k_fzr1000さんへ スーパーチャージャーとスロットルバルブに関する質問です。

Question

スーパーチャージャーを採用できたら確かにターボよりラグはない(ほぼゼロなのかな?)のですぐに過給はできますが、エンジンのパワー(馬力・トルク)の一部を食ってしまうという欠点があるといわれていますが、そこのところはどう対処したらいいのでしょうか?
後、ガソリンですぐに過給がかかるのは自己不正着火の元になるといわれている(これはターボでも同じ)というのもあるので。

後、スロットルバルブですが、これをなくして可変圧縮を代わりに用いることができるようになったとします。これでガソリンエンジンの燃費悪化要因を一つ解消できることになります。しかし、エンジンブレーキは効きにくくなる気がしますがどうでしょうか(ディーゼルなら排気ブレーキやリターダを用いているのでいいですが。そもそもディーゼルのスロットルバルブは冷間時の時に早く昇温させるためのもの)?

Answer 1

dressingsaldaさんへ

>スーパーチャージャー
>エンジンのパワー(馬力・トルク)の一部を食ってしまうという欠点がある
>といわれていますが、そこのところはどう対処したらいいのでしょうか?
いいじゃないですか、多少食われちゃったって。(^=^;)
差し引きでメリットが有れば良いんじゃないか、と考えますね。
(一例として)
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%A0%84_(%E3%82%A8%E3%83%B3%E3%82%B8%E3%83%B3)

大体、Turboだってマイナスですよ、排圧が上がるから。
排圧が上がって、燃焼室内に残留ガスが増える。と、マツダのSKYACTIVE-Gの話を例に持ち出す迄も無く、吸入新気が熱膨張して充填効率は下がるので、その分は出力減。
圧縮上死点温度上昇で自己不正着火発生の割合(そう、"率"で管理してるのです、ノッキングは d(・o・)は増え、NOx生成・排出量も増え・・・と悪循環に成るのです。
どんな物でもマイナス要因は有る。から利害得失を天秤に掛けて、メリットが多かったら採用される、、、と言う事なんですネ。

>ガソリンですぐに過給がかかるのは自己不正着火の元になる
タイムタグが有ろうと無かろうと、圧縮上死点温度が上がり過ぎた時点で自己不正着火は発生し出します。これの根治策は、圧縮比を連続して下げて行ける構造に進化させる事です。Turboだろうと機械式過給器だろうと、違いは有りません。
だったら、Turboラグが無い事の方が大事に成って来ると思うんですけどねぇ。

>スロットルバルブ
>これをなくして
>可変圧縮を代わりに用いることができるようになったとします。
>これでガソリンエンジンの燃費悪化要因を一つ解消できることになります。
ご理解頂けている様で幸いです。(^^)

>しかし、エンジンブレーキは効きにくくなる気がします
単にノンスロットリング化しても、エンブレ成分は減りません。
これは裏を返せば、大変に残念な事なのです。簡単に損が減ってくれないと言う事の証明に成ってしまうのですから。d(^^;)

オートバイだと簡単に実験出来ます。
手元にキルスイッチが付いているから、走行中、長い下り坂等でこれを切ってから、アクセルを開け閉めしてみる。
吸入負圧でエンジンブレーキに違いが生じるなら、アクセル開度の違いで何か変化が在っても良さそうなモンですが。。。(開けたらグッとブレーキが強まる、とか)
変化無いんですねぇ、これが、d(^^;)

やってみれば判ります。いや、解ります。
エンジンブレーキの主成分は、各種の摩擦損なのです。
だから、これを心配する様に成るのは「大胆な」ダウンサイジングに成功してから後の事なんです。
今は先ずダウンサイジングに成功しなきゃ。d(^^;)

>(ディーゼルなら排気ブレーキやリターダを用いているのでいいですが。
過給で排気量縮減の隠れた問題点だったんですよ、これは大型車で。
25t積載の認可等、同じ様な時期に諸々が在りましたが、ブレーキシュー以外での制動力向上策は、小型乗用車へ大型トラックが突っ込む事故の多発で問題視された、という背景が在ったので、リターダー等が精力的に導入されたりしたのでした。
小型乗用車なら、ライニング材の耐熱性向上で十分に乗り切れるでしょう。
本当ならハイブリッドで回生したい所ですけど、蓄電池と電気系は未だ未だって感じですし。

>そもそもディーゼルのスロットルバルブは
>冷間時の時に早く昇温させるためのもの)?
それ意外の何物でもありません。
副次的に、アイドル回転時の「おいらん揺すり」解消策でもありましたけども。(苦笑)

ちょっと脇道から解説します。
京大の教授が、ディーゼルの冷間始動性改善策として、ディーゼルには本来要らない筈の、スロットルバルブの併用を研究発表します。
へぇ〜・・・と、低温試験室で追試をしたのがこのお方。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%85%BC%E5%9D%82%E5%BC%98

インテークマニホールドを外した、キンキンに冷えたエンジンは、下敷で吸気口を狭めた気筒だけ「ドッドッドッ」と着火したのだそうでした。
当然、その下敷を外せば、唯セルモーターで回るだけ。

又、
http://www.ttech-net.co.jp
の開発は、吸気を絞って排気昇温がどの位に成るかを確かめる所から始まっています。吸気絞りだけだと260℃位。で、DPFの連続再生には不足。
なので、これに排気弁をちょっと開けて排気も吸い込ませる事で、DPFの連続再生に必要な300℃をアイドル回転でも達成したのでした。

吸気絞りには、それ位威力が有るのです。d(^_^)

<追加>
ご親切に書き足して下さった方が登場したので、追加しますね。f(^^;)

一口にスーパーチャージャーと言っても、
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%B9%E3%83%BC%E3%83%91%E3%83%BC%E3%83%81%E3%83%A3%E3%83%BC%E3%82%B8%E3%83%A3%E3%83%BC
の様に多数の形式・構造が在ります。(この他にも在る)
で、既に一般的に成っているルーツ式の場合、コンプレッサーでは無くて唯のブロワー(送風器)なので、過給圧が要らない所では駆動を切り離して、引き摺り損すらケチりたく成る、、、と言ったシロモノです。d(^^;)
加えて、クランク軸回転より減速して駆動する位の物なので、クラッチで駆動力を断続する事も可能に成る。
一方でこれが、内部圧縮を持つ事で高性能、そして高速回転可能なので小型化出来るリショルムコンプレッサーだと、高速化に伴う慣性モーメントがとても大きく成るので、クラッチで駆動力断続は壊れてしまう可能性が出て来る。
ので、断続をやらずに済まそう、という違いが出て来ます。
逆に言えば、クラッチで切り離さなくても燃費低減出来る。(但しノンスロットリングで本領発揮)
と言う様に、過給器の構造によっても事情は変わって来ます。d(^=^;)

Turboと同じ様に速度型の特性を持つ遠心式は除外したとしても、内部圧縮を持つか持たないかで、過給器は大別出来ます。
パッと見では違う物に見えるルーツブロワーとベーン式、ヴァンケル式等も、内部圧縮を持たない「送風器に過ぎない」と言う点では同様な物で、低効率に甘んじる存在です。
ちょっと捻って三葉にし、吸入と吐出が90°の角度に成ったとしても、やっぱりルーツはルーツ。
一方でVWが手掛けた「Gラーダー」なるスクロール式は、少ないながらも内部圧縮を持つ分だけ、効率が上がります。
もっと有望なのが、都市ガスの大量送出や大型冷凍機が本分のリショルム式。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%AA%E3%82%B7%E3%83%A7%E3%83%AB%E3%83%A0%E3%83%BB%E3%82%B3%E3%83%B3%E3%83%97%E3%83%AC%E3%83%83%E3%82%B5
問題は、自動車の過給用としては圧力比2.5程度と持てる実力に対して低過ぎで、潤滑油無しのドライな動作が求められる事でしょうか。

今や、問題は過給器だけの話に留まっていません。幾ら効率良く過給圧を作り出せたとしても、折角のその圧を捨てず逃さずに使い切れる様に成らないと、何の役にも立ちません。
その為にはスロットルバルブを廃止し、ノンスロットリングで圧縮比連続可変を達成せねば成りません。
アイドル回転から大気圧の2倍という高過給圧を常用するにはどうしたら良いか?
その位、大胆にダウンサイジングする為には何が必要か?
考える時が来ているのでした。d(^^)

質問者からのお礼コメント

詳しい回答ありがとうございました。

Answer 2

余談として付け加えておくと、スーパーチャージャーの駆動にクラッチを介すことで、効率の良い過給が出来ずロスの多い領域ではスーパーチャージャーの駆動を止めるようなシステムもあります