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ターボのブースト圧とタービンの回転について

ターボ車にOBD2ポート接続のブースト計を取り付けてブースト圧を見ています。 巡航中にアクセルペダルを少し踏み増してブースト圧が1kg程度まであがります。 さらにアクセルペダルを踏み増して加速するときはブースト圧がある程度かかった状態ですが、アクセルペダルを踏み増さずにアクセル開度を維持したり、ほんの少しアクセルを戻した場合は、ブースト圧がストンと0kgまで落ちます。 アクセルペダルを完全にもどしたわけではありませんので、ブースト圧1kgがかかっているときほどではありませんが車は加速し続けます。 このとき、ブースト圧0kgならエンジンはNAとほとんど同じ状態と想像しますが、タービンの回転(数)はどうなっているのでしょうか? タービンは惰性で(ブースト圧1kgの時と同じ程度の回転数で)回り続けているけれど、ディバーターバルブ(など)がブーストを抜いている状態が継続されてブースト圧が0kgに落ちたままと思えばよいでしょうか。 また、ブースト圧がある程度かかった後のタービンの回転数がそう簡単に落ちずに回り続けているとすると、その後、エンジンをさほど回さなかったとしてどのくらいのペースでタービンの回転数が落ちていくものでしょうか?

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  • 回答No.5
  • evian32
  • ベストアンサー率26% (171/642)

No1です。 >タービン回転数とブースト圧は比例しないのでしょうか? >1kg程度の圧がかかった直後、ほんの少しアクセルを戻したくらいなら >排気圧が0ということはなさそうに思うのですが >ブースト圧がかからなくなるほどタービンに回転が落ちるものなのでしょうか。 普通に考えたらおっしゃる通りタービン回転数とブースト圧は比例します。 ただ、そのままではエンジンが壊れてしまうのでECUによる加給圧コントローラでアクチュエーターを制御して排気圧をバイパスしてコントロールしています。 車によって違うとは思うのですが、アクセルをパーシャルまたはオフにした場合、加給する必要が無いためECU側で排気圧をバイパスして加給をゼロにしている可能性があります。 簡単に言うと、単純な構造ではエンジン回転数が上がって排気圧が上がると当然タービンの回転数が上がり、ブースト圧もアップしますが、それではエンジンが持ちませんし、燃費も悪くなるため、ECUでブースト圧をコントロールしています。それ故に複雑怪奇な現象に見えると言うことです。 ターボ加給そのものの原理は非常に簡単明瞭な機構です。

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質問者からのお礼

再度ご回答くださりありがとうございます。 排圧を抜く機構は、アクセル全開維持など、このままではどんどん ブースト圧がかかりすぎて困るときにだけ使われるのかと思っていました。 燃費のことなどを考えると、アクセルをゆるめた段階で「加圧不要」と判断して 積極的に排圧を抜いててもおかしくありませんね。 大変参考になりました。ありがとうございます。

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その他の回答 (8)

  • 回答No.9
  • asoc
  • ベストアンサー率47% (28/59)

> ブースト圧が0ピッタリというのはなにか特殊な状態なのでしょうか? そうですね。かなり特殊な状況だと思います。 自然吸気状態だと常に負圧ですし、ターボ全開だと1?(私の車だと90kPa)になります。 ブースト圧がゼロと言う事は、タービンにより適度に吸気が加圧され、エンジンの容量と、エンジンに送られる空気量が等しい状態が維持されなければなりません。 私は他車が後ろにいない時は、なるべくゼロ以下で走るようにしています。ゼロ以下を維持して走行すると燃費がいいらしいです。

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NAだと0にはならないのですね。 > エンジンの容量と、エンジンに送られる空気量が等しい状態 エンジンが吸うわけでもなく、タービンが押し込むわけでもなく、 という状態のようですね。 大変参考になりましたありがとうございます。

  • 回答No.8
  • asoc
  • ベストアンサー率47% (28/59)

私もターボ車に乗っていて、ブースト計を使ってますが、 街中をちんたら走っているぶんには、けっこう、ターボって効いてませんよね。 せいぜい、負圧からゼロの間くらいをふらふらと。 まあ、ターボ圧が0(負圧ではない)ならそれなりに効いているわけですが。 で、私なりに、以下の結論となりました。 スロットル開度(アクセルの踏み具合)が半分になると・・・ ->エンジンに送られる空気の量が半分になる ->燃焼ガスも半分になる ->タービンを回す力も半分になる ->自然吸気エンジンとたいして変わらなくなる ->ターボ圧が0(又は負圧)になる 同じスロットル開度でも、車が巡航速度に入ると・・・ ->少ない燃料で車速を維持できるようになる ->燃焼ガスが減る ->タービンを回す力も減る ->以下、同文 瞬間燃費計が付いている車に乗るとわかりますが、アクセルのちょっとした踏み具合で燃費は大きく変わる、つまり、燃焼ガスの量も大きく変わります。当然タービンを回す力も大きく変わると考えられます。しかし、エンジンの回転数に着目するとあまり変わっていないので、「排気の量もそれほど変わらないのでは?」と勘違いしてしまいます。そのあたりが、「直感的に飲み込めない」部分かもしれませんね。 あと、ブースト計(圧力計)は、おそらくスロットルよりも後にあるので、タービンの動きよりもスロットルの動きに敏感に反応すると考えられます。 と、持論を書きましたが、自動車工学の教育を受けた事はありませんので、うそが含まれているかもしれません。ご了承ください。

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ご回答ありがとうございます。 これまで20年弱、NAのMT車に乗っていて、ここ一年でターボ車に乗り換えたのですが、 買い換えるときも乗り始めてからもあまりターボということを意識したことがありませ んでした。 (ドッカンターボでもなく、想像していたほどターボラグもなく、NAのフィーリングに 近かったです。) ところが最近になってブースト計をつけてみたところ、タービンが回転して圧をかける という単純な原理の割にはブースト計の針がビュンビュンと上下し、かなり非線形な 感じだったのでターボの制御に興味がわいてきていろいろと調べ始めたところでした。 おっしゃるとおり、街中を走っているときや、高速道路でも一定速度で巡航していると ほとんどブーストかかっていませんね。 > 瞬間燃費計 はい、ついています。 最近はブースト計にばかり目がいっていましたので、(脇見運転にならない程度に) 今後は見比べてみたいと思います。 一点、あらたな疑問がありますが、ブースト圧が0ピッタリというのはなにか特殊な 状態なのでしょうか?

  • 回答No.7

#3です、 >、バックタービンのような状態でタービンの回転数にブレーキがかかる 要因がなにかあるのでしょうか。 その通りです。 加給時に、サージ側(タービン~インテークバルブ)に、1Kかかっているとします、 その1Kは排気圧で作り出されています。 アクセルを抜いて、パーシャル状態(無負荷)にします、 1Kかかっているサージ側が抵抗となり、タービンは減速します。 加圧(ブースト)は、タービン側から見た場合、大きな抵抗ですから、 急速に減速します。 ブースト圧そのものが、タービンにブレーキをかける抵抗そのものです。

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ご回答ありがとうございます。 No.5さんのご回答「積極的に排圧を抜いている」という可能性や、 No.7さんの「ブースト圧自体がタービンにブレーキをかける抵抗である」 というご説明でだいぶ理解が深まりました。 ありがとうございます。

  • 回答No.6

>直前まで1kg程度加給できていて、完全なアクセルオフというほど >急激にアクセルを戻したのではなくても無加給状態になるほど >タービンの回転数は落ちる、ということでしょうか。 ターボチャージャーの歴史は、 まさにこの部分のアクセルに敏感に 加給圧をコントロールするにはどうすればいいかの歴史でして 昔はすぐに回転数が落なくてタイムラグが生じていました 今はほとんどそのラグが感じられない位にレスポンスが良くなっています。 >「一定の回転数を保っている」状態なら、低いなりにもブースト圧を >かけ続けていられるきがするのですが、ブースト計の針が負圧側までさがるほど >タービンの回転数が落ちたところで一定の回転数を保っているということでしょうか。 タービンは、排気側の空気の流れに影響されますので 排気と吸気の圧力の差が生じた場合はありえます。 ブースト圧というのは、NA状態での空気の流れよりも 加圧された状態を指しますからアクセルオフで排気の量が下がり 空気の吸入量が勝る場合には、負の状態が発生します。

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ご回答ありがとうございます。 ターボラグに悩まされていたということから考えると、 私の想像よりも簡単にタービンの回転は落ちるということですね。

  • 回答No.4

タービンの回転数はその直径と材質、流入経路によって決まるので一様に決まった回転数とは限らないです。 そしてターボの回転は加速のためにアクセルを踏み込んだ時にだけ増して、保持した時には、一定の回転数を保って無加給状態になり、ブースト圧がゼロになります。 加給圧がゼロの状態のタービンの回転数はタービンに吹き付けられる排気ガス量に比例してその回転数が保たれ、アクセルが踏み込まれてタービンに吹き付けられる排気ガスが増え出すと、その量の変化によって、回転数が上がりブースト圧が変化します。

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ご回答ありがとうございます。 # 複数の方にいっぺんにお返事する関係で重複がありますが、 # ご勘弁くださいませ。 > そしてターボの回転は加速のためにアクセルを踏み込んだ時にだけ増して、 > 保持した時には、一定の回転数を保って無加給状態になり、ブースト圧がゼロになります。 後半の部分、「一定の回転数を保って無加給状態になる」 というところが、まさに直感的に飲み込めない部分です。 直前まで1kg程度加給できていて、完全なアクセルオフというほど 急激にアクセルを戻したのではなくても無加給状態になるほど タービンの回転数は落ちる、ということでしょうか。 「一定の回転数を保っている」状態なら、低いなりにもブースト圧を かけ続けていられるきがするのですが、ブースト計の針が負圧側までさがるほど タービンの回転数が落ちたところで一定の回転数を保っているということでしょうか。

  • 回答No.3

>このとき、ブースト圧0kgならエンジンはNAとほとんど同じ状態と想像しますが、   ほぼその通りです。 >タービンの回転(数)はどうなっているのでしょうか?   排気の流速に応じて回っています、サージ側に加圧出来る程は、回っていないだけです。 >タービンは惰性で(ブースト圧1kgの時と同じ程度の回転数で)回り続けているけれど、ディバーターバルブ(など)がブーストを抜いている状態が継続されてブースト圧が0kgに落ちたままと思えばよいでしょうか。   これは違います、   この状態の時、タービンは加圧出来る状態の仕事量はありません、   加圧状態を、機械的に抜いている状態とわ違います。 >また、ブースト圧がある程度かかった後のタービンの回転数がそう簡単に落ちずに回り続けているとすると、その後、エンジンをさほど回さなかったとしてどのくらいのペースでタービンの回転数が落ちていくものでしょうか?   排気の流速に順じます。

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質問者からのお礼

ご回答ありがとうございます。 # 複数の方にいっぺんにお返事する関係で重複がありますが、 # ご勘弁くださいませ。 DVで圧を抜いているわけではないとすると、ほんの少しアクセルを戻して 排圧が減っただけでブーストがかからなくなる回転数までタービンの 回転が落ちるという理解でよいでしょうか。 ただ、そこまで敏感にタービンの回転数が変化(落ちる)し、かつ、ブースト圧も 1kgからNAのような状態まで一気に抜けるというのが直感的に飲み込めませんでした。 少しのアクセルオフならタービンがある程度回転数を保って回り続けて 1kgとはいわなくても0.1kgなり0.2kgくらいは圧がかかってても良さそうな 気がして、、、。(DVで抜いていないなら) それとも、タービンの回転数と圧はリニアな関係じゃなく、 ある回転数を下回ると一気に圧がかからなくなるものなのでしょうか。 排圧が下がっただけだとそれほど急激にタービンの回転数が落ちる気がしない のですが、その感覚が間違っていますでしょうか? もしくは、バックタービンのような状態でタービンの回転数にブレーキがかかる 要因がなにかあるのでしょうか。

  • 回答No.2

>ブースト圧がストンと0kgまで落ちます。 う~ん もしも走行中にスロットルオフで負圧がゼロであれば ピストンに穴が空いている事になるので 実際はゼロではなくマイナスですよね? でなければディバーターバルブがぴくりとも作動しませんから。 さて、これはサージの圧を見ているだけなので タービンの中の圧ではありません。 タービンは排気される排ガスの容積分だけ回転しています。 でなければ全く排気できずエンジン回転がその瞬間に停止してしまいますよね。 オフ時、 タービンは普通に回っています。 最も勘違いなさっている部分は ・ブースト圧はタービン内の圧ではなく、サージの圧だという点 です。

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質問者からのお礼

ご回答ありがとうございます。 # 複数の方にいっぺんにお返事する関係で重複がありますが、 # ご勘弁くださいませ。 > 実際はゼロではなくマイナスですよね? あ、はい、正確には0kgではなくマイナス側まで戻っていたかと思います。 おっしゃるとおり、サージ圧というのが理解できておりません。 タービンは回転し続けているけど(タービンの回転数がごくわずかに落ちただけで)1kgから 一気に圧がかかっていない状態まで下がってしまうのでしょうか。

  • 回答No.1
  • evian32
  • ベストアンサー率26% (171/642)

タービン回転数は排気圧に比例します(飽和点までですが) イメージとしては、エンジンの回転数を上下させれば、タービンの回転数もそれに同調します。 タービン回転数を故意に落とすと排気の妨げとなってしまいます。

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質問者からのお礼

ご回答ありがとうございます。 # 複数の方にいっぺんにお返事する関係で重複がありますが、 # ご勘弁くださいませ。 タービン回転数とブースト圧は比例しないのでしょうか? 1kg程度の圧がかかった直後、ほんの少しアクセルを戻したくらいなら 排気圧が0ということはなさそうに思うのですが、 ブースト圧がかからなくなるほどタービンに回転が落ちるものなのでしょうか。

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