最近免許を取り車に乗るようになったのですが、マイカーがターボ車ということで、

Question

「最近のターボは低速でもトルクがある」という意見が気になっています。

「"低速トルクがない"とはどういう状態なのか」
「ターボ車はなぜ"低速トルクがない"とされる車が多いのか」
ということを疑問に思いました。自分なりに調べてみましたが、
「ターボ車=低速トルクがない」
ということしかわかりませんでした。

タービンの仕組みについても全くわからないので、そこから教えていただければと思います。よろしくお願いします。

Answer 1

ドッカンターボですかね。昔の車はその傾向が強いです。
現代の車は可変バルブタイミングによって下から上までエンジン最大の効率が出ます。
そのお陰でカムも低回転よりになっています。

なので感覚的ですが現代の車は低速トルクがあり過ぎるのでターボラグが少なくなってます。その分昔のターボのような刺激がありません(確実に速いんですけどね)

カムの話しの例だとエボ3が256位が純正で社外が260とか265ですがエボ10ですと240とかのカムが入っており社外でようやく256とかです。

ターボは排気ガスを利用し空気を圧縮しエンジンに押し込みます。
排気ガスを一度扇風機のような羽に当てて回しその羽に軸を付けて吸気側に繋ぎそちらにも羽を付けます。すると排気ガスがある程度増えると羽の回転数が上がっていきそれに合わせて吸気側も回ります。
するとエンジンが要求する空気を超えて供給できるようになりそれに合わせた燃料を用意してやれば出力が上がります。

計算式はロス無視ですが
計算上の排気量=実際の排気量×(大気圧1×ブースト圧x)で計算できます。

例えば2000ccターボでブースト1kだと4000cc相当の空気を2000ccに押し込んでおり4000ccNAエンジン相当となります。
トルクがないのはここから来ているのもあり0以下(過給されてない状態)と0以上(過給されている状態)とではトルクに差がありすぎて低速トルクが(過給時に比べ)ないとなります。

昔のドッカンターボは排気側の羽が大きすぎてエンジンの排気量ではギリギリ回せず回転が増えて排気ガスが増えたときだけ回るという状態です。
この状態だと
わずかに過給される→わずかに排気ガスが増える→吸気側の羽も回って過給圧が急に上がる→排気ガスが更に増える→一気にブーストが上がる

という状態です。

ザックリまとめると現代の車は可変バルブタイミングで負圧領域のトルク上昇+ターボ小型化で立ち上がりが改善しているから低速トルクがあると言うことです。

エボ10ですが1500回転あればブースト1.5kかけられて1800回転もあれば最大ブーストの1.8kかけられます。可変バルブタイミングもなくカム山も比較的急なエボ3は2000回転以下は全くブーストがかからなかった上に2500回転で0.5kほどなのでこの差はかなり大きいです。

質問者からのお礼コメント

低回転寄りなカムのお話がとても参考になりました。ランエボ10のたとえも非常にわかりやすかったので選べせていただきました。ありがとうございました。

Answer 2

「ターボ車=低速トルクがない」ということしかわかりませんでした。

エンジンの圧縮比が低い為

NA・N-BOX
エンジン型式・ S07B
圧縮比・ 12.0


ターボ・N-BOX
エンジン型式・ S07B
圧縮比・ 9.8

Answer 3

ターボではない車のことをNA車と呼びますが、ターボ車とNA車の最大の違いはエンジンの圧縮比が違います。
圧縮比とはエンジンに入った空気をどれくらい圧縮するかということですが圧縮すればするほど爆発する力が強くなりますのでトルクがあると言うことになります。
この圧縮比がNA車の方が高く、ターボ車の場合はタービンが回ったときに圧縮比がNAと同等だと壊れてしまうため低くなっております。また、タービンは排気ガスで回すためエンジンからの排気ガスが一定量でないとタービンが回り始めません。これをターボラグといい、タービンが回り始めるまでの間はNA車と比べると圧縮比の低いトルクの無いエンジンとなります。

最近のターボが低速でトルクがある最大の理由は小型のタービンが主流になったからです。排気ガスをプロペラに当ててタービンを回すわけですが、単純に小さい方が少ない排気ガスで回り始めるためターボラグが少なくなります。

Answer 4

注射器で例えると、ターボ無しのエンジンは、注射器を引くと空気が入るのと同じで、ピストンが下がると空気と燃料が混ざった混合気がシリンダーに入り、それをピストンで圧縮して点火させ爆発力でピストンを押し下げる力が動力となる。

ターボエンジンは、排気ガスを利用する為、吸気側と排気側に羽の付いたタービンがある。
排気ガスでタービンを回す事で吸気側の羽も回り、無理やり空気をエンジン(シリンダー)に押し込む。
空気量が多いと燃やせる燃料も多く出来るのでパワーが出る。
だが、低い回転数だと排気ガス量が少なくタービンが回りにくい。
タービンが回りにくいという事は、吸気側でも空気を押し込む量が少なくなる。

今のタービンは、軸をオイルで浮かせて回すフローティング式のターボなので、少しの排気ガスでもタービンがよく回るので低回転でもターボが効くという事です。

ちなみにターボで押し込んでいるのは空気だけ。
空気だけを押し込んだ後に、押し込まれた空気に燃料を噴射させ、混合気としてシリンダーに送られています。

Answer 5

難しいことはおいておきますが、ターボチャージャーはエンジンから出た排気ガスを戻してタービンを回し、それで空気を吸い込んで、無理やりエンジンに詰め込んでパワーを出すんです。
そのため、エンジン回転が十分に上がっていないとタービンが回せなくて空気を押し込めないから、力が出せない、ということなんです。

最近の、と言いますが、ここ30年くらいはターボ車でも普通に使うのに困るほどスカスカにはなりません。
よほど吹かして、コンマ何秒を競うような世界の人か、漫画かゲームでも見た人の意見ですから、気にしなくていいですよ。

Answer 6

ターボとは排気ガスの力で、羽根を回し、吸気側のガソリンと空気の混合気をむりやり排気の力で押し込んで力を出す

だから排気ガスのでる力が強くなるエンジン回転がある程度回っていないと力が出ない

だからエンジンが低回転では力が出ない

トルクとは車輪を回す力

エンジンが低回転時の低速では車輪を回す力が弱い、ということ

最近のターボは羽根を小さくして、低回転の少ない排気ガスの力でもターボが回るように工夫したりしています