인터쿨러란 무엇이며, 그 용도와 작동 원리

한때 중간 공기 냉각 시스템은 강력한 스포츠 자동차와 독점적으로 연관되곤 했습니다. 그러나 이제 인터쿨러는 휘발유를 사용하든 디젤 연료를 사용하든 관계없이 대중적인 모델에서도 쉽게 찾아볼 수 있습니다. Auto30.com과 함께 그 원리를 살펴보겠습니다.

인터쿨러란

인터쿨러는 터보 엔진의 구성 요소로, 실린더에 들어가기 전 공기를 냉각시키는 역할을 합니다. 압축기와 스로틀 밸브 사이에 위치하기 때문에 중간 냉각기라고도 불립니다.

전통적인 인터쿨러 구조는 라디에이터 형태의 열교환기로, 엔진 냉각 시스템에 사용되는 것과 비슷합니다. 다만 냉각수가 아니라 압축 공기가 흐르며, 관은 더 넓습니다. 그 외 나머지 장치와 작동 원리는 유사합니다.

더욱 드문 해결책으로는 오일이 열 매체로 사용되는 공기-액체 인터쿨러가 있습니다. 두 가지 유형을 별도로 고려합니다.

인터쿨러의 필요성

인터쿨러의 주요 임무는 공기 온도를 낮춰 혼합물의 밀도를 높이고 연소 효율성을 향상시키는 것입니다. 터보 압축기와 기계식 증기 공급기는 엔진에 들어가기 전에 공기를 압축합니다. 이것은 연소실 내부의 산소량을 증가시켜 더 많은 연료를 공급하고 더 많은 출력을 얻을 수 있게 합니다.

이 때문에 현대의 터보 에스제이는 휘발유든 디젤연료든 상관없이 반드시 인터쿨러를 갖추고 있습니다.

인터쿨러의 작동 원리

아이디어는 간단합니다: 실린더에 들어가는 공기가 많으면 많을수록 잠재적인 출력은 커집니다. 그러나 압축시 공기가 가열됩니다—이는 물리입니다. 온도가 올라가면 공기 밀도가 감소하면서 부피가 "덜 효율적"이 됩니다. 따라서 압축기 이후 뜨거운 공기는 인터쿨러로 보내져 그곳에서 냉각되고 다시 밀도가 높아진 뒤 흡입로로 들어가게 됩니다.

인터쿨러에는 두 가지 주요 유형이 있습니다.

공냉식

이는 가장 일반적인 선택지입니다. 구조적으로는 다수의 냉각 핀이 있는 라디에이터를 연상시킵니다. 대개 차량의 전면에 장착되어 항상 맞바람에 의해 냉각됩니다. 종종 냉각 시스템, 에어컨, 기타 부품의 라디에이터와 함께 "샌드위치" 형태로 결합됩니다.

때로는 비표준적인 위치, 엔진 위나 측면에 장착될 수도 있습니다. 그런 경우에는 냉각기로 공기를 공급하기 위한 특별한 채널이 마련되어 있습니다.

액체-냉각식

기술적으로 복잡하고 비용이 드는 옵션입니다. 이 인터쿨러는 별도 열 매체 순환 체계를 가진 닫힌 시스템입니다. 공기 대신 특수 오일이 펌프에 의해 시스템을 순환합니다. 오일은 소형 라디에이터에서 냉각된 후 흡기 매니폴드 옆의 열교환기로 이동하여 압축 공기를 냉각시킵니다.

이 시스템의 장점은 그 컴팩트함에 있습니다. 전통적인 라디에이터를 설치할 여지가 없는 곳에서 사용됩니다.

인터쿨러의 대표적인 고장

일반적인 공랭식 인터쿨러의 주요 문제는 공기 누출이 될 수 있습니다. 원인은 알루미늄 부품의 부식으로, 특히 연식이 오래된 차에서 발생합니다. 습도가 높은 환경이나 염화 반응제가 사용되는 경우 이 과정이 가속됩니다. 얇은 핀이 파괴되면 열교환이 저하되고 냉각 효율이 떨어집니다.

액체 회로 시스템에서는 오일 누출, 펌프 또는 열교환기의 고장 등 보다 다양한 고장이 발생할 수 있습니다. 그러나 이러한 시스템은 주로 스포츠카나 개조차에 설치되며, 일반적인 도시 주행과는 다른 조건 하에서 사용됩니다.