ターボチャージャーについて質問です。 排気の流れを使ってターボのプロペラを回しているので間違いないですか？ もしそうであれば

Question

NAよりターボ車のほうがマフラーを直管に近づけるほど加速は早くなるのでしょうか？
勉強中なため教えて頂けたらありがたいです。
よろしくお願いします。
ちなみに車はHA11Sのアルトワークスです。

Answer 1

tru********さんへ

基本線を書きますね d(^^)

>NAよりターボ車のほうが
>マフラーを直管に近づけるほど加速は早くなるのでしょうか？
はい、原理的にはそう成ります。その証拠に、昔の競技車では、排気管を横出しにして僅かでも排圧を下げようとした車も居た位、、、ですから。

良く「ターボは捨てちゃう排気エネルギーを回生してブースト圧獲得に回すので、ロスやマイナス要因が無くて良い。賢い策だ」という論陣を張る方が居ますが、、、
大間違いです d(-_-)

羽根より軽い排気で重金属の羽根車を回そうと言うのだから、排気抵抗が掛かって排圧が上がります。
燃焼室に居残ってしまう排気ガスが増えると言う事。
と言う事は、吸入新気が触れ合う・混じり合ってしまう高温の排ガスが多いのだから、熱膨張してしまう。
つまり、例え過給圧が掛かったとしても、大事な充填効率が稼げなく成る。
お解り頂けるでしょうか?
かつて、これで酷評された日本車が2車在ります。フェアレィディZとホンダのWingTurbo。d(^^;)
可変ノズルを絞る事で、部分負荷域に成ってもタービンを加速しようとしたのですが、絞った事で排圧が上がってしまった。。。(結果はヒョロヒョロヒョロ〜・・・と表現されて d(^^;)

クリーンを標榜する様に成ったディーゼルでは、VGベーンは必須装備に成ったりしましたが、ガソリンでは成功例と呼べる物が無い。のは、燃焼室に居残ってしまう排ガス量が増えちゃう事が(大)問題なのです。
ディーゼルの方は、NOx対策の為にEGRが不可欠(切り札的存在)なので、排圧が掛かって自己EGRが起こる事は、寧ろ好ましい。

と言う様な事情が在るので、そしてタービンでエネルギーを回収する分は静かに成る事が望めるので、Turboだったら排気抵抗低下を強く目指すのです。

Answer 2

はい、そうです。
触媒を外すと良いです。

Answer 3

簡単に言うと
あなたが『排気ガス』で、エンジンから『大気（外の空気）』というゴールへ向かって走っていくとします。
その通り道の途中に「ターボ（プロペラ）」という水車のようなものがあります。

ターボを勢いよく回すには、
・ターボを通り抜けた後の道（マフラー）が重要になります。
・曲がりくねった細い道だと、前に進めず渋滞してしまいます。
・せっかくの排気ガスの勢いがターボに100%伝わりません。
・逆に、マフラーを直管に近づける（＝真っ直ぐで太い道にする）

ターボを抜けた後の排気ガス（あなた）が抵抗なくスムーズにゴールへ駆け抜けることができます。

つまり、出口の渋滞（途中のエネルギーロス）が減ることで、ターボのプロペラがより効率よく、元気いっぱい回るようになり、結果としてパワーが出やすくなります。



少しだけ詳しく言うと
「NAとターボの違い」

ターボ
・排気ガスの勢いで風車（タービン）を回しています。
・この風車を効率よく回すための最大のコツは、
・「風車の入り口（エンジン側）と出口（マフラー側）の圧力差を大きくする」ことです。

NA車
・マフラーのパイプの太さや曲がり具合を緻密に計算して、
・排気ガスがスムーズに引っ張り出される力（脈動）を利用します。
・しかしターボ車の場合、排気ガスがタービンにぶつかってかき回された時点で、
・その脈動はなくなってしまいます。

ですので、ターボから後ろのマフラーは『いかに排気ガスにとって邪魔にならないか（抵抗をなくすか）』が勝負になります。
マフラーが真っ直ぐで太いほど、ターボを通り抜けたガスがスッと外へ抜けるため、タービンがストレスなく回り、鋭い加速に繋がるというわけです。


※大切なのはエンジンに～点火タイミングです。
↑
ECU、センサー、アクチエータ―、とターボの仕事の範囲を混同している
（ここで言うアクチエーターとはECUが駆動する全般）


※また空気には粘性があり無駄に～負圧域のトルクが下がり過給時のパワーが上がる
↑
ターボ車において、タービンより後ろのマフラーは、NA車のような『排気脈動による掃気効果』を期待する場所ではない。
タービン自体が巨大な抵抗として既に存在しているから。
タービンを通過した後の排気ガスは、プロペラによってズタズタに切り刻まれ、排気脈動はない。

むしろ、タービン出口をいかに『大気開放』に近づけ、タービン前後の圧力差を広げるかが、ターボチャージャーを効率よく、かつ速く過給させるためのキモ

Answer 4

排圧は下がるので沢山空気は入るようになりますね。ただいくら空気だけ増やしても馬力は上がりません。
大切なのはエンジンに入る空気とガソリンの比率と点火タイミングです。

また空気には粘性があり無駄に太くすると勢いがなくなってしまうので適度なタメと抜けの両立が良い。ターボの場合は抜けを過度に良くすると負圧域のトルクが下がり過給時のパワーが上がる

Answer 5

ターボチャージャーは、排気ガスの熱エネルギー（エンタルピー）を利用してタービンを回しています。
(もちろん排気ガスの圧力もありますが）
熱力学的には断熱圧縮・断熱膨張を含むブレイトンサイクルとなります。

排気ガスはターボによってエネルギーを奪われることで圧力が下がって膨張しますので、NAエンジン車よりも太いマフラーが必要になります。
また、圧力が低いということは排気管の曲がりによる管路抵抗を受けやすいので、なるべく直線的なレイアウトのほうが良いです。