터보차저는 부분적으로 정부의 연료 효율성 요구 사항이 증가함에 따라 자동차 산업의 신차에 점점 더 널리 보급되고 있습니다. 터보차저는 더 작은 엔진이 더 큰 자연 흡기 엔진의 힘을 가져올 수 있도록 합니다. 보수적인 운전 조건에서 연비를 희생하지 않고 이 작업을 수행합니다.
그러나 터보차저 엔진이 활기차게 구동되거나 무거운 짐을 견인하는 경우 향상된 연비를 기대하지 마십시오. 터보가 부스트(PSI 증가)를 생성하면 엔진은 부분 스로틀 및 낮은 rpm(엔진 속도의 척도인 분당 회전수)에서 작동하는 것보다 훨씬 더 많은 연료가 필요합니다.
가끔 약간의 재미를 느끼면서 고속도로에서 30mpg 이상을 얻는 것은 특정 자동차 부문에서 터보차지 4기통 엔진을 인기 있게 만듭니다. 터보 크기는 터보 스풀링을 시작하는 데 필요한 rpm인 엔진의 부스트 임계값을 결정합니다. 대형 터보차저는 더 높은 부스트 임계값을 제공하고 더 많은 전력을 생산할 수 있습니다. 대조적으로, 소형 터보차저는 부스트 임계값이 낮지만 마력과 토크를 많이 생성하지 않습니다. 터보의 크기를 늘리면 엔진에 더 많은 스트레스를 가하고 수명을 단축하는 대신 출력을 높일 수 있습니다.
터보차저는 배기 가스를 사용하여 공기를 엔진으로 빨아들이는 두 번째 터빈에 부착된 터빈을 회전시키는 방식으로 작동합니다. 터보차저는 전기 대신 배기가스로 작동하는 공기 압축기로 생각하십시오. 부스트를 만들 때 터보는 엔진 내부의 PSI를 대기압보다 높은 압력으로 높일 수 있습니다. 터보는 위치와 엔진 rpm에 영향을 주는 부스트 임계값을 극복하기 위해 충분한 배기 가스가 필요합니다.
뜨거운 배기 가스는 터보를 가열하여 흡기 온도를 높입니다. 뜨거운 공기는 차가운 공기보다 밀도가 낮고 산소가 적기 때문에 엔진 성능이 저하됩니다. 공기는 엔진에 들어가기 전에 인터쿨러를 통해 이동하여 흡기 온도를 낮춥니다. 인터쿨러는 안정적이고 저렴하기 때문에 주로 공랭식 냉각을 사용합니다. 일부 고성능 및 제한된 공간 애플리케이션에서는 터보 응답성이 증가하고 설치 공간이 작아서 공랭식 인터쿨러가 더 우수합니다.
6가지 주요 터보차저 디자인이 있으며 모두 장단점이 있습니다. 트윈 터보 엔진은 추가 복잡성과 비용을 희생시키면서 단일 터보 엔진보다 더 넓은 출력 대역을 제공할 수 있습니다. 터보차저는 비싸고 설계가 더 복잡하면 고장날 경우 수리 비용이 수천 달러에 이를 수 있습니다.
단일 터보 – 단일 터보 설정은 모든 배기 포트가 엔진의 한쪽에 있기 때문에 인라인 엔진에서 가장 일반적으로 발견됩니다. 큰 단일 터보는 트윈 터보 설정보다 더 많은 부스트를 만들 수 있습니다. 최대 전력 출력을 위한 절충안은 높은 부스트 임계값으로, 좁은 전력 대역을 생성합니다.
트윈 터보 – 트윈 터보는 일반적으로 두 개의 배기 포트 뱅크가 있는 V 엔진에 있습니다. 대부분의 경우 터보는 핫 V 레이아웃을 사용하는 엔진을 제외하고 엔진 베이의 양쪽에 위치하며 터보를 엔진 밸리에 배치합니다. 2개의 터보를 사용하면 더 작은 터빈을 사용할 수 있으며, 이는 더 낮은 부스트 임계값으로 인해 출력 대역을 넓히고 로우엔드 토크를 개선할 수 있습니다.
트윈 스크롤 터보 – 터보에 두 개의 개별 배기 경로를 사용하여 밸브 오버랩으로 인한 부압의 영향으로 성능 저하가 줄어듭니다. 연속적으로 발사되지 않는 실린더를 페어링하면 배기 가스 속도의 간섭을 제거하는 데 도움이 됩니다. 싱글 스크롤 터보에 비해 성능이 향상됩니다. 초기에 트윈 스크롤 터보로 설계되지 않은 엔진도 호환되려면 새로운 배기 매니폴드가 필요합니다.
가변 트윈 스크롤 터보 – 가변 트윈 스크롤 터보는 두 번째 터빈을 추가하여 트윈 스크롤 터보의 성능 향상을 기반으로 합니다. 터빈은 배기 속도를 최대화하거나 동시에 최대 전력을 생성하기 위해 독립적으로 작동할 수 있습니다. 두 터빈은 스로틀 위치가 특정 지점에 도달하면 더 높은 엔진 rpm에서 작동합니다. 가변 트윈 스크롤 터보차저는 소형 및 대형 터보의 장점을 결합하는 동시에 단점을 제거합니다.
가변 기하학 터보 – 터빈 주위에 조정 가능한 베인을 추가하면 가변 지오메트리 터보가 넓은 출력 대역을 제공할 수 있습니다. 베인은 엔진 rpm이 낮을 때 대부분 닫히므로 터보가 빠르게 스풀링됩니다. 베인은 높은 엔진 rpm에서 열려 엔진 레드라인에서 성능 저하를 일으킬 수 있는 제한을 줄입니다. 가변 지오메트리 터보는 복잡성을 가중시키면서 뛰어난 성능을 제공하여 더 많은 실패 지점을 생성합니다.
전기 터보 – 높은 부스트 임계값 없이 큰 터보 부스트를 원하십니까? 전기 보조 터보는 터빈을 회전시키는 데 도움이 될 수 있습니다. 이는 엔진이 낮은 rpm에서 작동하고 터보를 효과적으로 회전시키기에 충분한 배기 가스를 생성하지 않을 때 수행됩니다. 추가 배터리가 있는 전기 모터가 필요하기 때문에 E-터보가 복잡성과 무게를 더합니다.
일부 터보는 전기로만 작동되지만 아직 개발 초기 단계이며 배기 동력 터보의 출력과 일치하지 않습니다. 전기 터보에 동력을 공급하는 데 필요한 배터리는 중요하므로 자동차에 무게와 복잡성을 추가합니다. 제조업체는 소형 전기 터보를 사용하여 더 큰 배기 동력 터보의 부스트 임계값을 낮추는 데 도움을 줍니다.
적절한 유지 관리와 좋은 운전 습관을 가지고 있다면 터보차저 엔진은 자연 흡기 엔진에 비해 안정성에 대한 심각한 문제가 없어야 합니다. 터보가 엔진 베이에 추가하는 열 때문에 터보 차저 엔진의 경우 빈번한 오일 교환이 기하급수적으로 더 중요해집니다. 오일이 권장 교환 주기를 초과하면 슬러지가 축적되어 터보에 공급되는 오일 통로를 막을 수 있습니다.
터보가 엔진 오일에 의해 적절하게 윤활 및 냉각되지 않는다고 가정합니다. 이 경우 손상을 일으키고 전체 엔진을 파괴할 수 있는 치명적인 고장으로 이어질 수 있습니다. 결과적으로, 그것은 효과적으로 차 전체를 떠날 수 있습니다. 터보차저 엔진이 만족스럽고 건강한 상태를 유지하려면 몇 가지 요구 사항이 필요합니다.
저옥탄가 가스 사용 금지 – 91 또는 93 옥탄가의 고급 가스는 87 옥탄의 일반 가스보다 엔진 노킹에 대한 저항력이 더 높습니다. 터보차저 엔진은 자연 흡기 엔진보다 더 많은 열과 압력을 생성하고 폭발하기 쉽습니다. 가스의 조기 점화 또는 폭발은 엄청난 문제를 일으킬 수 있습니다. 심각하고 장기간에 걸쳐 엔진을 효과적으로 파괴할 수 있습니다. 그러나 일부 터보 엔진은 옥탄가가 낮은 연료로 작동할 수 있습니다. 자동차에 연료를 공급할 때는 항상 제조업체의 권장 사항에 유의하십시오.
실린더가 연소 사이클의 압축 행정에 있고 아직 상사점에 도달하지 않은 동안 폭발이 발생합니다. 폭발의 문제는 연료 연소가 압축 행정과 싸우고 연소 행정을 통해 동력을 공급하는 대신 엔진의 회전 어셈블리에 반대 힘을 가한다는 것입니다.
찬 기름으로 부스트하지 마세요 – 차가운 오일은 뜨거운 오일보다 두껍고 엔진에 추가적인 스트레스를 줍니다. 엔진 온도 게이지는 오일 대신 냉각수 온도를 측정하므로 의존하지 마십시오. 오일 온도 게이지를 사용하지 않는 차량이라면 안심하고 엔진 냉각수가 작동 온도에 도달한 후 일정 시간을 기다리는 것이 좋습니다.
낮은 rpm에서 가속 페달을 밟지 마십시오. – 이것은 주로 수동 변속기에만 적용됩니다. 대부분의 자동 차량이 변속기를 저단 기어로 저단 변속하게 하기 때문입니다. 가장 높은 기어에서 자동차를 가속하려면 범위에서 더 낮은 기어로 다운시프팅하는 것과 비교하여 크게 열린 스로틀에서 터보가 더 오래 스풀링된 상태를 유지해야 합니다. 터보가 최대 부스트에서 스풀링된 상태를 오래 유지할수록 더 많은 열이 발생합니다. 이 경우 배선 하니스에서 오일에 이르는 엔진 부품의 수명이 단축될 수 있습니다.
엔진을 끄기 전에 터보를 스풀링하지 마십시오. – 엔진을 세게 운전하거나 엔진을 끄기 전에 회전시키는 것은 좋은 생각이 아닙니다. 이것은 엔진이 터보차저인지 여부에 관계없이 사실입니다. 뜨거운 터보는 오일 코킹에 특히 효과적이며 엔진이 정지하기 전에 냉각해야 합니다. 일부 자동차는 시동에서 키를 뺀 후 몇 분 동안 엔진이 계속 작동하도록 하는 터보 타이머를 사용합니다. 터보 냉각을 위한 또 다른 방법은 엔진을 계속 가동할 필요 없이 오일이나 냉각수를 계속 순환시키는 전기 펌프입니다.
터보차저는 엔진에 전력과 효율성을 추가하는 데 효과적이지만 복잡성도 추가합니다. 터보차저 엔진이 올바른 선택인지 결정할 때 찬반 양론을 저울질하는 것이 필수적입니다. 터보는 성능을 중시하는 운전자에게 탁월한 선택입니다. 또한 일상적인 운전 조건에서 연비를 크게 희생하지 않으려는 운전자에게도 적합합니다.
향상된 전력 출력 – 터보차저는 엔진에 추가 출력을 추가하고 더 작은 엔진이 더 큰 배기량 엔진의 출력과 일치하도록 합니다. 터보 크기를 늘리면 더 많은 전력을 추가하고 부스트 임계값을 높여 효과적으로 전력 대역을 좁힐 수 있습니다.
연비 향상 – 터보차저는 더 작은 배기량 엔진이 적절한 출력을 생성할 수 있도록 하여 연비를 개선할 수 있습니다. 자연 흡기 엔진에 터보를 추가할 때 갤런당 많은 추가 마일을 기대하지 마십시오. 자연 흡기 2.0리터 4기통 엔진은 터보차저 2.0리터 4기통 엔진보다 연비가 더 좋습니다. 그러나 그것은 본질적으로 사과를 오렌지와 비교합니다.
스로틀 응답 감소 – 터보차저는 부스트 임계값 및 터보 지연으로 알려진 감소된 스로틀 응답을 겪습니다. 부스트 임계값은 엔진이 터보차저를 스풀링하는 데 필요한 최소 rpm입니다. 터보 지연은 엔진 rpm이 부스트 임계값 이상일 때 스로틀 바디로 이어지는 공기 덕트를 가압하는 데 걸리는 시간입니다.
엔진 복잡성 증가 – 터보차저 엔진은 자연 흡기 엔진에 비해 추가 부품을 사용합니다. 터보, 인터쿨러, 블로우오프 밸브 및 부스트 호스는 엔진을 터보차저하는 데 필요한 부품 중 일부에 불과합니다. 이러한 추가 부품은 비좁은 엔진 베이를 약간 밀실 공포증으로 만들고 일부 수리와 관련된 복잡성 수준을 높일 수 있습니다.
높은 수리 비용 – 터보차저는 저렴하지 않으며, 1,000달러 이상 비용이 드는 경우도 드물지 않습니다. If a turbo fails, it can send pieces of metal into the engine and require a complete rebuild or replacement. A destroyed engine will cost thousands of dollars to repair and might sometimes exceed the car’s value.
Modified exhaust note – Turbochargers disrupt the exhaust gasses flow and change the exhaust sound. Comparing the exhaust note of a Porsche 911 GT3 and a Porsche 911 Turbo is one of the most notable exhaust comparisons. Yes, the induction noises bring a nice tradeoff for the muted exhaust note. But, it’s hard to beat the screaming sound of a naturally aspirated engine high in the rpm range.
