열역학 - Turbocharger와 Supercharger의 장단점과 작동원리

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열역학 - Turbocharger와 Supercharger의 장단점과 작동원리
1. 과급의 의의
내연기관의 출력향상을 위해서는 단위시간 내에 흡입되는 공기중량을 증가시키는 일이다. 그러기 위해서는 ① 행정체적의 증가, ② 기관 회전수의 증가, ③ 체적효율의 증가, ④ 밀도가 높은 공기의 흡입 등을 고려해야 한다. 그 가운데 ①은 가장 쉽게 선택할 수 있는 방법이나 기관의 체적과 중량이 늘어나므로 되도록 다른 방법을 택함이 좋고, ②는 최근의 가솔린 기관 출력향상에 주로 적용되고 있으나 고속회전 시에는 체적효율이 저하되거나 마찰손실이 증가되므로 한계가 있으며, 또 운동부분의 진동, 소음, 마찰열의 발생, 피스턴이나 배기 밸브의 과열 등의 장애도 일어나 문제시되고 있다.
많은 경우 당면하는 제한은 공기량의 부족에 기인한다. 이것을 보완하기 위한 특별한 압축기를 과급기(super charger)라 하며, 이 과급기로 급기의 밀도를 높여 공급할 때에는 평균 유효압력이 높게 되고 실린더 체적, 회전속도를 높이지 않고도 출력증대를 할 수 있다. 이것을 과급(supercharge)이라 한다.
항공용 가솔린 기관은 상공의 공기밀도 감소와 더불어 출력이 저하되는 것을 방지하기 위해서 사용되나 과급압력이 커지면 노크가 일어나기 때문에 이용하기 어렵고, 디젤기관은 고압으로 연소가 개선되므로 과잉공기를 대량 필요로 하고, 또 회전속도가 낮아 리터 마력이 적은 결점을 해결하는데 과급은 대단히 유효한 수단이며 디젤기관의 고출력화를 위해 널리 응용된다.

2. 과급의 방법
기관의 급기를 증가시켜 출력성능을 향상시키는 데 흡‧배기의 동적 효과를 이용하는 방법과 여기에서 설명하는 압축기, 또는 송풍기, 즉 과급기를 사용하는 방법이 있다. 앞의 경우는 주로 정치, 정속용 기관에 사용되며 그 용도범위도 좁고 과급율도 낮다. 후자는 일반 동력기관이나 차량기관에도 널리 사용되고 과급율도 무과급기관보다 30~80% 높다.
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