過給機について質問です。

Question

ディーゼルは全域で排気圧が高いので過給機(ここではターボを指します)との相性が良い(機械式過給機いわゆるスーチャーもガソリンとの組み合わせよりは良い)というのはどういう意味なのでしょうか?また、それはなぜですか?
ディーゼルと過給機の組み合わせが良いのは(ターボの場合、ラグが少ないのも理由だと思いますが・・・)ガソリンみたいに自己不正着火によるノッキングの危険がないことも理由だと思います。
ところで、機械式過給機(以後スーチャーと言います)をあまり採用しないのはコストと重量増と燃費と構造の複雑さと上の伸びが悪いのと場所をとってしまうのがデメリットなのでターボに比べて採用されにくい原因なのでしょうか?
私的にはこれはラグもなく、熱はターボより小さいだろうし、一般の人にも扱いやすいだろうし、最近のスーチャーはキットによっては上の伸びも改善しているものがあると聞いたので、上の伸びの悪さはかなり改善できていると思いますが(まあ、ターボだって熱の問題やターボラグなどを改善していますが)・・・
後、ガソリンに過給機をつけるにはノンスロットルバルブの技術も必要だと思います。燃費改善のため。
後は膨張比14の達成です。今のままでは頑張ってもせいぜいガソリンには自然吸気でノンスロットルバルブまでが限界だと思います。
長々と申し訳ありません

補足

直噴かですか・・・。この技術は凄いです。まだ、この手がありましたね。しかもこれ、過給機を装着したい(ガソリンの場合)場合や膨張比14の達成にも必須ですよね。 では、この技術が日本で一時廃れたのはなぜなのでしょうか?また、直噴にもいろいろ種類はあるのでしょうか?

Answer 1

dressingsaldaさんへ

話の前提条件に成る物を除外して一人歩きさせちゃうと、さっぱりニュアンスが伝わらなく成る例ではないでしょうか。

>ディーゼルは全域で排気圧が高い
は？ですが(排気圧 ?)、

>ターボを指します)との相性が良い
>というのはどういう意味なのでしょうか?
スロットル弁が無いからです。
定常運転では常に吸いっ放し。そしてTurboは速度型の特性を持つ。
だから、Turboラグを出来るだけ減らすには、低回転低負荷でも排気の量が多い方がタービンを良く回せます。(逆に言うとそれだけ)
まあ、強いて言うなら、拡散燃焼なので運転する回転数域が狭い、と言うのも組み合わせ的に好ましいですね。
ガソリンエンジンではスロットルバルブで吸気を絞る制御が一般的、と言うか、空燃比が一定範囲に制限される予混合燃焼ですから、吸入量を制限するしか無いのです。結果、部分負荷では排ガスその物が少ない → Turboラグを助長する、です。

>ディーゼルと過給機の組み合わせが良いのは
>ガソリンみたいに自己不正着火によるノッキングの危険がない
>ことも理由だと思います。
もっと言えば、過給で空気過剰運転は排ガス浄化の第一歩だからですよ。そもそも低出力だし。
しっかり過給圧を掛け、インタークールで吸入空気温を十分に下げてやれば、NOx生成量さえ抑制出来ます。から、欧州のトラックはみんな過給で小排気量化したのです。
日本では信号からの発進加速の頻度が異常に多く、多段変速機の操作の煩わしさから自然吸気大排気量ディーゼルが温存された過去が在るのです。
ガソリンで過給を大々的に使うには、可変圧縮比エンジンが望ましいですね。それも、出来たら圧縮比を下げても膨張比が下がらない物、つまりミラーサイクルで。

>スーチャー
>をあまり採用しないのはコストと重量増と燃費と構造の複雑さと
>上の伸びが悪いのと場所をとってしまうのがデメリットなので
>ターボに比べて採用されにくい原因なのでしょうか?
第一は、エンジンの形状及びそこから来る搭載性の悪さが乗用車規模では毛嫌いされる、でしょうか。クランク軸と結合せねば成りませんから、かなり制約が大きいです。
又、マツダミレーニアで信頼性上の問題を発生させてしまったのもちょっと大きいかな、と思います。交換すると成ると高額な補機ですから。
そして忘れてはいけないのは、過給器の装備だけではメリットを引き出し切れない事に各社気付いているから、ですね。
スロットル弁を廃止、膨張比14の達成、と共に、内部圧縮を持つ高効率機械式過給器を採用せねば成らない、のは各社共に判っています。けど、リショルムは未だ高い。出来たらルーツでミラーサイクルをやれないか、と諦め悪く考えていたりする訳です。

>私的には
>熱はターボより小さいだろうし
この件りは意味不明です。圧縮すれば、空気を掻き回せば、相応に温度上昇します。過給器の別無く、です。

>最近のスーチャーはキットによっては上の伸びも改善しているものがある
エンジン側の問題で、過給器とは関係有りません。Turboを付けたって2500rpmも回らないエンジンは世の中に沢山在ります。し、かつてフェラーリのF-1はPWS付きもやってみた事が在ります。(PWSはリショルムよりももっと適用回転範囲が狭いです)

エンジンには過給器が必要です。
ルーツは「ブロワー」です。出口が開いた瞬間に内部へ逆流が発生するので、吸気温が上昇するのに効率は悪い。だからトヨタも日産も三菱も止めてしまった。
内部で圧縮し、出口が開いたら、そっと静かに送り出せるコンプレッサーが要るのです。

>ガソリンには自然吸気でノンスロットルバルブまでが
>限界だと思います。
何を持って限界と考えられているかは解りませんが、成層燃焼やリーンバーンも在ります。圧縮による自己着火も、日本では日産がしつこく研究しています。ので、将来的には部分負荷領域においてはディーゼルとガソリンの垣根がかなり低く成るかもしれません。(但し、拡散燃焼と予混合燃焼は明確に区別されたままだと予想しますが)

とは言っても、当面は、理論空燃比のままで過給を如何に掛けて行くか、それでどこ迄ダウンサイジング出来るか、という所が焦点ですね。はっきり言えば、燃焼室直噴も「不可欠な技術」ではありません。


<追加>
ガソリンエンジンにおけるシリンダー内直噴は、成層燃焼をやるなら不可欠の技術でしょう。しかし、今の段階では要らないと思います。何故なら、霧化は出来ても気化には時間が足りない。から、燃焼室汚損で現在は廃れた状態ですよね。
新気を気化潜熱で冷やす事で、充填効率の向上が望める。が、それでも圧縮比14を満足する程ではありません。
やはり過給ミラーですよ。

Answer 2

かなり、車の専門書に洗脳されている様ですね。

ディーゼル機関は過給し易い機関で、大昔からスーパーチャージャーでの過給も存在します・・・・船舶で。
船舶ではスーパーチャージャーの多重掛けは当たり前のようになっています。
エンジン回転は低すぎるので、ブーストを上げるのに、１エンジンに何基ものスーパーチャージャーが設置されています。

車用としてはスーパーチャージャーでは成立させるには、重量や設置スペース・コストが問題になるので、安価で低速マッチングさせやすいターボに頼っているのが核心ですね。
昔はターボ過給機は高回転向き過給機として通っていましたが、技術（知恵）が進んで比較的低速時でもブーストを上げられるように改良されて、トラックに搭載しているのです。

また、ガソリン機関ではエンジンの使用回転が高いのでブーストを上げやすいので、スーパーチャージャーの方がターボより扱い安いというメリットはあります。
ガソリンエンジンのノッキングに関しては、今ではフィードバック制御による点火タイミングをコントロールして、大きなノッキングが出ない様にしています。

＜補足＞
今の最高のルーツ式スーパーチャージャーはＵＳのイートン製の物で、カワサキのジェトスキーに搭載しています。
わずか１５００ｃｃで、３００ｐｓを発生させていますよ。

Answer 3

う～ん。質問の的を絞れないのですが、スーパーチャージャーは機械的に駆動されますので低速から効かせる為にはそれなりの容積が必要、増速しても機械的限界が有るし、ターボもスーパーチャージャーも一長一短ですね。金が掛けられればマグネットクラッチ付きスーパーチャージャーとバルブ切り替え式ターボで全域過給？考えれば何でも出来ますがそれほど出力や燃費にメリットが生まれるかという事に・・・そうそう膨張比14はマツダの最近の小型車で大きくアナウンスされていましたよ。エキゾーストがメッチャ長いらしい。ロータリーエンジンに始まって、スクリューコンプレッサとか、マツダは色々やってくれますね。好きなメーカーですが一度も所有した事が無い。エンジンについて興味が有るようなのでご紹介しますと、兼坂ひろし（漢字忘れた）という人が月刊誌に掲載していた物が単行本で3冊発行されています。「究極のエンジンを求めて」という本です。オークションなどで高値で取引されています。私は3冊持っていましたがオークションで手放しました。買って売れば大差は有りませんので是非読んでください。図書館にも有るかも知れません。古い本で文体は少々品性に掛けますがエンジン全般を網羅した素人が詠める本は他に見られません。

Answer 4

何を聞きたいのか、何を主張したいのはさっぱりわからない文章ですが。。。

①ディーゼルが過給器と相性がいいのは本当です。排気圧が高いのもそうですが、ディーゼルエンジンの出力制御は燃料の噴射量で行うので、より多くの空気をシリンダーに送り込めればたくさんの燃料を噴射することができるので、高出力と軽量コンパクトが両立できるからです。また、高い過給圧にしてもガソリン車のノックのような不具合が起こりにくいので相性がいいとされています。

②ターボに比べてスーパーチャージャーの採用例が少ないですが、ターボは捨てるエネルギーを回収するので、損失無く過給できるので単純にエンジンの熱効率が向上するんです。簡単に言えば、スーパーチャージャーとターボチャージャーで、どちらがディーゼルエンジンとの相性が良いか比較すれば、ターボチャージャーのほうが良いからです。

③ガソリン車への過給器装着はずいぶん前から進んでいますけど？
またスロットルレスのエンジンと過給器の組み合わせは、サージ圧が取れないので過給圧制御ができなくなると思われますが。。。

Answer 5

カンニングだけではなく、もう少し勉強しましょう。