ダインサイジングターボの熱効率

質問

実際のところダウンサイジングターボって本当に熱効率がいいのでしょうか？
実際には高圧縮のNAのほうがよさそうな気がするのですが。
実際にゴルフのTSIでも35-6％ですがマツダのSKY-Gやフィットのミラーサイクルは39％近いです。

そもそもガソリンターボってノッキングさせないために冷やさなければいけないので、せっかく圧縮したエネルギーを捨ててしまいます。ターボが排気に捨てているエネルギーを回収しているといいますが、NAで高膨張比にして初めから捨てなきゃいいだけの話です。
ダウンサイジングターボだと気筒数を減らせて冷却損失を下げられるとか、回転部品を小さくできて回転ますを減らせるメリットくらいではないかと思うのですが。
つまり気筒数を減らせるくらいでないとダウンサイジングターボの効果ってないと思うのですが。1.2lとかのTSIエンジンを躍起に作るのは、その排気量に収めれば欧州で税金とか保険が安いからというだけですよね。

ところが最近トヨタがダウンサイジングターボでHVを作るというからよくわからなくなっています。

回答No.15

evian32 · ベストアンサー

No4です。
ようやく、質問者様が言わんとしていることが解ってきました。

現代のターボエンジンと言うのは、高効率NAエンジンのドライバビリティーで不足する領域をターボ加給で補うもので、いわば、モーターアシストのHVと似通ったコンセプトであると言えます。
実際のところ、ターボ加給も常時行なっている訳ではなく、加速時等、負荷のかかる時にのみ加給圧がかかるように制御されています。（モーターアシストと同じですね）

VWのTSiは更に低回転時のターボ加給の不足をメカニカルロスの大きいスーパーチャージャーで補う手法ですから、効率面では疑わしいところもありますが・・・。

そういう意味では、効率（燃費）重視のHV車にターボは必要ないですね。

想像するに、ダウンサイジングターボHVは、ドライバビリティーを重視する欧州向けの戦略でしょう。
どちらかと言うと燃費効率よりも、Co2削減を目的にしたダウンサイジング（小排気量化）ですね。

クーパーSに乗っておられるのならよくお分かりだと思いますが、R56系のターボエンジンはスポーツエンジンに近いエンジンです、私もそのエンジンベースでチューンされたJCWに乗っていますが、市街地走行で13km/L、高速巡航なら19km/Lで走ってしまいます（サーキット用のハイグリップタイヤを履いていても）。
この辺りの考え方が、日本と欧州の文化の差ではないかと・・・。
マツダも欧州寄りな開発コンセプトですね。

お礼

ご回答ありがとうございます。

＞想像するに、ダウンサイジングターボHVは、ドライバビリティーを重視する欧州向けの戦略でしょう。

トヨタの意図がわかってきました。要は「電池切れでモーターアシストできない領域においてドライバビリティをあげたい」と言う事ですね。

又はHVのエンジンはモーターアシストの分だけ小さく済ませていますが、電池切れが起こる状況下ではそれはできず、結局普通のエンジンを積まざるを得ません。そういう状況下で(フォードの)6気筒になってしまうエンジンを4気筒にするとかぐらいですね(つまりレクサスLS600hにダウンサイジングターボということか。燃費気にする人の車じゃないと思いますが)。

正直、電池切れが頻発する状況でHVにしても仕方ないような気もしますが。そもそも電池切れが頻発するのは山脈越えとか超高速クルーズだと思いますので、山脈越えならPHEVにして大容量バッテリーで下りの回生を増強すべきだし、アウトバーンの長距離超高速クルーズにHVのモーターアシストは不要です。やっぱりよくわからないですね。

MINのターボはどっかんなのでそんなに低いところから利くわけではありませんが、JCWは速そうですね。そのままレースに出られる車ですから。

補足

つまりHVのダウンサイジングターボってHVをベースにしてドライバビリティをあげようと考えたのでしょうが、ダウンサイジングターボをベースにHV化するメリットを考えれば、そんな価値がないことは一目瞭然で、なんか馬鹿馬鹿しいことを言っていますね。

2倍、3倍過給とかが当たり前のディーゼルHVの場合には過給圧が上がらない低回転域のレスポンスを補ったり、そもそも低負荷域はEVにしてエンジンを止めてしまえば排ガス対策になるので非常に相性はいいと思いますが。

そういえばJCWってそのままレースに出られるくらい速いけれど、レースに出るならクラッチくらいは強化してるんでしょうね。クーパーSをそのままパワーを上げただけなので、うかつに踏むとクラッチが一番先にやられると聞いたことがあります。

回答No.4

evian32

単純に、1.6Lターボで2.5LNA並みのトルクを得ることが出来ます。
乱暴な言い方をすると、1.6Lの容積に2.5L並みの酸素を詰め込んで適切な燃料を噴射することで同様の出力が得られるということです。
ただ、これは直噴の技術が無いと実現出来ません。
混合気を2.5L分詰め込むのであれば、燃料も2.5L分必要になってしまうので意味が無いに等しいってことですね。（一昔前のターボがこれですね）

＞そもそもガソリンターボってノッキングさせないために冷やさなければいけないので、
＞せっかく圧縮したエネルギーを捨ててしまいます。
これも直噴にすることで気筒内を直接燃料で冷却できます。

＞NAで高膨張比にして初めから捨てなきゃいいだけの話です。
確かに、この考えをベースに開発されたのがスカイアクティブエンジンですが、可変バルブタイミング等でコントロールするにしても圧縮比を高めるには限界があります。
又、理論的にロングストローク化にも限界があります。
過給器を使うことによって、比較的容易に出力（効率）のコントロールが出来るという訳です。

レシプロの場合、理論上１気筒あたり500ccの容積がベストな効率だと言われています。
最新のBMWエンジンでは500ccをモジュラー化して1.5L３気筒直噴ターボを量産しています。
そのエンジンを搭載した車に試乗したことがありますが、1,500回転程度でMAXトルクを発生し、6,000回転程度まで、ほぼフラットなトルクカーブを維持し、レブリミットまでトルクの落ち込みを感じません。
又、アイドリングより少し上あたりから十分なトルクが出ているので2,000回転以下でシフトアップしても全くストレスを感じないエンジンでした。（まるで大排気量車のようなフィーリングです）

その同じ1.5LエンジンがBMWi8に搭載されて居ますが、出力が250馬力程度までチューニングされて量産されるようです。（後輪をエンジンで駆動し、前輪をモーターで駆動）

要は、同じエンジンブロックを使ってバリエーションの豊富なエンジンが作れるというのも、一つの利点だと言えないでしょうか。

お礼

ご回答ありがとうございます。

そもそもSKY-Gの圧縮比14というのは、ノーマルエンジンの圧縮比を10:1とすると、つまり1400ccNAのシリンダを1000ターボ(1.4倍過給)として働かせるようなものです。
単純に1000ccエンジンのシリンダ容積を1.4倍にするのとターボをつけるのとどっちが安いか、熱効率がいいか、という議論です。

圧縮比10:1の1.4倍過給というのは吸気の実効圧縮比14、実効膨張比は10で4だけ膨張比が少ないけれど、4のうちターボで半分くらいはエネルギーを回収してる。
でも、そんなややこしいことをするくらいならはなから圧縮比も膨張費も14:1にしとけばすむことでしょ？
シリンダが小さくなって摩擦減といいますが、ターボのせいで摩擦や排気抵抗増です。

ディーゼルみたいに2倍以上の過給なら別ですが、所詮1.5倍程度のケチな過給しかしないダウンサイジングターボについては、気筒数を減らすダウンサイジングはともかく、気筒容積を減らすダウンサイジングはメリットが薄いと思うしだいです。だからおっしゃるように500ccでモジュラー化して気筒数を減らすダウンサイジングは王道です。

回答No.3

gajin38

熱効率は分かりませんが

排気量を小さくして小さいタービンで低回転でのトルク不足を補うことができれば
高回転まで回さなくても必要なパワーが得られて

小排気量でエンジン回転を低くすればガソリン消費量が少なくなるとゆうことでしょう。

小さいタービンで過給圧を高くしなければ冷やすために燃料を増量しなくてもよいのでは・・・

NAの高回転で出るパワーを低回転で出せるロープレッシャーターボのほうが
乗りやすく低燃費にできるとゆうことでしょう。

＞その排気量に収めれば欧州で税金とか保険が安いからというだけですよね。

それだけのことでVWはそんなことをしませんよ。

お礼

ご回答ありがとうございます。

＞NAの高回転で出るパワーを低回転で出せるロープレッシャーターボのほうが乗りやすく低燃費にできるとゆうことでしょう。

みなさんNAとターボを同じ排気量で比較されているのに疑問を覚えます。そもそも1200ccエンジンにターボをつけると1800ccエンジンと値段は変わらないかそれ以上になるのに。

1200ターボの1.5倍過給でも1800NAでも吸気量は同じだし、同じ回転数で同じパワーが出ます。ターボラグがないだけ低回転から乗りやすく燃費に寄与すると思いますよ。

回答No.2

rgm79quel

ダウンサイジングターボは高出力を狙う物ではないので
高圧縮でローブーストです。

３．０Ｌ／Ｖ６よりも
２．０Ｌ／直４＋ターボの方がメリットが大きいという流れです。

それと
高圧縮ＮＡエンジンもノッキングを防ぐ（冷却などの）手立てが必須ですから
ＮＡがいいとも言い切れません。
ＮＡの場合、インタークーラーも非現実的ですので
この点ターボ車にアドバンテージがあります。

お礼

ご回答ありがとうございます。

おっしゃるとおり気筒数を減らすダウンサイジングは効率については有効です。でもTSIとか4気筒ですよね。

回答No.1

noname#204955

過給機の重さとの兼ね合いもありますが
エンジンサイズが小さくなるので、重量が軽くできるメリットがあります

圧縮比は高いほうが効率はいいですが、
最近のダウンサイジングターボはそれも設計に入れていると思います

なるべく高圧縮比で過給する

お礼

ご回答ありがとうございます。小さくなる分ターボやコンプレッサのユニットだけで20kgは重くなると思いますよ。
それに高圧縮で過給すると言ってもせいぜい圧縮比は10くらいですよね。