ダウンサイジングターボの熱効率とは？

質問

• ダウンサイジングターボとは、エンジンの出力を向上させるために気筒数を減らし、ターボチャージャーを搭載する技術です。
• ダウンサイジングターボエンジンは、高圧縮比のNAエンジンよりも熱効率が良いとされています。
• また、ダウンサイジングターボエンジンは、燃費の向上や排出ガスの削減などのメリットもあります。

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。