ターボチャージャーの種類についてお勉強♪　その③

みなさんおはようございます♪















スタッドレスにナンカンＳＶ－2を使っていますが
ドライ性能は良いけど氷点下になると全くグリップしません。
次回はその土地にあった国産タイヤにしようかと思います♪


そんで、今日はターボの種類について勉強するその③デス
途中で終わるのアレなんでおつきあいください。



⑩バリアブル・ジオメトリータービン（ＶＧＴとかＶＮＴとかＶＴＧとか言います）

タービンホイール側のハウジングに可変ノズルを付けてタービンホイールにぶつける
排気ガスの流路の大きさを調整するものです。
ディーゼルエンジンではデミオ・ＣＸ－３等採用されで、
ガソリンエンジンではポルシェ911ターボと
新しく出るポルシェ917Ｓに採用されています。



ガソリンエンジンでの使用が少ないのは、ディーゼルエンジンの排気ガス温度850℃
に対しガソリンは1000℃近くまで上がるので可変ノズル部分の耐熱耐久性が厳しい
からです。

なので現状材料や加工、構造等高級なポルシェ様のみデス


現在使用されているのは・・・と注意書きがあるのは昔
日産のセドリックに採用された、ジェットターボなんてもありました。






さらにホンダレジェンドでは可変ノズルを4枚にしたウイングターボってのもあった



レジェンドのウイングターボでは、ウエストゲートバルブがなく、
過給の上がりすぎは吸気管についたリリーフバルブで調整していました。





さらにさらにホンダのアメリカ車両にはバリアブルフローターボっていうバルブ切り替え式もあります。





いずれもＡ／Ｒを可変式としたもので、タービンが低速回転時にはノズルを絞り
勢いよく排気ガスをタービンに当て、タービン回転数が上がったら排気ガス抵抗を
減らすようにノズルを開けていきます。
昔は排気ガス温度が上がらないのように燃料冷却なんてのも使われたので
ガソリンエンジンで使用できたのですが、現状は燃費もエミッションも厳しいので
大変なようです。

ちなみにＡ／Ｒとはってことで過去ブログに書いてますのでご確認ください。
https://minkara.carview.co.jp/userid/1594506/blog/29863876/


ただターボチャージャーでは、とにかくアイドリング回転から一気に20万回転まで
上がればいいのか？っていうとそういうものではありません。
吸気管に全く空気が流れていない状態でターボがＭＡＸ回転すると
コンプレッサーの羽根で空気の剥離がおこり圧縮できないどころか
振動で壊れちゃいます。
これが小量流限界で一般的にサージングと言います。

また逆に圧力がいっぱいのところでさらにコンプレッサーで加圧する状態
を最大流限界で一般的にチョーキングと言います。
この領域をあらわした性能特性図が下のものです。



わかりやすい図はないかと探していたら・・・
なんとmistbahnさんが過去ブログで取り上げられてていました♪
流石っすね(^^♪
https://minkara.carview.co.jp/userid/242406/blog/13607181/


左がサージラインで右がチョークラインなのですが、その間（等高線の真ん中）がもっとも
ターボチャージャーの効率の良いところなので、可変ノズルで調整するのが
目的となります。

私の正直な感想でいうと実用車であれば低回転からトルクを出すのに
有効と思われますが、ポルシェ等には？？？って思います。
Ｒ３５ＧＴＲがコンベンショナルなターボを採用し、大排気量で低速から
排ガス流量を稼ぐことを考えれば、あくまで小排気量車向けという印象が
あります。





⑪回転センサー付きターボ
これはデミオ・ＣＸ-３のディーゼルエンジンや新しいスカイライン（まだ発表になっていない）
３０００ｃｃのＶＲ３０ターボエンジンに採用されています。



ターボは過回転すると、遠心力でコンプレッサーの羽根が変形し、ハウジングに当たったり
軸受の振動で壊れたりします。
（樹脂コンプレッサーがブースト上げると壊れるのは遠心力に弱いからだと考えます）
なので回転数に必ずマージンをもって設計されていたのですが、タービンの回転数を
直接測定することで、マージンを減らすことが可能になりまた。



デミオでタービン回転数を＋12000ｒｐｍ稼げたと書かれていますし
日産のＶＲ３０ターボでは通常22万ｒｐｍなのをスクランブルで２４万ｒｐｍまで
回すことが可能とのことです。
もちろん回せばブーストが上がるのでパワーＵＰにつながります。


また、それだけではなく、ＶＧタービンと組み合わせることで、もっとも効率の良い
回転数の調整ができるというメリットがあります。
いままで、タービンの回転数を制御するにはブースト圧やらスロットル開度やら
使いウエストゲートで制御していましたが、直接タービン回転数がわかりＶＧタービンで制御することが可能になりました。

スバラシイですね～～～


今日はここまでとしたいところですが
話は脱線して・・・
ターボが過回転になる現象ってどういう時が考えられると思われますか？

私は製品ばらつきや、使用状態を再現して
「そんなの実験で詰めとけよ！！」
って思っていたのですが、ある条件であればどうにもならないことがわかりました。

ここで問題デス♪

ある条件とはどんな条件でしょう？


2時間以内でお答えください・・・・




答えは下の写真で（笑）







この写真はフランスのニースってとこで、なんと午前中に海水浴
午後から1時間半ほど走ればスキー場にいってスキーを楽しめるって
ところです。


もちろんスキーを楽しめるってのですから山の上で、標高2500メートルくらいの
峠道があるソウデス。

まぁここをターボ車でＺＯＯＭ・ＺＯＯＭとアクセル全開で
登ったりすると、当然空気密度が低いのでタービンは
通常より多く回ることになります。
マージンが少ないと過回転することとなります。

山頂付近でターボが故障しても日本ならアクサダイレクトがＧＰＳで
助けに来てもらえるもののおフランスで助けてくれず、凍死しちゃう可能性
もあります。

どれくらい空気密度が低いかというと・・・
私は昔、マイカーで乗鞍スカイラインに上がったことがありますが
ポテトチップスの袋がパンパンに膨らみます（笑）


ちなみに今わかる範囲で一番標高の高い峠道は５５８２ｍだそうです（笑）
流石にタービンが過回転しないように対策しとかないとダメっすね♪

メキシコシティなんかも標高高いですが、上り坂じゃないですから
エンジンの負担も違います。


つ～ことで世界を走る車であれば、そういった環境でも壊れない
ように作らないといけないってことですね。
(実際はエンジンテスト室内を減圧してるのかなぁ?)


道はクルマを創るってトヨタの社長が言ってましたが
納得です。

つ～ことで今日も長くなってしまいましたが次回につづく・・・・

デハデハ♪