「ご存知ですか？」過給圧制御編 Part-1

久方ぶりの「ご存知ですか？」シリーズの更新です♪(*^o^*)
今回は我Ｂ４及び昨今のターボ車の過給圧制御について少しお話したいと思います。

先ず純正の過給圧制御は、どのように行われてるかご存知でしょうか？
簡単に説明すると私の乗るＢ４(BE5A)も含め昨今のターボ車はECUに回転数に対す過給圧の割付マップを持っていて、その目標ブーストになるように過給圧センサー（絶対圧センサー）でモニターした過給圧と比較しながらデューティ・ソレノイドバルブ(過給圧制御バルブ)を作動させてターボのアクチュエーターを動かして過給圧をコントロールしてます。又、その時の過給圧に応じて燃調や点火時期も最適になるようECUにマッピングされてて最適な燃焼を行うようなロジックになってるそうです。

この純正の(ECUの)過給圧制御で注目するべき点は「回転数に対す過給圧の割付マップ」を持っているという所です。私はＢ４が初めてのターボ車なので知らなかったのですが、てっきり過給圧は最大過給圧に到達するように過給して行って、そのまま一定に過給圧を維持するのかと思っていたのですが、実際はそうではなくて先に話した通り回転数毎に設定過給圧がECUにマッピングされてるそうです。例をあげると某Ｐ社のＨＰに載ってたのですがGDB型インプレッサは4000～4800rpmで最大過給圧の1.4kg/c㎡に設定されてて、その下の回転は最大過給圧に向かって効率の良い過給設定されるようです。そして4800rpmを越えると5000rpmで1.3kg/cm2、5500rpmで1.25kg/cm2、6000rpm以上で1.2kg/cm2となるようなデューティ比が設定されてます。何でも回転数が上がるとターボの効率が低回転より落ち、タービンの許容回転数が近づくので効率と安全面・耐久性も考えると最大トルク発生回転数近辺が最大過給圧となり以降は徐々に過給を下げるのがトータルでいいそうです。ちなみのGDB型インプレッサでは6500rpm以上になると更に過給圧を下げて1.15kg/cm2までしか過給圧を掛けないそうです。あのスカイラインＧＴ－Ｒでも同じ様な過給圧の制御がされているそうです。

このような過給圧制御は私の乗るＢ４も同様でシーケンシャル・ツインターボ機構を採用されてますが、やはりシングルターボ領域での最高過給圧やツインターボ領域での過給圧が回転数ごとにきめ細かく設定されています。また設定過給圧は任意の数値ではなくターボの容量などを考慮して決められてるそうです。レガシィのような比較的小型のタービンは容量より高い過給圧に設定すると過給温度が高くなる・ターボの許容回転数をオーバーしターボの寿命を縮める等といった弊害が生じるらしいです。ちなみにBE/BHレガシィのタービンは許容回転数は19万rpmともともと高回転タイプである為、過給圧を必要以上に高めると簡単に20万rpmを超え軸受けはきわめて厳しい状態になってしまうそうです。そしてBE/BHレガシィ純正タービンの掛けられる過給圧安全域はプライマリー領域でA～C型0.9kg/c㎡・D型1.0kg/c㎡、ツインターボ状態で1.2kg/cm2程度が目安のようです。それから過給圧センサーから1.2kg/cm2を越えるような過給圧をモニタリングしたり、エアフロに明らかに過剰なエア吸気量を計測した時（＝高過給圧で多量のエアを必要としている）に演算上、やはり1.2kg/cm2を越えるような過給圧が掛かってると判断して直ちに設定過給圧に戻そう（落とそう）とするのですが、突発的に著しい高過給圧（＝オーバーシュート）を起こすとエンジン＆タービン保護の為、フェールセーフモードとなりアクチュエーターの機械制御のみの0.5kg/c㎡までしか過給圧が掛からないようになります。更に確か回転リミッターも5000rpmまで下がって、その上の回転数ではフェールカットの制御も入ってエンジン＆タービン保護に勤めると記憶してます。またセンサーや過給制御バルブの配線が断線等した場合もECUは異常と判断しフェールセーフモードに制御をシフトするそうです。

毎度の事ながら話が、だいぶ長くなってきましたので『Part-2』に続きを持ち越したいと思います。