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ウエストゲートってどんなもの?

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ウエストゲートとは、正確にはウェイストゲートバルブ(wastegate valve)ターボチャージャーエンジンブースト圧が上がり過ぎないように、排気ガスをバイパスするためのバルブ(ゲート)のことです。これによってエンジンやターボチャージャーを破損から守ることができます。
ターボチャージャーでは、排気ガスの排圧を利用してタービンを回し、コンプレッサーで吸気を圧縮するという構造になっています。つまり、排圧が増えると、吸気のブースト圧力も上がってしまうのですが、タービンには回転に上限があります。タービンは極端な回転数の上昇が起こると破損してしまうおそれがあるのです。そのために、増えすぎた排圧力は、逃がさなければなりません。そこで必要になるのが、このバルブです。
構造上ターボチャージャーに内蔵されているものと、外付け型とがあります。
またこれは、その性質上、排気量が大きくなるハイブースト仕様のチューニンング車に用いられるものです。多くはバイパスした排ガスをそのまま外へ垂れ流してしまうものですが、最近では環境のことも考えられた製品も出ています。触媒の前で合流させたり、別触媒を用いて浄化する仕組みのものです。

アクチュエーターってどんなもの?

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アクチュエーターは、入力されたエネルギーを物理的運動に変換させる、機械・電気回路を構成する機械要素を指し、ものを動かす駆動装置とその動作を制御させる、機械的または油圧的装置です。一般的なものには、伸縮・屈伸・旋回といった単純な運動をするものに限られており、モーターなどの電動機やエンジンのような、動力を継続して発生させるものとは異なります。
主に、ソレイドアクチュエータと呼ばれる、電磁石から得られる動力を利用する装置や、航空機などに利用されている油圧によって駆動されるタイプもあります。さらに、形状記憶合金を使用して電流を入力することで発生する、ジュール熱を利用したタイプもあります。
この装置は、基本的にエネルギーを与えることで駆動し始めますが、他の装置に組み込む場合には、電気的信号によって制御できるように制御機構に組み込まれています。この制御方式はさまざまで、利用されるエネルギーの種類や装置自体の用途によって変わってきます。例えば、単純なスイッチやバルブによるもの、またそこからハンドルやレバーなどの操作部分に連結させてあるもの、さらには、大きなエネルギーを発生させるアクチュエータを駆動させるために、動力伝達装置に取り付けられた小型アクチュエータといった複雑なものまで、その用途はさまざまです。

バイパスバルブの種類とそれぞれの特長

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道路や回路を迂回させたり、避けてつなぐことをバイパスと呼びます。自動車のターボチャージャーエンジン内で、気体や液体を迂回させた経路で制御することがありますが、それらを総称してバイパスバルブと呼んでいます。それらにはいくつか種類があります。ウェイストゲートバルブは排気ガスの一部分だけを別経路で流すことにより、タービンへの流入量を制御するバルブ機能です。分流しないで圧力を高め続けると、燃料噴射装置に制御が追いつかなくなり、エンジンがタービンブロー状態になります。それを避けるための制御装置で、スーパーチャージャエンジンには同系統のリリーフバルブが搭載されています。内燃機関内の圧縮された空気が、何かのはずみで逆流することがあります。逆流を防ぎ、タービンブレードを保護するシステムがブローオフバルブです。逆流現象はスロットルバルブを開いた状態から閉じた状態へ変化させる時に多く発生します。圧縮された空気がターボチャージャーまで逆流する現象によって引き起こされる、バックタービンの圧力を逃がすことでスムーズに再加速することができます。そのための装置がブローオフバルブで、開放した空気を再循環するタイプと、車外へ開放するタイプがあります。

ターボチャージャーってどんなもの?

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ターボチャージャーは軽自動車のような排気量の少ない車に対して、内燃機関の出力を増すために排気ガスの利用によりタービンを回転させて送風機を回し、シリンダーの中に新しい空気や混合器を圧縮して送り込む装置となります。排気ガスの廃棄エネルギーを使って内燃機関に備わる本来の排気量を超える混合器を吸入させて燃焼することで、排気量を超える出力が得られます。
軽自動車に導入されているものについては税制面で優遇され、もともと燃費が良くターボ化して燃費が悪化しても影響が及ばない点で、積極的にターボ搭載が行われました。ディーゼル車においてもターボ搭載は積極的に行われています。ディーゼル車はガソリンエンジン車に比べて回転率が狭く、ノッキング対策が不要なのでターボとの相性が良い車となっています。
ディーゼルエンジンは空気のみをシリンダー内に吸入して圧縮を行うので、ガソリンエンジンのように異常燃焼で問題とならなく、負荷域が少なくても排気が多く、ターボによる過給に適していることから、自動車以外にも鉄道車両や船舶、建設機械などの高速ディーゼル機関や、大型船舶といった低速ディーゼル機関による広範囲でターボが導入されています。

インテーク(空気の取り入れ口)の入り口で発生する空気の流れによるエネルギーを静かな圧力に換える外気導入経路の事をラムエアインテークと呼びます。
モータースポーツに参加する車両に現在では最も利用されており、特に、多くの場所で過給機装着が禁止されている場合があるので、大口径のラムインテークを装着し、最高速度の域で効率的に過給効果と外気導入を促す為の空力設計となっています。
しかし、航空機のように高速で運動する物であれば高く効果を発揮できますが、速度域が高いといえない市販車では、過給効果の上昇自体が余り期待出来ません。
過給機のついた内燃機関の過給圧解放パーツの一つにブローオフバルブが有りますが、これはターボチャージャーにより発生するバックタービンの防止によりアクセルの反応の向上、また、タービンブレードの保護を目的に装着されるパーツです。これは、高速走行が可能である高性能スポーツカーによく採用されていいます。
日本では排出ガス規制があり、大気に解放が出来ないので、エアクリーナーとコンプレッサーの間で還流させるようになっているので、近年ではサクションリターンシステムと呼ばれることも多くなってきています。

スーパーチャージャーのリリーフバルブって?

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エンジンの回転により、ベルトを介して駆動されるスーパーチャージャーはリリーフバルブと呼ばれる過給解放弁がインテークマニホールド付近に装備されています。設計よりも大きな吸気をしてしまった場合、エンジンの損傷を防ぐために、このバルブが、解放されて、インテークマニホールドに過給圧を戻し、エンジンに送られる過給圧を一定に保つ働きをしています。一定圧力以上になった時にバルブが開くため、フルスロットルの状態でも作動します。純正でスーパーチャージャーが取り付けられているものには、スロットルバルブの後ろに、バルブが取りつけられることが多いです。そのためスロットル開閉に伴う、吹き返しが起こらないといった利点があります。ただし、解放された、余剰圧力は、大気に放出されるのではなく、スーパーチャージャーに返送され、再び、インテークマニホールドへ戻ってき再利用されます。日本では、過給器といえば、ターボを指すことが多く、このバルブについても、ターボ同様、ブローオフバルブと呼ばれれることが、一般的となっています。アフターパーツマーケットでもこのターボ用のブローオフバルブをベースに作られたものが、主流になっています。プレゼント04

ポップオフバルブってどんなもの?

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車の用語としてあまり聞き慣れない、「ポップオフバルブ」というものがあります。これは1980年代の終わりごろのF1によく採用されていた、ターボのブースト圧をコントロールする装置になります。ある程度の過給圧を突破すると、装置の弁が開き、外に空気を排出するというものです。
F1以外では、1995年までのインディカー、2008年までのチャンプカーにも採用されていました。
1987年にF1に導入されたもので、翌年にターボエンジンの過給圧に決まりが定められたものの、その年に圧倒的な勝利を築いたチームの歯止めには至らなかったという歴史があります。
この当時の技術では、定められた過給圧に達しても弁が作動しなかったり、定められた過給圧に達していないにも関わらず、弁が作動してしまうなど、品質にばらつきがあり、あまり評判はよくなかったとされています。品質のよい装置が取り付けられた車を即見つけられなかったという理由も、不評の原因の一つです。
その後はF1においてターボエンジンの使用が禁止されたことから、この装置も禁止と同時にF1の世界から去っていきました。
2008年のチャンプカーまでは現役の装置でありましたが、チャンプカーがカテゴリーからなくなると同時に、姿をほぼ消しています。プレゼント02

ブローオフバルブとは、ターボチャージャー付きエンジンでスロットルバルブを開け閉めした際、ターボチャージャーとスロットルバルブ間の余った圧力を解放することにより、サージングを防止するための解放パーツの一種です。自動車エンジンのターボチャージャーのサージングはスロットルバルブを開け閉めした際起こります。その結果、再加速したときのスロットルレスポンスが悪化し、タービンブレードやタービンのメインシャフトが変形したり、壊れたりしたりといったことが起こります。これを防ぐことを目的として取り付けられます。とても便利な機能ですがその反面弊害もあります。余剰圧力を解放されることによる吸入空気量の減少は考えられていないため、エンジンコントロールユニット(ECU)の吸気量計算に悪い影響を与えてしまいます。高い過給圧を解放することにより、多すぎる燃料噴射の影響でスパークプラグがカブり症状を起こし、エンストやエンジン回転の息継ぎを起こすことがあります。最悪の場合には空燃比がひどく悪化してしまい、触媒が壊れてしまいます。この弊害を防ぐには最大過給圧を高く設定しすぎないことやエンジンコントロールユニット(ECU)の書き換えなどでこの圧力解放の量を考え燃調設定することなどがあります。プレゼント03

ブローオフバルブってどんなもの?

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日本国内ではサクションリターンシステムとも呼ばれているブローオフバルブは、ターボチャージャーやスーパーチャージャーなどの過給器システム付きの内燃機関におけるスロットルバルブ間の余剰圧力を解放する為のパーツの一種です。このパーツは、ターボチャージャー作動時に急にスロットルを戻す事により、圧縮空気がターボチャージャーに逆流し、回転しているコンプレッサーに逆回転方向の圧力を与えターボチャージャーなどの加給器が正常に機能しなくなる現象を防ぎ、タービンブレードを保護やアクセルの反応性を向上させる目的で装着されています。
日本国内では、排出ガス規制の問題から大気解放が出来ない為にエアクリーナーからコンプレッサー間の吸気系に還流する構造のサクションリターンシステムが主流であり、大気開放型は違法改造となり車検をパス出来ません。
又、現在の車には、エンジンコントロールユニット内の電子制御燃料噴射装置が燃料噴射量を決定する為に、アクセルと連動したスロットルバタフライの開度により吸入空気量を測定するエアフロメーターが搭載されており、ターボチャージャーの余剰圧力を大気解放すると燃料調整に問題を来たすケースもあります。プレゼント01

過給器系カーパーツの働きと仕組み

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過給器とは、スーパーチャージャー( supercharger)と言われ、圧縮した空気をエンジンに強制的に送り込む役割を担う装置を指しますが、これによって排気量以上のパワーを得ることも可能になります。過給器系のパーツを変えるチューニングは、チューニングの基本中の基本とも言えます。機械式スーパーチャージャー とターボ式スーパーチャージャーの方式に大別されます。機械式スーパーチャージャーは、クランクシャフトから得る動力やモーターの力で駆動します。ターボ式スーパーチャージャーの場合には、エキゾーストマニホールドから排気された排気ガスの内部エネルギーを使ってタービンを高速回転させ、その力で遠心コンプレッサーを駆動させます。スーパーチャージャーは、機械式かターボ式の別に関わりなく過給装置を表していましたが、今は「スーパーチャージャー」は機械式、「ターボチャージャー」はターボ式として書かれることがカタログなどでも多くなっています。機械式は、アクセル開度に対するレスポンスの優位性、低回転域における過給効果の高さなどがメリットとしてあげられます。低速ギアでの高回転運転も強要されることがなく、大排気量のエンジンやAT車に適しています。フラットトルクでターボラグがないことから検討すれば、MT車においても選択できます。対するターボチャージャーは、本来の排気量を超えて混合気を吸入・燃焼することから、最大限にポテンシャルを引き出すことができます。また熱効率が高く、燃料消費率の低減、排気ガス有害成分の減少などが期待できます。–¼Ì–¢Ý’è-2

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