자동차의 터보 엔진: 의미, 기능, 장점 및 단점

터보차저 차량에 대해 들으면 일반적으로 이를 성능과 연관시키게 되며, 당연히 그렇습니다. 지난 몇 년간 자동차 성능의 비약은 주로 터보 엔진 덕분이라고 할 수 있습니다.

처음에는 항공기에 사용하도록 설계되었지만 오늘날 대부분의 최신 가솔린 및 디젤 자동차에는 터보 엔진이 장착되어 있습니다. 그렇다면 자동차의 터보 엔진은 정확히 무엇이며 어떻게 작동합니까?

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터보 엔진이란 무엇입니까?

자동차의 터보 엔진을 이해하려면 먼저 자동차 엔진의 작동 메커니즘을 이해해야 합니다. 다음 사항도 동일한 내용을 설명합니다.

  • 자동차 엔진은 내연기관의 원리에 따라 작동합니다. 작고 밀폐된 공간에서 연료가 점화되면 엄청난 양의 에너지가 가스 형태로 방출됩니다.
  • 아이디어는 실린더 내에서 분당 수백 번의 작은 폭발이 발생하는 사이클을 만드는 것입니다.
  • 각 폭발 주기마다 열, 연료 및 공기를 다시 섭취해야 합니다. 그리고 세 가지 요소 중 하나를 증가시키면 폭발 크기가 증가하여 더 많은 에너지를 생산할 수 있습니다.
  • 더 큰 유조선을 가지고 있다면 연료량을 늘리고 더 많은 전력을 생산할 수 있습니다. 그러나 연료를 많이 사용하면 비용도 더 많이 듭니다.
  • 반면에 터보 엔진은 엔진 실린더에 더 많은 공기를 공급하여 연소 강도를 높이고 더 많은 출력을 생성합니다. 이 현상을 연소실에 공기가 강제 유입되는 현상이라고 합니다.

터보 엔진은 어떻게 작동하나요?

터보 엔진은 샤프트에 의해 함께 고정되는 터빈 휠과 압축기 휠로 구성됩니다. 이러한 구성 요소는 흡입구와 배출구가 있는 달팽이 모양의 하우징에 들어 있습니다.

흡입구를 통해 엔진에서 생성된 배기 가스가 고압의 터보로 들어가 터빈을 회전시킬 수 있습니다. 그러면 압축기 휠이 회전하여 엄청난 양의 공기가 압축되어 배기 포트 밖으로 밀려 나옵니다. 압축된 공기는 파이프를 통해 실린더로 공급됩니다. 터보의 현명한 점은 작동하는 데 추가 엔진 출력이 필요하지 않다는 것입니다. 대신, 고속으로 나오는 엔진의 배기 가스가 터보를 구동합니다.

따라서 이 영리한 메커니즘은 낭비될 배기가스를 효과적으로 활용합니다. 터보는 엄청나게 높은 압력에서 작동하고 엄청난 온도를 생성하기 때문에 일반적으로 인터쿨러가 함께 제공됩니다. 인터쿨러는 공기가 실린더에 공급되기 전에 냉각시킵니다. 일반적으로 터보의 윤활유 과열을 방지하는 오일 쿨러도 있습니다.

현대 자동차의 터보 시스템은 꽤 복잡합니다. 그들은 높은 정확도로 시스템을 통해 가스의 이동을 제어하여 더 많은 전력 생산과 더 높은 효율성을 제공합니다.

터보차저는 슈퍼차저와 어떻게 다른가요?

터보 엔진과 마찬가지로 과급기도 강제 압축 공기를 사용하여 연료 출력과 효율성을 높입니다. 그러나 차이점은 엔진 자체가 과급기의 터빈에 동력을 공급한다는 것입니다.

따라서 과급기가 더 많은 전력을 생산하더라도 폐가스 대신 엔진에 의존하기 때문에 터보차저만큼 효율적이지는 않습니다.

자동차용 터보 엔진의 장점

이제 터보 시스템이 무엇이고 어떻게 작동하는지 이해했으므로 자동차에 터보 엔진을 사용할 때의 몇 가지 이점을 살펴보겠습니다.

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터보 엔진은 더 많은 전력을 생성합니다

소형 터보차저 엔진은 터보차저가 없는 대형 엔진보다 더 많은 출력을 생산할 수 있습니다. 따라서 터보 자동차의 경우 더 작은 엔진으로 더 많은 출력을 얻을 수 있습니다.

터보 엔진은 효율적입니다

터보차저의 특징은 항상 최대 속도로 작동하는 것이 아니라 특정 엔진 속도 이상에서만 활성화된다는 것입니다. 엔진 회전 수가 많을수록 작업이 더 어려워집니다.

이는 또한 가벼운 주행 중에 터보가 부드럽게 시동된다는 의미이기도 합니다.

이 기능을 사용하면 항상 많은 연료를 소비하는 대용량 엔진과 달리 좋은 경제성과 효율성을 얻을 수 있습니다.

터보 엔진은 더 많은 토크를 생성합니다.

더 많은 출력을 생산하는 것 외에도 자동차의 터보 엔진은 특히 낮은 회전수에서 토크를 증가시킵니다. 이 유용한 기능은 터보 없이는 더 많은 토크를 생성하지 않는 소형 가솔린 엔진에서 탁월한 초기 가속을 제공합니다.

자연 흡기(NA) 디젤 엔진에도 터보를 추가할 수 있지만, 이미 낮은 회전수에서 높은 토크를 생성하고 있습니다. 효과가 증폭되고 상당한 양의 마력이 추가됩니다.

터보차는 가볍다

터보 엔진은 작은 엔진 용량으로도 높은 출력을 낼 수 있어 자연흡기(NA) 엔진에 비해 가볍습니다.

또한 요즘에는 경합금 가솔린 엔진 블록이 기존의 무거운 철 또는 강철 터보 엔진 블록을 대체했습니다. 차량 전체가 더욱 가볍고 효율적인 느낌을 줍니다.

터보 자동차는 소음이 적습니다.

터보 자동차는 배기관에서 나오는 가스의 양을 줄입니다. 그래서 터보가 아닌 자동차에 비해 상대적으로 조용합니다.

자동차용 터보 엔진의 단점

스로틀을 밟은 후 동력 전달이 약간 지연되는 현상을 뜻하는 '터보랙'이라는 말을 들어보셨을 겁니다. 배기가스가 터보에 도달하여 바퀴를 회전시키는 데 시간이 걸리기 때문에 지연이 발생합니다. 대형 터보의 경우 대형 블레이드가 속도를 높이는 데 더 오랜 시간이 걸리기 때문에 효과가 과장됩니다. 그러나 현대 자동차는 이 문제를 해결하는 방법을 개발했습니다.

일부 제조업체는 지연을 처리하기 위해 서로 다른 회전수로 작동하는 두 개의 터보차저를 장착합니다. 다른 사람들은 배기 가스가 터빈에 도달하기 전에 과급기를 사용하여 터빈을 회전시킵니다. 이러한 개선으로 인해 터보 지연은 눈에 띄지 않을 정도로 미미해집니다.

자동차 터보 엔진의 또 다른 단점은 터보가 고장나거나 고장이 나기 쉽다는 것입니다. 방치하거나 지나치게 공격적인 운전으로 인해 발생할 수 있습니다. 하지만 차를 잘 관리하면 문제가 되지 않습니다.

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결론

자동차의 터보 엔진은 향상된 출력, 효율성 및 속도 측면에서 여러 가지 이점을 제공합니다. 그러나 안전을 보장하고 엔진 손상을 방지하기 위해 지나친 공격적인 운전은 자제해야 합니다.

적절하게 유지 관리하면 차량 전체 수명 동안 터보차저의 이점을 누릴 수 있습니다.