58강. 과급장치의 개요
일반적인 가솔린기관은 피스톤이 흡입행정을 할 때 연소실 내에 발생하는 부압으로
혼합기를 흡입한다. 그러나 이 방법은 한정된 흡입효율로 인하여 기관의 출력향상을 기
대하기 어려우며 특히 고속으로 작동 중인 기관에서는 더욱 더 흡입효율이 감소한다.
기관의 출력을 향상시키기 위해서는 배기량 증대, 흡입효율의 향상, 기관의 회전속도
증가 등이 있다.
그러나 배기량을 증대시키거나 실린더 수를 증가시키면 기관의 중량이나 형체면에서
불리하며, 또한 회전속도의 증가에도 한계가 따른다. 따라서 흡기다기관에 공기펌프를
설치하고 흡입공기에 압력을 가하여 강제로 많은 양의 공기를 실린더에 공급하여 기관
의 출력 및 회전력 증대, 연료 소비율을 향상시키는 장치를 설치하게 되는데 이것을 과
급장치라 한다.
과급장치에는 배기가스의 압력을 이용하는 터보차저(turbo charger)와 기관의 출력
을 이용하여 기계적으로 펌프를 구동시키는 슈퍼차저(super charger)가 있다. 일반적
으로 저·중속 디젤기관에서는 슈퍼차저를 가솔린기관 또는 고속 디젤기관에서는 터보
차저를 사용한다.
가. 과급장치의 효과
흡입 공기량은 기관의 출력에 직접적인 영향을 준다. 과급은 동일한 배기량의 기관에
서 보다 많은 공기를 흡입함으로 흡입효율을 극대화시켜 기관의 출력을 향상시키는 것
이다. 자동차용 과급장치는 기관의 전체 회전영역에서 배출 압력이 균일하고 높은 출력
을 낼 수 있어야 하며, 소형이어야 한다.
또한 흡입효율을 높이기 위해 multi valve 형식의 DOHC 기관, 가변흡입장치, 가변 밸
브 타이밍·리프트장치, 이중 모드 소음기(dual mode muffler) 등을 채택하기도 한다.
이 장치들은 배기량을 증대시키지 않고도 많은 양의 공기를 실린더 내에 넣을 수 있다.
나. 과급장치 기관의 특징
(1) 기관 출력 성능향상
과급장치 기관은 자연 흡입방식의 기관에 비하여 출력이 35~45% 정도 향상되므로
쾌적한 운전을 할 수 있으며 저속영역을 상대적으로 많이 사용하므로 기관 수명이 길
어진다.
(2) 소음 감소로 인한 정숙성
과급장치 기관은 저속 및 고속작동에서 완전연소가 가능하므로 소음 감소효과가 있
으며, 자연 흡입방식의 기관에 비해 소음 감소율은 6~10% 정도이다.
(3) 유해 배출가스 감소
과급장치 기관의 경우 충분한 공기가 흡입되므로 거의 완전 연소되어 디젤기관의 경
우 매연 발생이 적고, 가솔린기관에서는 일산화탄소(CO), 탄화수소(HC) 등의 불완전 연
소 생성물이 현저히 감소한다.
(4) 고지대에서의 성능 향상
과급장치 기관과 자연 흡입방식 기관의 성능차이는 높은 지대로 올라갈수록 급격한
차이를 보인다. 자연 흡입방식의 기관은 높은 지대에서 10% 이상의 출력 저하가 발생하
지만 과급장치 기관은 흡입되는 공기가 충분하므로 출력에는 거의 변화가 없다.
(5) 기관의 형체 및 중량 감소
동일 배기량 기관보다 과급장치 기관의 출력이 35~45% 정도 증대되는 반면 상대적
으로 기관의 형체 및 중량을 감소시킬 수 있다.
