자동차 엔진에서 더 많은 힘을 얻는 방법에는 크게 두 가지가 있습니다. 첫 번째(최근까지 가장 인기 있는)는 엔진 용량을 늘리는 것입니다. 두 번째는 실린더로 들어가는 연료/공기 혼합물의 양을 늘리는 것입니다.
일반적으로 실린더로 들어가는 연료/공기 혼합물이 많을수록 엔진이 더 많은 출력을 생성합니다. 따라서 솔루션의 일부는 기화기, 실린더 헤드 및 매니폴드를 조정하여 엔진이 보다 자유롭게 '호흡'할 수 있도록 하는 것이지만 이러한 수단으로 엔진에서 추출할 수 있는 동력의 양에는 한계가 있습니다. 동시에 엔진의 신뢰성과 유연성은 유지됩니다 .
실린더에 더 많은 연료/공기 혼합물을 공급하는 다른 방법은 터보차저를 사용하는 것입니다.
터보차저는 기본적으로 배기 매니폴드를 통과하는 배기 가스에 의해 구동되는 펌프입니다. 이 장치는 배기 시스템의 하우징 내부에 맞는 베인(터빈)이 있는 휠로 구성됩니다. 이 터빈에서 짧은 중앙 구동축은 엔진의 공기 흡입구로 공급되는 압축기라고 하는 유사한 베인 휠로 연결됩니다.
엔진에서 터빈을 돌리면 터빈이 회전축을 돌려 압축기를 돌립니다. 따라서 엔진이 작동 중일 때 배기 가스가 터빈을 구동하여 압축기가 엔진으로 공기를 펌핑합니다.
엔진에 기화기가 있으면 일정량의 연료가 자동으로 공기와 함께 흡입됩니다. 엔진에 연료 분사가 있는 경우 컴퓨터 제어 장치는 부스트 압력에 맞게 프로그래밍됩니다.
엔진이 더 빨리 작동하거나 스로틀 개방 또는 양쪽이 클수록 터보차저가 더 빨리 회전합니다. 터보 회전이 빠를수록 더 많은 압력 또는 부스트가 발생하고 더 많은 힘을 생성하기 위해 엔진에 더 많은 공기를 공급합니다.
유휴 상태의 엔진
터보부스팅 
오버부스트 
터보는 엔진으로 들어가는 혼합물을 가압하도록 설계되었지만 너무 많은 압력을 가하면 '노킹'(예비점화)으로 이어져 엔진 내부 부품에 과도한 부담을 줄 수 있어 위험합니다. 따라서 터보차저가 생성할 수 있는 최대 부스트 압력은 웨이스트게이트로 알려진 밸브에 의해 제한되어야 합니다.
웨이스트게이트는 터보차저에 위치한 릴리프 밸브로, 일부 배기 가스가 터빈을 우회하여 배기 시스템으로 직접 흐르도록 합니다. 부스트 압력이 너무 높아지면 압축기에서 생성되는 압력을 감지하는 압력 감지 액추에이터에 의해 웨이스트게이트가 활성화됩니다.
공기를 압축하면 자체 문제가 발생합니다. 공기가 압축되면 가열되어 팽창하는 경향이 있습니다. 터보의 목적은 가능한 한 많은 연료/공기 혼합물을 실린더로 가져오는 것이므로 이 뜨거운 공기는 냉각되어야 합니다.
이를 위해 대부분의 터보차저 차량에는 인터쿨러가 장착되어 있습니다. 이것은 작은 라디에이터처럼 보이며 터보차저를 떠나는 압축 공기를 냉각시킵니다. 공기가 냉각되면 부피가 줄어들므로 엔진에 공급되는 연료/공기 혼합물의 양이 증가하므로 출력이 증가합니다.
터보 장치는 가능한 한 엔진에 가깝게 배기 시스템에 연결됩니다. 이는 컴팩트한 상태를 유지하는 데 도움이 되며 터보 지연을 방지하는 데도 도움이 됩니다. 엔진과 터보 사이의 배기관 길이가 길면 액셀러레이터를 밟고 엔진 속도가 증가하고 터보가 가속되는 사이에 시간 지연이 발생합니다. 그 효과는 탄성 스로틀 케이블이 있는 것과 같습니다.
따라서 터보는 종종 배기 매니폴드에 직접 볼트로 고정됩니다. 배기 출구는 터빈 하우징 중앙에 있으며 배기 파이프로 연결됩니다.
입구 쪽에서 압축된 공기는 구경이 큰 파이프를 통해 압축기 하우징을 떠납니다. 이것은 인터쿨러(장착된 경우)를 통과한 다음 공기가 엔진에 들어가기 전에 분사에 의해 연료가 추가되는 흡기 매니폴드 또는 때때로 플레넘 챔버로 이동합니다.
터빈이 회전할 수 있는 고속은 윤활 및 냉각 문제를 야기합니다. 일부 터보차저에서 터빈은 최대 200,000rpm으로 회전할 수 있으며 터보의 가장 뜨거운 부분은 약 900°C의 배기 가스 온도 또는 그 근처에 있습니다.
대부분의 터보 장치에는 엔진에서 오일이 공급되는 중앙 구동축 베어링이 있습니다. 터보차저의 윤활 시스템은 고온에 대처하도록 특별히 설계되었습니다.
오일 드레인 파이프는 터보차저를 통과한 후 크림 같은 농도로 발전하는 오일이 중력에 의해 섬프로 다시 배수되도록 하기 위해 큰 직경입니다. 이 파이프에 제한된 흐름이 있으면 센터 하우징의 베어링 주위에 압력이 누적되어 터보차저에서 오일 누출이 발생합니다.
일부 터보에는 열을 더 줄이기 위해 수냉식 센터 베어링이 있습니다. 장점은 물이 여전히 엔진에 의해 데워지기 때문에 엔진이 냉각된 후 몇 분 동안 계속 순환하고 베어링에서 열을 빼앗는다는 것입니다. 중지되었습니다.
터보 엔진에 대한 초기 비판은 엔진이 터빈을 빠르게 회전시킬 만큼 충분히 빠르게 회전하지 않는 오프 부스트 성능 저하와 가속기를 누른 후 터보 차저가 부스트를 시작하는 데 걸리는 시간이었습니다.
열악한 오프 부스트 성능은 도로 주행 터보 엔진이 일반적으로 매우 높은 압축비를 가지고 있기 때문입니다. 실린더에 많은 압력을 가하는 것은 압축비를 높이는 것과 같습니다. 따라서 엔진이 높은 압축으로 시동되면 높은 부스트에서 엔진 내부의 압력이 폭발 문제 또는 '노크'를 촉진하여 심각한 엔진 손상을 초래할 수 있습니다.
대략적인 가이드로 3파운드의 부스트는 압축비를 1배 증가시키는 것과 같습니다. 따라서 압축비가 8:1인 엔진에 9파운드의 부스트를 제공할 수 있는 터보가 있는 경우 유효 압축비는 약 11:1이 됩니다. 평균적인 가족용 자동차의 압축 비율은 9:1입니다.
더 나은 엔진과 터보 제어가 답입니다. 이제 거의 모든 터보 시스템은 전자 점화 및 연료 분사 시스템을 돌보는 일종의 엔진 관리를 사용하여 엔진이 노크하기 시작하면 점화를 약간 늦춥니다. 사브의 APC(자동
Performance Control) 시스템은 한 단계 더 나아갑니다. 부스트 압력을 안전한 수준으로 낮출 뿐만 아니라 관리 시스템이 자동으로 보상하므로 모든 등급의 연료에서도 엔진을 작동할 수 있습니다. 최고 등급에서만 최고의 성능을 얻을 수 있습니다.
초기 터보 엔진은 터보 지연을 겪었습니다. 부분적으로는 열악한 엔진 관리와 부분적으로 적절한 터보 장치의 부족으로 인해 엔진과 터보가 서로 이상적으로 일치하지 않았기 때문입니다. 유연성. 작은 엔진이 큰 터보 장치를 '회전'하는 데 시간이 걸리기 때문에 Lagis는 거의 불가피합니다. 대형 엔진의 작은 터보는 지연이 거의 또는 전혀 없는 우수한 중거리 출력을 제공하지만 궁극의 출력은 손상됩니다.
이러한 문제는 터보와 엔진 크기를 더 잘 일치시키고 세라믹과 같은 더 가벼운 재료를 사용하고 가변 흐름 노즐과 같은 새로운 디자인을 사용하여 최소화되었습니다(뒷면 옆면 참조).
터보차저 엔진의 명백한 이점은 경제성과 함께 성능이 향상된다는 것입니다. 터보차지 2리터 엔진은 2리터보다 훨씬 많은 연료를 소모하지 않고도 터보차저가 없는 3리터 엔진과 유사한 성능을 제공합니다.
제조업체가 새롭고 더 큰 엔진을 설계하고 개발하는 것보다 기존 엔진에 터보차저를 가하는 것이 더 간단한 경우가 많습니다. 향상된 성능을 최대한 활용하지 않는 한 엔진에 터보를 추가해도 일반적으로 연료 소비가 크게 증가하지 않습니다.
