ターボチャージャーは、政府の燃費要件の高まりもあって、自動車業界の新車で普及しつつあります。ターボチャージャーは、より小さなエンジンがより大きな自然吸気エンジンのパワーをもたらすことを可能にします。保守的な運転条件下で燃費を犠牲にすることなくこれを行います。
ただし、ターボチャージャー付きエンジンが活発に駆動されたり、重い負荷を牽引したりする場合は、燃料効率の向上を期待しないでください。ターボがブースト（PSIの増加）を生み出す場合、エンジンは部分的なスロットルと低いrpm（1分あたりの回転数、エンジン速度の測定値）で動作するよりもはるかに多くの燃料を必要とします。
たまに少し楽しみながら高速道路で30mpg以上を取得すると、ターボチャージャー付きの4気筒エンジンが特定の自動車セグメントで人気になります。ターボサイズは、ターボのスプールを開始するために必要なrpmであるエンジンのブーストしきい値を決定します。大型ターボチャージャーは、より高いブーストしきい値を提供し、より多くのパワーを生み出すことができます。対照的に、小型のターボチャージャーはブーストしきい値が低くなりますが、それほど多くの馬力とトルクを生成しません。ターボのサイズを大きくすると、エンジンにより多くのストレスをかけ、場合によってはその寿命を短くすることを犠牲にして、出力を増やすことができます。
ターボチャージャーは、排気ガスを使用して、エンジンに空気を吸い込む2番目のタービンに取り付けられたタービンを回転させることによって機能します。ターボチャージャーは、電気ではなく排気で作動する空気圧縮機と考えてください。ブーストを行うとき、ターボはエンジン内部のPSIを大気圧よりも高い圧力まで上げることができます。ターボは、スロットル位置とエンジン回転数の両方に影響を与えるブーストしきい値を超えるのに十分な排気ガスを必要とします。
高温の排気ガスがターボを加熱し、吸気温度を上昇させます。熱風は冷気よりも密度が低く、酸素が少ないため、エンジン性能が低下します。空気がエンジンに入る前に、空気はインタークーラーを通過して吸気温度を下げます。インタークーラーは、信頼性が高く安価であるため、主に空冷を利用します。一部の高性能で限られたスペースのアプリケーションでは、ターボ応答性の向上とコンパクトな設置面積により、空対水インタークーラーが優れています。
6つの主要なターボチャージャーの設計があり、すべてに長所と短所があります。ツインターボエンジンは、追加の複雑さと費用を犠牲にして、シングルターボエンジンよりも広いパワーバンドを提供できます。ターボチャージャーは高価であり、より複雑な設計では、故障した場合に数千ドルの修理費が発生する可能性があります。
シングルターボ –すべての排気ポートがエンジンの片側にあるため、単一のターボセットアップがインラインエンジンで最も一般的に見られます。大型のシングルターボは、ツインターボのセットアップを超えない場合でも、同じくらいのブーストを行うことができます。最大出力のトレードオフは、ブーストしきい値が高く、出力帯域が狭くなることです。
ツインターボ –ツインターボは通常、排気ポートの2つのバンクを備えたVエンジンに搭載されています。ほとんどの場合、ターボは、ホットVレイアウトを利用するエンジンを除いて、エンジンベイの両側に配置され、ターボをエンジンバレーに配置します。 2つのターボを使用すると、より小さなタービンを使用できます。これにより、出力帯域が広がり、ブーストしきい値が低くなるため、ローエンドトルクが向上します。
ツインスクロールターボ –ターボへの2つの別々の排気経路を使用することにより、バルブのオーバーラップによる負圧の影響により、パフォーマンスの低下が少なくなります。連続して点火しないシリンダーをペアリングすると、排気ガス速度の干渉を排除するのに役立ちます。シングルスクロールターボと比較して、パフォーマンスが向上します。当初ツインスクロールターボで設計されていなかったエンジンでも、互換性のある新しいエキゾーストマニホールドが必要になります。
可変ツインスクロールターボ –可変ツインスクロールターボは、2つ目のタービンを追加することにより、ツインスクロールターボのパフォーマンスの向上に基づいて構築されます。タービンは独立して作動し、排気速度を最大化するか、同時に最大出力を生成することができます。スロットル位置が特定のポイントに達すると、両方のタービンはより高いエンジン回転数で動作します。可変ツインスクロールターボチャージャーは、小型ターボと大型ターボの利点を組み合わせながら、欠点を排除します。
可変ジオメトリターボ –タービンの周りに調整可能なベーンを追加すると、可変ジオメトリターボが広い出力帯域を提供できるようになります。ベーンはエンジン回転数が低い間はほとんど閉じているため、ターボはすばやくスプールされます。ベーンは高いエンジン回転数で開き、エンジンのレッドラインでのパフォーマンスの低下を引き起こす制限を軽減します。可変ジオメトリターボは、複雑さを増すことを犠牲にして卓越したパフォーマンスを提供し、より多くの障害点を生み出します。
電気ターボ –高いブーストしきい値なしで大きなターボブーストが必要ですか？電動アシストターボは、タービンを回転させるのに役立ちます。これは、エンジンが低rpmで動作し、ターボを効果的に回転させるのに十分な排気ガスを生成しない場合に行われます。追加のバッテリーを備えた電気モーターが必要なため、Eターボは複雑さと重量を追加します。
一部のターボは電気のみで作動しますが、まだ開発の初期段階にあり、排気ガスを動力源とするターボの出力に匹敵することはできません。電気ターボに電力を供給するために必要なバッテリーは重要であり、車に重量と複雑さを追加します。メーカーは小型の電動ターボを使用して、大型の排気ガスターボのブーストしきい値を下げるのに役立てています。
適切なメンテナンスと良好な運転習慣があれば、ターボチャージャー付きエンジンは、自然吸気エンジンと比較して、信頼性に大きな懸念を抱くことはありません。ターボチャージャー付きエンジンでは、ターボがエンジンベイに余分な熱を加えるため、頻繁なオイル交換が指数関数的に重要になります。オイルが推奨される交換間隔を過ぎていると、スラッジが蓄積し、ターボに供給するオイル通路を塞ぐ可能性があります。
ターボがエンジンオイルによって適切に潤滑および冷却されていないとします。その場合、損傷を引き起こし、エンジン全体を破壊する可能性のある壊滅的な障害につながる可能性があります。その結果、それは効果的に車を合計したままにすることができます。ターボチャージャー付きエンジンを幸せで健康に保つには、いくつかの要件があります。
低オクタン価ガスを使用しないでください – 91または93オクタンのプレミアムガスは、87オクタンの通常のガスよりもエンジンノッキングに対する耐性が高くなります。ターボチャージャー付きエンジンは、自然吸気エンジンよりも多くの熱と圧力を生成し、爆発しやすくなります。ガスの早期着火、または爆発は、大きな問題を引き起こす可能性があります。深刻で長期にわたる場合、エンジンを効果的に破壊する可能性があります。ただし、一部のターボエンジンは、低オクタン価の燃料で動作できます。車に燃料を補給する場合は、必ずメーカーの推奨事項に注意してください。
爆発は、シリンダーが燃焼サイクルの圧縮行程にあり、まだ上死点に達していないときに発生します。デトネーションの問題は、燃料の燃焼が圧縮行程と戦い、燃焼行程を通じてエンジンに動力を供給するのではなく、エンジンの回転アセンブリに反対の力を加えることです。
冷たいオイルでブーストしないでください –コールドオイルはホットオイルよりも濃く、エンジンに余分なストレスを与えます。エンジン温度ゲージに頼らないでください。これは、オイルではなく冷却水温度を測定するためです。車がオイル温度ゲージを使用していない場合は、安全にプレイし、エンジン冷却水が作動温度に達してから一定時間待つことをお勧めします。
低回転でアクセルを床に置かないでください –これは主にマニュアルトランスミッションにのみ適用されます。これは、ほとんどの自動車両がトランスミッションをより低いギアにシフトダウンさせるためです。最も高いギアで車を加速するには、範囲内のより低いギアにシフトダウンする場合と比較して、全開スロットルの下でターボをより長くスプールしたままにする必要があります。ターボが最大ブーストでスプールされたままでいる時間が長いほど、より多くの熱が発生します。これが発生すると、ワイヤーハーネスからオイルに至るまでのエンジンコンポーネントの寿命が短くなる可能性があります。
エンジンを停止する前にターボをスプールしないでください –エンジンを激しく運転したり、停止する前にエンジンを回転させたりすることはお勧めできません。これは、エンジンがターボチャージャー付きであるかどうかに関係なく当てはまります。ホットターボはオイルコークス化に特に効果的であり、エンジンが停止する前に冷却する必要があります。一部の車はターボタイマーを使用しており、イグニッションからキーを取り外した後、エンジンを数分間作動させ続けることができます。ターボを冷却する別の方法は、エンジンを運転し続ける必要なしにオイルまたはクーラントを循環させ続ける電動ポンプです。
ターボチャージャーは、エンジンにパワーと効率を追加するのに効果的ですが、複雑さも追加します。ターボチャージャー付きエンジンが正しい選択であるかどうかを決定するときは、長所と短所を比較検討することが不可欠です。ターボは、パフォーマンスを重視するドライバーに最適です。また、日常の運転条件下で燃費を大幅に犠牲にしたくないドライバーにも最適です。
出力の改善 –ターボチャージャーはエンジンに追加のパワーを追加し、より小さなエンジンがより大きな排気量のエンジンのパワー出力と一致することを可能にします。ターボサイズを大きくすると、パワーが追加され、ブーストしきい値が上がり、パワーバンドが効果的に狭くなります。
燃費の向上 –ターボチャージャーは、より小さな排気量のエンジンが適切な出力を生成できるようにすることで、燃料経済性を向上させることができます。自然吸気エンジンにターボを追加するときに、ガロンあたり多くの余分なマイルが表示されることを期待しないでください。自然吸気の2.0リッター4気筒エンジンは、ターボチャージャー付きの2.0リッター4気筒エンジンよりも燃費が良くなるでしょう。しかし、それは本質的にリンゴとオレンジを比較します。
スロットルレスポンスの低下 –ターボチャージャーは、ブーストしきい値およびターボラグとして知られるスロットル応答の低下に悩まされています。ブーストしきい値は、エンジンがターボチャージャーをスプールするために必要な最小rpmです。ターボラグは、エンジン回転数がブーストしきい値を超えたときにスロットルボディにつながるエアダクトを加圧するのにかかる時間です。
エンジンの複雑さの増加 –ターボチャージャー付きエンジンは、自然吸気エンジンと比較して余分な部品を使用します。ターボ、インタークーラー、ブローオフバルブ、ブーストホースは、エンジンをターボチャージャーするために必要な部品のほんの一部です。これらの追加部品は、窮屈なエンジンベイを少し閉所恐怖症にし、一部の修理に伴う複雑さのレベルを上げる可能性があります。
修理費用が高い –ターボチャージャーは安くはなく、1,000ドル以上かかることも珍しくありません。ターボが故障すると、金属片がエンジンに送られ、完全な再構築または交換が必要になる可能性があります。破壊されたエンジンは修理に数千ドルの費用がかかり、車の価値を超えることもあります。
変更された排気音 –ターボチャージャーは、排気ガスの流れを妨害し、排気音を変化させます。ポルシェ911GT3とポルシェ911ターボのエキゾーストノートを比較することは、最も注目すべきエキゾースト比較の1つです。はい、誘導ノイズは、ミュートされた排気音とのトレードオフをもたらします。しかし、rpm範囲の高い自然吸気エンジンの叫び声に勝るものはありません。