자동차공학)디젤 엔진의 과급시스템 슈퍼차저

디젤 엔진의 과급시스템 중 슈퍼차저에 대하여 알아보자. 슈퍼차저(super charger or mechanical charger)는 엔진 출력의 일부를 사용하여  직접 압축기를 회전시켜 과급하는 방식이다. 이 방식은 저속회전에서부터 부드럽게 과급압력이 상승되므로 터보차저와 비교하여 저회전시의 과급 응답성이 양호하다. 즉 터보 랙이 발생하지 않는다. 그러나 엔진 출력의 일부를 슈퍼차저 구동력으로 소비되고 도 터보 과급기보다 부피가 크기 때문에 탑재상의 어려움 등의 단점이 있다.

1. 루츠 블로어형

2. 스크롤형

3. 스크류형

4. 콤프렉스형

 

1. 루츠 블로어형

루츠 블로어형(roots blower)은 하나의 하우징 내에서 블록부와 오목부(로터라고 함)가 서로 반대로 회전하면서 번갈아 맞물려서 흡기와 송풍을 행한다. 본질적으로는 비압축형이고 2엽 또는 3엽의 로터가 회전하여 케이싱 내로 공기를 유입하여 토출구로 송출하는데 2엽식은 1회전마다 4번의 흡입, 토출을 하며 내부 압축은 없다.  또 로터와 로터, 로터와 케이싱 사이는 접촉 마찰을 방지하기 위하여 막 코팅을 하고, 근소한 틈새가 있으며 밀착되지는 않는다.

 

2. 스크롤형

스크롤형(scroll type)은 케이싱 내에 밖에서부터 안쪽으로 향하여 맴돌이 모양의 공기통로를 설치하고, 단면 홈에서 움직이는 맴돌이판이 있는 디스플레이서가 중앙에 설치되어 있는 구조이다. 디스플레이서가 편심 원운동을 하면 외측에서 공기가 흡입되고 팸돌이판과 홈 벽의 양쪽에서 공간이 이동하여 중심부 토출구로 향하는데 용적이 작아지므로 공기는 압축되어 토출하게 된다. 압축형이기 때문에 비교적 높은 효율이 얻어진다.

 

3. 스크류형

스크류형(screw type)은 리숌형(lysoholm type)이라고 하며 스파이럴 암나사와 수나사가 서로 맞물린 한쌍의 나선형 로터로 구성되어 있다. 로터는 타이밍 기어에 의해서 서로 근소한 틈새를 유지하면서 회전한다. 로터끼리 및 케이스간에 생긴 공간은 축방향으로 이동하면서 점차 축소되어 있어 공기는 서서히 압축되어 소정의 압력이 되었을 때 토출구가 열려서 송출된다. 소형이고 높은 효울이 얻어질 수 있다.

 

4. 콤프렉스형

콤프록스형은 슈퍼차저의 최종적인 형태로 브라운 보베리사(Brown Boveri Co.)의 콤프렉스 슈퍼과급기(complex supercharger)가 있다. 이것은 압력파(pressure wave) 과급기라고도 하며 배가스 및 공기 케이싱 포트, 포켓, 패들 휠(paddle wheel)형태의 로터 및 회전추그로 구성되어 있다. 로터는 크랭크 축에 의해 구동되고 속도비는 풀리의 크기에 따라서 조정하지만 일반적으로 3.5 ~ 5 범위이며 최소한의 동력만을 사용하고 응답성이 매우 좋다. 공기는 배기 쪽에서 압력파에 의해 압축된다. 흐빕공기와 배기가스는 어느 정도 혼합되지만 별로 중요하지 않다. 그러나 제작비용이 많이들고, 연비는 터보과급기보다 좋지 않고, 열적부하가 더 크다. 콤프레스 압력파 과급기는 널리 쓰이지 않고 고출력만을 얻기 위한 불꽃점화 점화엔진에 사용한다.