트윈차저

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트윈차저는 일부 피스톤형 내연 엔진에 사용되는 복합 강제 유도 시스템을 말합니다.배기 구동식 터보차저와 기계 구동식 슈퍼차저의 조합으로, 각각 서로의 약점을 완화합니다.기계적으로 구동되는 슈퍼차저는 배기 매니폴드의 압력에 의존하지 않으므로 탁월한 반응성과 저RPM 성능을 제공합니다(루트형 또는 트윈 스크루와 같은 양극 변위 슈퍼차저이며 낮은 RPM에서 상당한 부스트를 제공하지 않는 원심형 컴프레서 슈퍼차저가 아니라고 가정함).nge) 대량의 공기를 이동시키는 크기의 터보차저는 스로틀 입력에 느리게 반응하는 경향이 있는 반면, 작고 빠르게 반응하는 터보차저는 엔진의 상위 RPM 범위를 통해 충분한 볼륨을 전달하지 못할 수 있습니다.대형 터보차저 특유의 허용할 수 없는 지연 시간은 스로틀 입력에 반응하여 훨씬 더 빨리 상당한 부스트 압력을 생성하는 슈퍼차저와 결합할 경우 효과적으로 중화됩니다.결과적으로 낮은 엔진 속도에서 높은 토크를 사용하고 상단부에서 출력을 높이는 제로랙 파워밴드가 됩니다.따라서 소형 변위 모터(예: VW 1.4)에는 트윈 충전이 바람직합니다.TSI)는 특히 넓은 속도 범위에서 인위적으로 넓은 토크 대역을 활용할 수 있기 때문에 작동 RPM이 큰 경우에 적합합니다.

트윈차징은 두 가지 종류의 컴프레서가 사용되는 트윈터보 배치를 의미하지 않습니다.

기술 설명

트윈차징 시스템은 슈퍼차저와 터보차저를 상호 보완적인 배열로 결합하여 한 구성 요소가 다른 구성 요소의 단점을 보완합니다.트윈차저 시스템에는 직렬 및 병렬의 두 가지 일반적인 유형이 있습니다.

시리즈

직렬 배열은 트윈차저의 일반적인 배열로, 한 컴프레서(터보 또는 슈퍼차저)의 출력이 다른 컴프레서 흡입구를 공급하도록 설정됩니다.순차적으로 편성된 슈퍼차저는 중대형 터보차저에 연결되어 있습니다.슈퍼차저는 거의 순간적인 매니폴드 압력을 제공합니다(터보 지연 제거, 그렇지 않으면 터보차저가 작동 속도에 미치지 못할 때 발생할 수 있음).터보차저가 작동 속도에 도달하면 슈퍼차저는 가압된 공기를 터보차저 입구까지 계속 혼합(흡기 압력이 상승)하거나 전자파 클러치 및 바이패스 밸브를 통해 바이패스 및/또는 드라이브트레인에서 기계적으로 분리할 수 있습니다(유도 시스템의 효율성 향상).).

바이패스 시스템이 사용되지 않고 두 압축기 모두 연속 듀티 상태인 다른 직렬 구성이 있습니다.그 결과, 2개의 압축기의 압력비를 가산하지 않고 곱하면 항상 복합 부스트가 발생한다.즉, 10psi(0.7bar)(압력 비 = 1.7)를 생성하는 터보차저만 10psi를 생성하는 경우, 결과적으로 매니폴드 압력은 20psi(1.4bar)(PR=2.3)가 아닌 27psi(1.9bar)(PR=2.8)가 됩니다.이러한 직렬 트윈 충전 방식을 사용하면 다른 압축기 배열로는 달성할 수 없고 비효율적일 수 있는 부스트 압력을 생성할 수 있습니다.

그러나 터보 및 슈퍼차저 효율은 증가하지 않습니다.예를 들어 효율이 70%인 터보차저가 효율이 60%인 루트 블로워에 바람을 불어넣는 경우 총 압축 효율은 중간 정도에 불과합니다.이 효율을 계산하기 위해서는 2단계의 연산이 필요하며, 우선 1단 출구에서의 압력과 온도 조건을 계산하고, 이것부터 시작하여 2단계의 연산이 필요하다.이전 예와 같이 터보차저의 1단계(효율 70%, 압력 비율 1.7)의 경우 1단계 이후 온도가 88.5°C(191.3°F)에 도달한 후 루트(효율 60%)로 들어가 186.5°C(367.7°F)의 온도로 유지됩니다.이는 총 62%의 효율입니다.27psi(1.9bar)를 생성하는 대형 터보차저는 약 70%의 단열 효율로 166°C(331°F)의 공기만 생성합니다.또한 슈퍼차저를 구동하는 데 드는 에너지 비용은 터보차저보다 높습니다. 이를 무시할 경우 압축의 실행 부하가 제거되어 슈퍼차저의 작동 부분을 회전시킬 때 발생하는 가벼운 기생 손실만 남습니다.슈퍼차저는 더욱 전기적으로 분리할 수 있습니다(VW 1.4에 사용되는 것과 같은 전자기 클러치를 사용).TSI 또는 Toyota 4A-GZE는 이중 부하 모터이기 때문이 아니라 저부하 조건에서 슈퍼차저를 우회하도록 설계되어 있어 이러한 작은 기생 손실을 제거합니다.

직렬 트윈차징의 경우, 터보차저는 보다 저렴하고 내구성이 뛰어난 저널 베어링의 종류가 될 수 있으며, 부스트 응답의 희생은 배기량 슈퍼차저의 인스턴트 온 특성으로 인해 상쇄되는 것보다 더 큽니다.슈퍼차저 어셈블리의 무게와 비용은 항상 중요한 요소이지만, 터보차저가 작동 rpm에 도달하고 바이패스 밸브에 의해 슈퍼차저가 효과적으로 분리됨에 따라 슈퍼차저의 비효율성과 전력 소비는 거의 완전히 제거됩니다.

병렬

병렬 배치에서는 일반적으로 바이패스 또는 우회 밸브를 사용하여 한쪽 또는 양쪽 압축기가 엔진에 공급되도록 해야 합니다.밸브를 사용하지 않고 두 컴프레서가 흡기 매니폴드로 직접 연결된 경우 슈퍼차저는 흡기 매니폴드에 압력을 가하는 대신 터보차저 컴프레서를 통해 역류합니다. 이는 최소 저항 경로이기 때문입니다.따라서 흡기 매니폴드의 압력에 도달할 때까지 터보차저 공기를 배출하려면 전환기 밸브를 사용해야 합니다.일반적으로 복잡한 고가의 전자 제어 장치는 원활한 전력 공급을 위해 필요합니다.

단점들

트윈차징의 주요 단점은 컴포넌트의 복잡성과 비용입니다.일반적으로 단일 압축기 시스템에 대해 허용 가능한 응답, 원활한 전력 공급 및 적절한 전력 게인을 제공하려면 값비싼 전자 및/또는 기계 제어 장치를 사용해야 합니다.스파크 점화 엔진에서 슈퍼차저가 높은 부스트 레벨을 생성하는 경우에도 낮은 압축비를 사용해야 하며, 이는 낮은 배기량의 효율성 이점을 일부 상쇄합니다.

상용화

트윈차징의 개념은 1985년 Lancia Delta S4 Group B 랠리 카와 그 거리의 법적 대응 차량인 Delta S4 Stradale에서 처음 사용되었습니다.이 아이디어는 닛산의 3월 슈퍼 ^[1]터보에서도 생산 로드카에 성공적으로 적용되었다.또한 스바루 임프레자 WRX, 미니 쿠퍼 S, 포드 머스탱, 도요타 MR2와 같은 자동차용 애프터마켓 트윈차저 키트를 여러 회사가 생산하고 있다.

폭스바겐 1.4 TSI는 VW 그룹의 수많은 자동차에서 사용되는 1400cc 엔진으로 터보차저와 슈퍼차저를 모두 사용하며, 8가지 정격의 출력을 제공합니다.

힘	토크	차량
5,600rpm으로 103kW(140PS, 138bhp)	220 N µm (162 lbf µft) (1,500 ~ 4,000 rpm)	VW 골프 V, VW Jetta V 및 VW Touran
110kW(150PS, 148bhp, 5,800rpm)	220 Nm (1,250 ~4,500 rpm으로 162 lbf † ft	시트 이비자 IV
110kW(150PS, 148bhp, 5,800rpm)	240 Nm(177 lbf †ft) (177 lbf µft)	(CNG 버전) VW Passat VI, VW Passat VII, VW Touran
110kW(150PS, 148bhp, 5,800rpm)	240 Nm (177 lbf µft) (1,750 ~ 4,000 rpm)	VW 샤란 II, VW 티구안, 시트 알함브라
118kW(160PS, 158bhp, 5,800rpm)	240 N µm (1,500 ~4,500 rpm으로 177 lbf µft	VW Eos, VW 골프 VI, VW Jetta VI, VW Scirocco III
125kW(170PS, 168bhp, 6000rpm)	240 N µm (1,500 ~4,500 rpm으로 177 lbf µft	VW 골프 V, VW Jetta V, VW 투란
132 kW (179 PS, 177 bhp, 6,200 rpm)	250 Nm (184 lbf µft) ( 2,000 ~4,500 rpm)	VW Polo V, SEAT 이비자 컵라, 슈코다 파비아 II
136kW(185PS, 182bhp, 6,200rpm)	250 Nm (184 lbf µft) ( 2,000 ~4,500 rpm)	아우디 A1

Volvo는 T6, T8 및 Polestar 모델에 사용되는 트윈차지 1969cc 인라인 4 엔진을 생산합니다.T8은 T6에 리어 전기 모터와 함께 추가됩니다.

힘	토크	차량
320 PS (235 kW, 316 bhp, 5,700 rpm)	2,200 ~ 5,400 rpm으로 400 Nm (295 lbf µft)	Volvo S60 T6, Volvo V60 T6, Volvo S90 T6, Volvo XC60 T6, Volvo XC90 T6
6,000rpm으로 367PS(270kW, 362bhp)	3,100 ~ 5,100 rpm으로 470 Nm (347 lbf µft)	Volvo S60 Polestar, Volvo V60 Polestar, Volvo XC60 Polestar
408 PS (300 kW, 402 bhp)	640 N µm (472 lbf µft)	Volvo S60 T8, Volvo V60 T8, Volvo S90 T8, Volvo XC60 T8, Volvo XC90 T8(후면 전기 모터 포함)

Jaguar Land Rover는 트윈차지 3.0L 인라인 6 엔진을 생산합니다.

힘	토크	차량
340 PS (250 kW, 335 bph)	495 N µm (354 lb µft)	P340
400 PS (294 kW, 395 bph)	550 N µm (406 lb µft)	P400

덴마크 슈퍼카 젠보 ST1은 6.8리터 V8 엔진에 터보차저와 슈퍼차저를 모두 사용했다.

힘	토크	차량
1,104 hp (823 kW, 1,119 PS, 6,900 rpm)	4,500 rpm으로 1,430 Nm (1,055 lbf µft)	ST1

대체 시스템

안티래그 시스템

트윈차징의 가장 큰 장점은 경주용 자동차의 시차 방지 시스템입니다.안티 래그 시스템은 두 가지 방법 중 하나로 작동합니다. 즉, 매우 풍부한 AFR을 실행하고 배기 매니폴드의 여분의 연료를 점화하기 위해 공기를 펌핑하거나 점화 타이밍을 심각하게 지연시켜 배기 밸브가 열린 후에도 연소 이벤트가 계속되도록 하는 방식입니다.두 가지 방법 모두 터빈을 계속 회전시키기 위해 배기 매니폴드의 연소를 수반하며, 이로 인한 열로 인해 터빈의 수명이 크게 단축됩니다.

가변 형상 터보차저

가변 지오메트리 터보차저는 매우 다양한 엔진 속도에서 향상된 반응을 제공합니다.전자 제어 하에 가변 인시던트를 사용하면 터빈이 높은 엔진 속도에서 효용성을 크게 저하시키지 않고 빠른 속도로 또는 낮은 엔진 속도에서 양호한 작동 속도에 도달할 수 있습니다.

트윈 스크롤 터보차저

두 작동 압력에 대해 두 세트의 베인이 있는 터보차저는 서로 다른 배기 압력에서 작동하여 지연을 줄일 수 있습니다.

시퀀셜 트윈 터보차저

시퀀셜 터보차저 시스템은 궁극의 부스트 출력과 엔진 출력을 저하시키지 않고 터보 지연을 줄일 수 있는 방법을 제공합니다.

아산화질소

아산화질소(NO)가₂ 유입 공기와 혼합되어 터보차저가 빠르게 회전하지 않을 때 더 많은 산화제를 공급하여 보조 동력을 위해 연료를 더 많이 연소시킵니다.이는 또한 더 많은 배기 가스를 발생시켜 터보차저가 빠르게 스풀업하여 연소에 더 많은 산소를 공급하고 그에 따라 NO₂ 유량이 감소합니다.시스템 자체와 소모품₂ NO의 비용은 상당할 수 있습니다.

물 주입

엔진 출력을 높이고 (터보차징 또는 슈퍼차징을 통한) 강제 유도의 이점을 높이기 위해 애프터마켓 워터 분사 시스템을 가솔린 및 디젤 내연 엔진의 흡기 시스템에 추가할 수 있습니다.

레퍼런스

외부 링크

• http://www.greencarcongress.com/2005/08/inside_vws_new_.html