自動車エンジンの仕組み

ターボチャージャーその2

「過給機」、「ターボチャージャーその1」に続いて、今回は「ターボチャージャーその2」です。
「ターボチャージャーその1」ではターボチャージャーがガソリンエンジン
よりもディーゼルエンジンと相性が良いのはなぜ?
というところで終わりました。

ですのでその続きです。
前回は相性が良い理由を考えるための3つのポイントを挙げてみました。
それをもう一度ここに書きますね。

・過給された空気は、圧縮され温度が高い。

・ディーゼルエンジンは
空気のみを圧縮し、噴射する燃料量によって出力を調整する。

・ガソリンエンジンは
空気と燃料を混ぜた混合気を圧縮し、吸う空気量で出力を調整する。

これらの過給された空気の特徴とガソリンエンジン・ディーゼルエンジン
の特徴から次のことがわかります。
ガソリンエンジンは混合気を圧縮するため、
圧縮され温度が高い空気と燃料の混合気を作ると、圧縮行程で混合気が自
己着火してしまう可能性があります。
一方、ディーゼルエンジンは空気のみを圧縮するため、
圧縮され温度が高い空気を用いても、圧縮行程で自己着火することはあり
ません。
この理由から、ディーゼルエンジンにターボチャージャーが多く用いられ
てきました。ほぼ全部といっていいくらいの車種にターボチャージャーが
付いてますよ。

では、次にターボチャージャーの主な構成部品3点を取り上げます。

・タービン

タービンは排気ガス内にあるため700℃以上の高温にさらされ、なおかつ
十何万回転という超高速で回転します。かなり過酷な条件であるため、
技術的にもかなり難しい代物です。

タービンの大きさによってターボチャージャーの特性が変わってきます。
タービンが小さい場合と大きい場合の特徴を以下に挙げます。

タービンの径が小さい場合
低回転で多くの空気を送り込める半面、高回転ではタービンが小さいた
め多くの空気を送り込めません。レスポンス重視になります。
タービンの径が大きい場合
高回転で多くの空気を送り込める半面、低回転ではタービンが大きく重
いため多くの空気を送り込めません。出力重視になります。

・インタークーラー

過給された空気を冷す装置です。ターボチャージャーでは過給された空気は
高温になります。この温度を下げるためにインタークーラーを使用します。
どうして過給された空気の温度を下げる必要があるのか。。。
その理由は主に2点あります。

1.空気の密度が低くなるのを防ぐため
空気は高温になると膨張して密度が低くなります。そうなるとせっかく過給
したのにシリンダへ送り込む空気の量が減ってしまうという事になりかねま
せん。

2.圧縮行程での自己着火を防ぐため
これはガソリンエンジン特有の問題で自己着火の話は先ほど述べました。
圧縮行程で自己着火してしまうとエンジンに対して大きなダメージを与えて
しまいます。

・ウェイストゲートバルブ

エンジンが高回転のときに過給しすぎるのを防ぐための装置です。

排気管にタービンとは別に排気ガスの通り道を作り、その通り道の入り口
のバルブを開閉します。このバルブをウェイストゲートバルブと呼びます。

過給しすぎる条件になったときにこのバルブを開き排気ガスがタービンを
通過しないようにします

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