터보차저 vs. 슈퍼차저: 강제 유도 소개

터보차저는 어디에나 있습니다. 실제로 거의 모든 자동차 제조업체가 터보차저 엔진을 제공합니다. 그런데 이 작은 성능 향상제는 어떻게 작동하며 왜 그렇게 인기를 얻고 있습니까?

교장

기본적으로 터보차저와 슈퍼차저는 모두 엔진에 더 많은 공기를 공급함으로써 작동합니다. 산소는 연료 및 점화원(일명 "스파크")과 함께 연소 피라미드의 한쪽 다리입니다. 을 위한 연소가 가장 효율적으로 일어나기 위해서는 산소, 연료, 에너지 사이의 균형이 잘 이루어져야 합니다. 불꽃.

이 균형을 찾는 것은 엔진 설계자들에게 오랫동안 문제였습니다. 내연기관의 역사 대부분에서 문제는 충분한 연료를 공급하는 데 있었습니다. 최근 초고압 직접 연료분사 기술이 개발되면서 이 문제는 기본적으로 해결됐다. 이제 엔진이 숨을 쉴 수 있도록 충분한 공기를 공급하는 것이 문제입니다.

정말 고성능 엔진은 매분 대략 어린이 침실 분량의 공기를 빨아들여야 합니다. 생각해 보세요. 닷지 헬캣. 엔진으로 공기를 끌어들이는 유일한 힘은 낮은 힘이기 때문에 물리 법칙은 일반적으로 이것을 허용하지 않습니다. 엔진의 실린더가 후퇴할 때 생성되는 압력 - 플런저를 뒤로 당길 때 발생하는 것과 같습니다. 주사기.

이 힘은 현대 엔진이 실린더에 주입할 수 있는 연료의 양을 따라잡을 만큼 강력하지 않습니다. 터보차저와 슈퍼차저는 모두 강제 유도라는 프로세스를 통해 이 문제를 해결하려고 시도합니다. 이는 엔진에 더 많은 공기를 강제로 공급한다는 멋진 용어에 해당합니다. 하지만 각각은 서로 다른 방식으로 이를 수행하며 별도의 장점과 단점이 있습니다.

터보차저

강제 유도의 가장 일반적인 형태는 터보차저입니다. 자동차 제조사들은 적어도 이론적으로는 전력과 경제성을 모두 향상시키는 데 사용될 수 있기 때문에 이를 좋아합니다.

그렇게 할 수 있는 것은 엄청나게 복잡할 것 같지만, 터보는 실제로 믿을 수 없을 정도로 단순합니다. 이상하게 물처럼 보이는 껍질 아래에 있는 터보차저는 본질적으로 축으로 연결된 한 쌍의 팬입니다.

뜨거운 엔진 배기는 첫 번째 팬을 회전시키고, 이 팬이 공기를 압축하는 데 사용되는 두 번째 팬을 구동합니다. 이 압축 공기는 다시 엔진으로 강제로 유입됩니다. 위에서 논의한 바와 같이, 공기가 추가된다는 것은 더 많은 연료가 분사될 수 있고, 어떤 연료가 있든 더 완전하게 연소될 수 있음을 의미합니다.

성능 측면에서 이점은 분명합니다. 터보차저는 공기량을 늘려 각 연소 사이클에 더 많은 연료를 사용할 수 있게 하여 더 많은 출력을 제공합니다. 본질적으로 이는 작은 엔진이 훨씬 더 큰 것처럼 보이게 합니다.

효율성 측면에서 터보차징의 이점은 이해하기가 조금 더 어렵습니다. 우선, 터보차저는 몇 가지 고유한 이점을 제공할 수 있습니다. 터보차저는 각 연소가 완료될 때까지 충분한 공기를 확보하여 효율성을 향상시키는 데 도움을 줄 수 있습니다. 또한 작동 온도를 높여 엔진의 열역학적 효율을 향상시키는 데 도움을 줄 수도 있습니다. 무엇보다도 터보는 본질적으로 "자유" 에너지(엔진 배기)에 의해 구동되기 때문에 터보의 존재로 인해 효율성이 전혀 저하되지 않습니다.

자동차 제조업체가 터보차저를 좋아하는 진짜 이유는 엔지니어링보다는 인간 행동과 더 관련이 있습니다. 평균적인 운전자는 풀 스로틀을 사용하는 시간이 전체 시간의 1% 미만입니다. 대형 자연 흡기 엔진의 경우 이는 많은 전력이 낭비되는 반면 엔진의 크기가 여전히 효율성을 떨어뜨린다는 것을 의미합니다.

대조적으로, 터보차저는 엔진 배기가스에 의해 구동되며, 엔진이 열심히 작동할 때만 충분한 양이 생성됩니다. 이는 운전자가 스로틀을 세게 밟지 않으면 터보차저가 더 많은 공기를 추가하지 않고 엔진이 더 많은 연료를 추가하지 않는다는 것을 의미합니다. 따라서 터보차저에 대해 생각하는 한 가지 방법은 상황에 따라 크거나 작을 수 있는 엔진을 만드는 것입니다.

자동차가 효율적이면서 동시에 강력할 수 있는 잠재력을 갖고 있다는 점에서 이는 이론상으로는 훌륭합니다. 현실은 흔히 그렇듯이 장밋빛이 아닙니다. 터보차저 엔진은 출력이나 경제성 중 하나를 제공할 것으로 예상할 수 있지만 동시에 두 가지를 모두 제공할 수는 없습니다. 터보차저 자동차를 최대 속도로 운전해도 연비는 더 큰 엔진을 장착한 자동차보다 나을 것이 없습니다. 천천히 운전하면 터보가 사용되지 않습니다.

따라서 아마도 터보차저를 생각하는 가장 좋은 방법은 운전자에게 유연성을 제공하는 것일 것입니다. 그들은 얼마나 효율적이기를 원하는지, 얼마나 재미를 원하는지 선택할 수 있습니다. 안타깝게도 터보는 마법이 아니기 때문에 항상 동시에 두 가지를 모두 제공할 수는 없습니다.

슈퍼차저

슈퍼차저는 터보차저와 동일한 원리로 작동할 수 있지만 좀 더 복잡합니다.

과급기는 배기가스로 구동되는 것이 아니라 기계적으로 구동됩니다. 일반적으로 과급기는 체인이나 벨트를 통해 엔진의 크랭크축에 연결됩니다. 그런 다음 엔진의 동력은 두 가지 유형의 압축기 중 하나를 구동하는 데 사용됩니다.

대부분의 과급기는 "루츠(Roots)" 유형 송풍기의 일부 변형을 사용합니다. 이 과급기는 공기를 압축하기 위해 겹쳐진 쌍둥이 로터를 사용합니다. Roots 디자인은 비교적 간단하며 다양한 사양으로 제작할 수 있습니다. 고급 Eton 내장 슈퍼차저는 출시되는 Cadillac CTS-V 및 Audi S4와 같은 다양한 차량에서 찾아볼 수 있습니다.

덜 일반적인 디자인은 "Lysholm" 임펠러입니다. 이 설계는 겹쳐진 두 개의 아르키메데스 나사 사이에 공기를 밀어 넣어 엄청나게 높은 압력으로 압축합니다. 임펠러 과급기는 효율적이고 다양한 엔진 rpm에 걸쳐 전력을 공급하지만 제작 비용이 많이 듭니다. 두 개의 나사는 완벽하게 맞물려야 하며 이를 위해서는 믿을 수 없을 정도로 미세한 제조 공차가 필요합니다. 이러한 이유로 Lysholm 과급기는 Mercedes AMG 자동차 또는 Dodge Hellcats와 같은 매우 고성능 응용 분야에서 발견되는 경향이 있습니다.

두 경우 모두 슈퍼차저는 배기 구동 터보와 비교할 때 몇 가지 중요한 이점을 제공합니다. 슈퍼차저는 구동축에 의해 직접 구동되므로 지연이 없습니다. 이는 대형 배기량 저회전 엔진에서 특히 중요합니다. 이것이 고성능 미국 V8이 종종 터보차저가 아닌 슈퍼차저를 사용하는 이유입니다.

또한 슈퍼차저는 더 넓은 범위의 엔진 rpm에 걸쳐 토크를 전달하므로 성능 측면에서 매력적입니다.

불행히도 단점도 있습니다. 슈퍼차저는 엔진과 직접 연결되기 때문에 터보차저보다 기계적으로 더 복잡한 경향이 있습니다. 간단히 말해서, 슈퍼차저는 전력을 사용하여 전력을 생성합니다. 그들은 또한 크고 무거우며 일반적으로 엔진 상단에 직접 장착해야 하는데, 후자는 공간이 부족한 현대 자동차 제조업체에게 심각한 문제입니다.

터보차저와 달리 슈퍼차저는 회전을 위해 엔진 동력의 일부를 지속적으로 사용하므로 엔진 효율성을 감소시킵니다. 많은 전력이 필요하지 않을 때 이 에너지는 본질적으로 낭비됩니다. 이것이 슈퍼차저가 고성능 애플리케이션 외부에서는 거의 발견되지 않는 이유입니다.

결론

향후 몇 년 안에 자동차를 구입하는 사람이라면 누구나 터보차저 모델을 구입할지 여부를 선택해야 하는 상황에 직면하게 될 것입니다. 간단한 대답은 없습니다. 하지만 특히 성능 측면에서 많은 이점을 제공하지만 항상 효율성에 대한 약속을 지키지는 못한다는 점은 주목할 가치가 있습니다.

터보차저는 만능은 아니지만 훌륭한 절충안이 될 수 있습니다. 필요할 때 또는 원할 때 추가 전력을 제공하는 동시에 정상적으로 운전할 때 mpg를 유지할 수 있습니다. 반면에 슈퍼차저는 연중무휴로 작동합니다.

큰 배기량의 V8 출력을 경험하려는 구매자에게는 슈퍼차저가 탁월한 선택입니다. 올해 가장 흥미로운 자동차 중 일부에는 모두 대형 송풍기가 장착되어 있다는 점을 잠시 생각해 보십시오. 캐딜락 CTS-V, 코르벳 Z06, 그리고 강력한 닷지 헬캣츠.

궁극적으로 터보차저나 슈퍼차저를 선택하거나 둘 중 하나를 선택하지 않는 결정은 자동차와 구매자의 운전 스타일에 따라 달라집니다. 그럼에도 불구하고 강제 유도는 거의 모든 종류의 운전자에게 많은 것을 제공합니다.

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