일반적으로 채택되어 왔으며, 또 하나의 방법으로 공기를 강제적으로 과급을 해주는 터보차저를 사용하는 방법이 개발된 것입니다. 터보차져는 기존엔진의 배기량의 증대없이 엔진에 공급되는 공기의 양을 많게 함으로서 출력을 대폭 올릴 수 있는 방법입니다. 일반적인 자연흡입엔진은 일반 대기압하(1기압)에서 실린더의 부압을 이용해 공기를 흡입하게 되는 것입니다. 그러나 터보장치는 흡입되는 공기의 압력을 약 1.5기압까지 압축을 하여 공급해 줌으로써 터보를 장착했을 경우 공기가 약 50%정도 더 공급이 가능하게 됩니다.
따라서 출력도 50%의 상승이 가능하다는 결론이 나오게 되나 이는 이론적인 것이고, 실제로는 터빈을 돌리는데 필요한 일 그리고 배기가스의 백압에 의한 손실 등에 의해 실제로는 약 30~40%의 출력향상이 가능하게 되었습니다. 터보차져는 또한 고도가 높은 고지대에서 탁월한 효과가 발휘됩니다.
일반 자연흡기엔진은 고지대로 갈수록 기압이 낮아져 희박한 공기에 의해 출력의 손실이 있게 됩니다.
물론 터보장치도 어느정도 손실이 있지만 손실폭이 훨씬 적어 엔진의 출력효과가 큽니다.
터보차져는 흡입공기의 압축을 하는데 엔진의 배기가스를 이용하기도 합니다.
즉 버려진 에너지(배기가스)를 재사합용하여 터빈을 돌리며, 이와 연 결된 압축기(콤프레셔)를 동시에 회전시켜 연소실로 다량의 공기를 공급히는 장치입니다.
터빈은 보통 분당 10만에서 15만회를 회전하며, 이는 일반적인 엔진회 전수의 약 20에서 30배에 달합니다.
또한 배기가스를 이용하여 터빈을 돌리다 보니 터보장치는 항상 고온 의 열에 노출되어 있게 되며, 베어링 등의 부하가 상당히 큰 단점도 있습니다.
터보차져는 엔진의 배기매니폴드에 붙어 있으며, 엔진에서 배출되는 폐가스를 이용하여 터빈을 돌립니다.
터빈은 흡기매니폴드와 에어클리너 사이에 위치해 있는 컴프레서와 샤프트로 연결이 되어있고, 이 컴프레서가 바로 엔진 실린더로 들어가는 공기를 압축하는 것입니다.
실린더에서 연소된 배기가스는 배기 매니폴드 에 부착되어 있는 터보차져의 터빈의 블레이드를 통해 흐르게 되며 따라서 터빈은 회전을
하게 됩니다. 터빈 샤프트의 다른 한쪽 끝에는 컴프레서 펌프가 달려있습니다.
이 컴프레서가 배기터빈의 힘으로 외부의 신선한 공기를 흡입, 압축하 여 실린더로 강제적으로 압송하게 됩니다.
컴프레서는 원심펌프의 일종으로 블레이드의 중앙으로 공기를 모은뒤 블레이드가 회전함에 의해 실린더 안으로 공기를 과급하게 됩니다.
터빈 사프트는 약 10~15만회의 회전속도를 유지하기 때문에 베어링으로 매우 조심스럽게 지지되고 있습니다.
대부분의 베어링은 이러한 속도에서는 파열되기에 대부분의 터보차져 에서는 유체베어링(fluid bearing)을 사용합니다.
이러한 타입의 베어링은 샤프트둘레에 일정하게 공급되는 얇은 오일 층 위에서 샤프트를 지지하며, 이로서 샤프트와 기타 다른 터보부품의 냉각과 동시에 샤프트의 회전에 의한 마찰저항을 줄이고 있게 되는 것입니다.
ㅇ인터쿨러
터보차져에서 발생하는 공기는 압축이 되기 때문에 고밀도화 되면서 동시에 고온화 됩니다.
흡입공기의 고온화는 공기를 팽창시켜 실린더로 흡입되는 공기의 절대 량을 저하시키기도 합니다.
따라서 이 팽창에 따른 공기의 절대량 감소를 막기 위해서는 압축된 공기를 냉각시켜 실린더에 공급되는 공기의 절대량을 증가시키는 장치 가 필요하게 됩니다.
인터쿨러는 이렇게 흡입공기를 냉각시켜 출력을 올리는 장치를 말합니다.
인터쿨러는 코어의 안정된 배열과 흡입된 공기가 얼마나 빨리 식으면서 얼마나 많은 공기를 공급 시킬수 있느냐에 따라 그 성능이 입증되기도 합니다.
경유차에 인터쿨러를 하는 이유는
늘상 터보챠져의 얘기가 빠지지 않고 항상 대두됩니다.
엔진의 출력의 향상은 많은 엔진 엔지니어의 목표입니다.
엔진의 출력을 올리기 위한 가장 손쉬운 방법은 바로 배기량을
키우는 방법입니다.
그러나 배기량을 키우는 방법은 엔진의 무게의 증가, 크기의 증가 뿐
아니라 연비도 고려해야 되는 등의 애로가 있어 동일한 배기량
에서
출력을 키우는 방법이 연구되어 왔습니다.
엔진은 이론적으로 배기량 만큼의 혼합기를 흡입하여야 합니다.
그러나 실제로는 배기량의 70~90% 정도 만큼 밖엔 흡입하지 못하기에
바로 이 흡입량을 늘리기 위한 방법이 연구되어 왔습니다.
이를 위해 실린더의 밸브수를 늘리거나 밸브 직경을 크게 하여 흡입공기량을
늘리는 방법이 일반적으로 채택되어 왔으며, 또 하나의 방법으로
공기를 강제적으로 과급을 해주는 터보차저를 사용하는 방법이 개발된 것입니다.
터보차져는 기존엔진의 배기량의 증대없이
엔진에 공급되는 공기의 양을 많게 함으로서 출력을 대폭 올릴 수 있는 방법입니다.
일반적인 자연흡입엔진은 일반 대기압하(1기압)에서 실린더의 부압을
이용해 공기를 흡입하게 되는 것입니다. 그러나 터보장치는 흡입되는
공기의 압력을 약 1.5기압까지 압축을 하여 공급해 줌으로써
터보를 장착했을 경우 공기가 약 50%정도 더 공급이 가능하게 됩니다.
따라서 출력도 50%의 상승이 가능하다는 결론이 나오게 되나 이는
이론적인 것이고, 실제로는 터빈을 돌리는데 필요한 일 그리고
배기가스의 백압에 의한 손실 등에 의해 실제로는 약 30~40%의 출력향상이
가능하게 되었습니다. 터보차져는 또한 고도가 높은 고지대에서 탁월한 효과가 발휘됩니다.
일반 자연흡기엔진은 고지대로 갈수록 기압이 낮아져 희박한 공기에
의해 출력의 손실이 있게 됩니다.
물론 터보장치도 어느정도 손실이 있지만 손실폭이 훨씬 적어 엔진의
출력효과가 큽니다.
터보차져는 흡입공기의 압축을 하는데 엔진의 배기가스를 이용하기도
합니다.
즉 버려진 에너지(배기가스)를 재사합용하여 터빈을 돌리며, 이와 연
결된 압축기(콤프레셔)를 동시에 회전시켜 연소실로 다량의 공기를
공급히는 장치입니다.
터빈은 보통 분당 10만에서 15만회를 회전하며, 이는 일반적인 엔진회
전수의 약 20에서 30배에 달합니다.
또한 배기가스를 이용하여 터빈을 돌리다 보니 터보장치는 항상 고온
의 열에 노출되어 있게 되며, 베어링 등의 부하가 상당히 큰 단점도 있습니다.
터보차져는 엔진의 배기매니폴드에 붙어 있으며, 엔진에서 배출되는
폐가스를 이용하여 터빈을 돌립니다.
터빈은 흡기매니폴드와 에어클리너 사이에 위치해 있는 컴프레서와
샤프트로 연결이 되어있고, 이 컴프레서가 바로 엔진 실린더로
들어가는 공기를 압축하는 것입니다.
실린더에서 연소된 배기가스는 배기 매니폴드
에 부착되어 있는
터보차져의 터빈의 블레이드를 통해 흐르게 되며 따라서 터빈은 회전을
하게 됩니다. 터빈 샤프트의 다른 한쪽 끝에는 컴프레서 펌프가 달려있습니다.
이 컴프레서가 배기터빈의 힘으로 외부의 신선한 공기를 흡입, 압축하
여 실린더로 강제적으로 압송하게 됩니다.
컴프레서는 원심펌프의 일종으로 블레이드의 중앙으로 공기를 모은뒤
블레이드가 회전함에 의해 실린더 안으로 공기를 과급하게 됩니다.
터빈 사프트는 약 10~15만회의 회전속도를 유지하기 때문에 베어링으로
매우 조심스럽게 지지되고 있습니다.
대부분의 베어링은 이러한 속도에서는 파열되기에 대부분의 터보차져
에서는 유체베어링(fluid bearing)을 사용합니다.
이러한 타입의 베어링은 샤프트둘레에 일정하게 공급되는 얇은 오일
층 위에서 샤프트를 지지하며, 이로서 샤프트와 기타 다른 터보부품의
냉각과 동시에 샤프트의 회전에 의한 마찰저항을 줄이고 있게 되는 것입니다.
ㅇ인터쿨러
터보차져에서 발생하는 공기는 압축이 되기 때문에 고밀도화 되면서
동시에 고온화 됩니다.
흡입공기의 고온화는 공기를 팽창시켜 실린더로 흡입되는 공기의 절대
량을 저하시키기도 합니다.
따라서 이 팽창에 따른 공기의 절대량 감소를 막기 위해서는 압축된
공기를 냉각시켜 실린더에 공급되는 공기의 절대량을 증가시키는 장치
가 필요하게 됩니다.
인터쿨러는 이렇게 흡입공기를 냉각시켜 출력을 올리는 장치를 말합니다.
인터쿨러는 코어의 안정된 배열과 흡입된 공기가 얼마나 빨리 식으면서
얼마나 많은 공기를 공급 시킬수 있느냐에 따라 그 성능이 입증되기도 합니다.