가변 지오메트리 터보차저
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VNT(Variable-Geometry Turbocharger)는 터보차저의 일종으로, 일반적으로 터보차저의 유효 가로 세로 비율이 조건 변화에 따라 변경될 수 있도록 설계된다. 낮은 엔진 속도에서 최적의 가로 세로 비율이 높은 엔진 속도에서와 매우 다르기 때문에 이 작업이 수행된다.
가로 세로 비율이 너무 크면 터보가 저속에서 부스트를 생성하지 못하고 가로 세로 비율이 너무 작으면 엔진이 고속으로 질식해 배기 매니폴드 압력, 높은 펌핑 손실, 궁극적으로는 출력이 낮아진다. 엔진이 가속할 때 터빈 하우징의 지오메트리를 변경하여 터보 가로 세로 비율을 최적 상태로 유지할 수 있다. 이 때문에 VGT는 엔진 속도가 높을 때 최소한의 지연 시간, 낮은 부스트 임계값, 높은 효율을 갖는다.
절단 개방 VGT 터보차저(VW 골프, 디젤)
가변 지오메트리 가이드 베인이 있는 배기 측
공기 측에 컴프레서 휠을 충전하십시오.
터보축창고
터보축창고
역사
회전식 베인 VGT는 개럿 밑에서 처음 개발되어 1953년에 특허를 얻었다.[1]
이 터보차저를 사용한 최초의 생산차 중 하나는 1988년식 혼다 레전드였다; 그것은 2.0리터 V6 엔진에 설치된 수냉식 VGT를 사용했다.
한정생산된 1989년형 셸비 CSX-VNT는 500개의 예만 생산한 것으로, VNT-25라고 하는 개럿 터보와 함께 2.2리터 크라이슬러 K엔진을 장착했다(고정형 지오메트리 개럿 T-25와 동일한 압축기와 샤프트를 사용했기 때문이다).
1991년, 피아트는 VGT를 Croma의 직접주입 터보디젤에 통합했다.[2]
1992년 출시된 푸조 405 T16은 2.0리터 16밸브 엔진에 개럿 VAT25 가변형 지오메트리 터보차저를 사용했다.
2007년형 포르쉐 911 터보는 3.6리터의 수평방향 6기통 가솔린 엔진에 트윈 가변형 지오메트리 터보차저를 탑재했다.
2015년 쾨닉세그 원:1(중량 대비 출력비 1:1)은 5.0리터 V8 엔진에 트윈 가변지오메트리 터보차저를 사용해 1361마력을 낼 수 있다.
공통 디자인
VGT의 가장 일반적인 두 가지 구현은 다음과 같다.
경형 엔진(승용차, 경주용차, 경형상용차)의 경우 터빈 베인이 허브에 비해 일제히 회전하여 피치와 단면적을 변화시킨다.
중형 엔진의 경우 베인이 회전하지 않고 대신 유효 폭이 바뀐다. 이는 대개 터빈을 축을 따라 이동시켜 하우징 내의 베인을 부분적으로 수축시킴으로써 이루어진다. 대안적으로, 주택 내의 칸막이는 앞뒤로 미끄러질 수 있다. 베인 가장자리 사이의 영역이 변경되어 이동 부품이 적은 가변 예상 비율 시스템으로 이어진다.[3]
VGT는 에어 브레이크 압력을 사용하여 멤브레인 진공 액추에이터, 전기 서보, 3상 전기 작동기, 유압 작동기 또는 공압 작동기에 의해 제어될 수 있다.
고정형 지오메트리 터빈과 달리 VGT에는 웨이스트게이트가 필요하지 않다.[4]
사용하다
VGT는 디젤 엔진에서 훨씬 더 일반적인 경향이 있는데, 이는 배기 온도가 낮다는 것을 의미하기 때문이다. 초기 가솔린 엔진 VGT는 터보차저 수명을 합리적인 수준으로 연장하기 위해 상당한 사전 충전 냉각이 필요했지만, 기술의 발전으로 고온 가솔린 배기에 대한 내성이 개선되었고, 가솔린 엔진 자동차에 점점 더 많이 나타나기 시작했다.[citation needed]
일반적으로 VGT는 엔진이 어떤 상태에 있든 베인을 최적의 위치에 유지하는 데 필요한 조정 수준 때문에 OEM 애플리케이션에서만 발견된다. 단, 애프터마켓 VGT 제어 장치가 있으며, 일부 고급 애프터마켓 엔진 관리 시스템도 VGT를 제어할 수 있다.
트럭에서는 VGT를 사용하여 엔진 흡입구로 재순환되는 배기 가스의 비율을 제어하기도 한다(배기 가스 재순환을 촉진하는 흡기 매니폴드 압력을 초과할 때까지 배기 매니폴드 압력을 선택적으로 증가시키기 위해 제어될 수 있다). 과도한 엔진 백압은 전체 연료 효율에 해롭지만 과도 이벤트(기어 변경 등) 중에도 충분한 EGR 속도를 보장하면 질소산화물 배출량을 배출 법규(예: 유럽용 Euro 5 및 미국용 EPA 10)에서 요구하는 수준으로 줄일 수 있다.
슬라이딩 베인 터보차저의 또 다른 용도는 다운스트림 배기 브레이크로서 추가적인 배기 스로틀 밸브가 필요하지 않다. 이 메커니즘은 또한 사전 정의된 위치에서 터빈 효율을 감소시키기 위해 의도적으로 수정될 수 있다. 이 모드는 디젤 미립자 필터의 "불 꺼짐" 및 "재생성"을 촉진하기 위해 배기 온도를 높이기 위해 선택할 수 있다(이는 일부 오븐에서 제공하는 자체 세척 프로세스와 같이 반자생성 반응으로 필터에 고착된 탄소 입자를 산화시킬 때까지 가열하는 것을 포함한다). EGR 유량 제어용 VGT를 작동하거나 일반적으로 제동 또는 재생 모드를 구현하려면 유압 액추에이터 또는 전기 서보가 필요하다.
제조자
개럿, 보그워너, 미쓰비시 중공업 등 여러 회사가 회전식 베인 가변형 지오메트리 터보차저를 제조·공급하고 있다. 이 디자인은 대부분 소형 엔진과 경량 애플리케이션(승용차, 경주용 자동차, 경량 상용차)으로 제한된다.
Sliding-Vane VGTs의 주요 공급사는 Holset Engineering이다.[5]
참조
- ^ [1], 1953-06-08년 발행된 "터보수퍼차저"
- ^ "Turbo Pioneer". honeywell.com. Archived from the original on 2012-05-04. Retrieved 2014-01-22.
- ^ Khac, Hoang Nguyen (2017-11-20). "Design of diesel engine's optimal control maps for high efficiency and emission reduction". Semantic Scholar. S2CID 67274667. Retrieved 2020-02-03.
- ^ Halderman, James D. (2012). Fuel and Emissions Control Systems (3rd ed.). Prentice Hall. p. 69. ISBN 978-0-13-254292-0.
- ^ "My Holset Turbo Variable Geometry Turbos". www.myholsetturbo.com. Retrieved 2020-02-03.
