질문>
M/E 에 BLOWER가 장착된 엔진과 아닌 엔진의 차이는 무엇인지요? CYCLE에 까라 그런 것인지 아님 소기 공급 방식에 의한 것인지.
답변>
주기의 보조 블로워 말하는 거 같은데.. 연료가 연소하기 위해서는 공기가 반드시 필요하다는 거 알겁니다. 또한, 연료가 완전 연소하기 위한 이론 공기율이 계산되어 있습니다. 말그대로 100% 화학반응한다고 가정했을 때의 공급되어야 하는 공기량을 말하는 것이죠. 그런데 실질적으로 이론 공기율만큼만 공급해서는 100% 반응하지 못해서 불완전 연소하기 때문에 100% 이상 초과 공급하게 됩니다. 이것을 공기 잉여율이라고 합니다. 이러한 잉여율 산정은 열효율과 관련이 있기 때문에 무조건 높인다고 좋은 것은 아니죠. 엔진 시동 초기엔 공기량이 부족하므로 불완전 연소하기 쉽습니다. 불완전 연소하면 대기오염은 물론이고 연료소모율도 낮아지면 연소 생성물의 퇴적으로 인해 정비주기도 짧아질 수 밖에 없습니다. 그래서 엔진의 효율은 완전연소에서 비롯된다고 하여도 틀린 말이 아닙니다.
본론에 들어가서, 제 생각엔.. 블로워가 있고 없고는 소기방식에 따른 차이일거란 결론입니다. 최근에 나오는 2행정 대형엔진은 모두 유니플로우 소기방식을 채용하고 있습니다. 실린더 하부 소기공을 통해 공급되기 때문에 시동 초기에 소기 챔버에 공기를 채워서 압력을 형성해놓을 필요가 있습니다. 그러지 않으면 natural ventilation에 의한 공기 공급밖에 없을 것이므로 터보 차저의 회전수가 어느정도 올라가서 소기를 원활하게 공급하기 전에 계속 불완전 연소를 연발할 겁니다. 반면, 실린더 헤드에 흡기 및 배기 밸브를 갖는 4행정 엔진의 경우엔 물론, 엔진의 규모에 따라 다를 수 있겠지만 블로워가 구지 필요하지 않을 거란 생각입니다. 왜냐하면, 흡기 밸브가 상부에 설치되어 있기 때문에 피스톤의 하강행정에 따라 연소실 상부에 부압이 발생하여 외부로부터 공기를 빨아들일수 있기 때문입니다. 흡기밸브와 연결되는 소기챔버에도 부압이 같이 걸려있을 것이므로 터보차저를 더욱 빠르게 돌려주기도 할 겁니다. 그만큼 터보차저는 빠른 시간안에 충분한 소기를 공급할 수 있게 되는 것이죠.
블로워의 역할은 터보차저 자체만으로 충분한 소기를 공급하기까지 보조적으로 소기를 공급해주는 역할을 합니다. 보통 소기챔버에 설치되죠. 터보차저 회전수의 증가에 따라 소기압력이 증가하면 블로워에 역압(back pressure)이 걸리므로 어느 이상의 소기압력에서는 자동으로 오프되게 되어있습니다. 그러다가 다시 엔진 로드를 다운하여 소기압력이 저하하면 다시 스타트되어 부족한 소기를 보조하겠죠. 좀 더 자세한 설명을 드리지 못하는 건, 제 한계가 여기까지인 이유이겠지만.. 제 생각엔 엔진 실린더 체적, 이론적으로 요구되는 공기량 그리고 그 잉여율 및 터보차저의 성능 소기 챔버의 용량 등 모든 것을 고려하여 통합적으로 생각해봐야 알 수 있을 것으로 판단됩니다. 결국, 초기 시동시 불완전 연소되는 기간을 짧게하여 장기적으로 봤을 때, 연료소모율을 줄이고 엔진 수명을 늘리기 위한 수단이되겠죠
디젤2행정기관은 그 구조상 자연흡기가 불가능하기 때문에 강제 흡기방식을 사용하며 저부하시에는 t/c가 제 성능을 내지 못하기 때문에 소기 및 흡기를 위하여 꼭 aux. blower가 필요합니다. 따라서 보조 블로워가 고장나면 시동이 불가능하죠... 예전의 슐저엔진처럼 루프소기방식도 보조블로워가 있습니다. 하지만 오토바이의 가솔린 2행정기관은 자연흡기가 가능한 구조입니다.
처음 승선시에 2행정에 유니프로우 소기방식이었는데 보조블로워가 없었습니다. 첫승선시라 자세한 사항은 모르겠지만 아마 엔진타잎이 67GLF 인가?? 오래되어 기억이 가물가물 하여간 77년쯤에 건조된 엔지어었습니다. 그래서 2기사가 무척 좋아하더군요. 울배는 스탠바이때도 구지 발전기 두대 안돌려도 된다구^^ 아 근데 DECH 윈치랑 윈드라스가 유압식이 아니라 전기모터식이라 3기사인 제가 입항때만 되면 카고램프들고 말리려 갔다는 사실이.ㅡㅜ
그래서 2행정기관이라고 꼭 보조블로워가 있어야 되는 것은 아니라고 봅니다. 다만 효율은 무지 떨어지겠죠..
제가 똥배만 타다보니^^
보조블로워가 없으면 시동자체가 불가능합니다. 아마도 보조블로워를 대체하는 무언가가 있었겠지요(예를 들자면 엔진룸 vent. fan을 이용)... 공기가 공급이 안되는데 어떻게 폭발이 일어날 수 있을까요???또한 보조블로워가 없으면 연소가스가 소기공을 통하여 역류하게 됩니다. 즉 scavenge air chamber로 배기가스가 유입이됩니다. 보조블로워는 실린더내부의 연소가스를 밀어냄(소기)과 동시에 신선한공기(급기)를 실린더내로 채워주는 역할을 합니다. 따라서 2행정 디젤 기관은 급기 보조장치가 필연적입니다. 오토바이처럼 가솔린 2행정엔진은 루프소기방식과 비슷하며 크랭크샤프트를 이용하여 공기를 공급합니다. 즉 급기펌프방식입니다. 다시한번 잘 기억해 보시길... 아마 보조블로워를 대신하는 무언가가 있었던가 아니면 4행정일 겁니다...혹시 몇마력짜리였는지 기억하시는지요???