天沼 観影のブログ一覧

さて、いよいよ自分の車両が実際タービン効率のどの辺で使っているかです。

ここからはあまり出したくない数式を出さざるを得ません・・・。

断熱性能曲線の横軸は『補正』空気流量というくらいなので素直な空気量ではないです。
詳しい計算式の説明に興味のある方は是非このへんとかこのへんのサイトを・・・。

簡単な計算式で言うと、

補正空気流量［lbs/min］ = (排気量[L]×回転数[rpm]×容積効率[%]×圧力比)÷5660÷14.27

となります。

容積効率は大体80～90%くらいの値を使います。
これは自分がよく使うグラフ

↑コレですね。

この充填効率のグラフ。
もし容積効率が100%であれば、ブースト100kPaの時には充填効率は200%になるはずなのですが、実際にはそうはなっていませんね。150%くらいです。
これは容積効率が75%くらいしか無いと言う事です。
つまり、ブーストを掛けても熱膨張やシリンダー内での吹き抜け、あるいはフン詰まりにより効率良くエンジンに空気を取り込めていない状態なのです。

そして圧力比。
これは前日にも話した通り、タービン入り口と出口の圧力比になります。
例えば、大気圧は100kPaなので、ブースト1kの時の圧力は200kPa（およそ）となるので、200÷100で2となります。
圧力比というのがポイントで、インレットの抵抗が大きく、負圧になればこの値が大きく、インテーク戻しで正圧になれば小さくなります。


こうして計算して引いた線をタイトル画像のように乗せます。

赤と青の線がありますが・・・

赤は単純に掛かっているブースト圧から求めた線で、青はブローオフでリリースしているのを想定して実際にタービン出口に掛かっているであろう圧力を想定した線です。

見てもらうと分かる通り、もしスーパーチャージャー無しで普通にブースト圧を上げていると、思いっきりサージングしてしまいます。
ですが、ブースト圧をリリースし過ぎると、今度は逆にチョークラインに達してしまうのが分かります。

つまり、タービンというのは回転数上昇と共に少しづつブーストを上げて行かないと効率良く使えないと言う事なんです。

今使っているタービンだと、最高回転時にはブースト1.5kは掛けないと美味しくないようですね・・・。

仮に今の自分のエンジンレイアウトでチョークラインに達さないように美味しく使えるタービンをチョイスしようとしたらどうなるかというと、、、

コチラ。

これ、実は750PS級のタービンなんです（^-^;;;

ここまでサイズ上げないと、自分の車両の場合高回転を美味しく使えないと言う事です。。。

いやはや愕然としてしまう事実ですが、こうして真面目に計算すると自分のエンジンにマッチしたタービンチョイスが出来ると言う事なんですね。

よくよく考えると、今の自分のエンジンってスーパーチャージャーで過給されて、3.7Lクラスの排気量でタービンぶん回してるんです。

それってもうR35 GT-Rと変わらないんですよね。
R35 GT-Rの場合、純正タービンでもブーストアップで600PS出せるのですから、マッチングの良いタービンが750PSクラスというのも納得です。


それにしても、タービンは変えないにしても今のタービンの性能を十分に使おうとすると、もっとブースト圧、というか、タービン出口圧力を上げなければいけないというのは盲点でした・・・。

理想はこの点線のような感じでしょうか？

う～ん、この理想に近付けるためにはどうすれば良いのか・・・？
今のままのブローオフでは高回転で圧を上げるなんて器用なマネは出来ません。
(というか、そんな事したらスーチャー後の圧力がハネ上がります；)


というわけで、、、この方策について次回は考えようと思います！


またまた続く！！

さて、先日のBlogでこれ以上高回転の改善は無理だと宣言したものの、どうしても何故こうなったのかの原因を自分なりに理解したくて色々調べています。

そこでこれまでも疑問に思いつつ、あまり触れていなかった領域。
タービン効率というものについて真面目に調べてみました。

ところが、よくタービン風量の限界だとか効率の良い領域という言葉は使われるものの、実際にそれがどういう物なのか調べてみると全然載ってないのですよ。。。

ようやく見つけたのが海外のサイト。
英語ではcompressor map、日本語では断熱性能曲線というらしいです。

単語が分かって検索のポイントが掴めれば海外サイトでは結構説明が載ってるのですが、日本語サイトは全然ですね。。。
なんなんでしょう？

さて、そしてようやく見つけた自分の今付けているタービンの効率を示すグラフがタイトル画像です。
この図が一体何を意味しているかというと、、、



グラフの横軸が補正空気流量、縦軸が圧力比。
赤いラインがサージライン、右の縦に走る青い線がチョークライン。
その間に走る弧を描くラインがタービン回転数で、中の貝の模様みたいなのが断熱効率を示しています。

これらそれぞれが何かというと、サージラインというのが良く大型タービンで発生すると言われるサージングという現象が起こる限界を示しており、チョークラインが俗に言うタービンの風量限界になるようです。

自分自身のおさらいにもなりますが、このサージングという現象は一体何なのか？
調べてみると所謂翼の失速現象のようです。



翼の失速（旋回失速）という現象は飛行機の羽などの傾きが大きくなりすぎ、流れが剥離してしまう現象です。
こうなると翼は揚力を失って墜落してしまいます。
この現象は高レイノルズ数領域で起きやすく・・・翼のサイズと流速のバランスや表面形状などによって決まってきます。

タービンの場合で考えると、タービンの出口圧力が高くなると、翼の入射角が大きくなり失速現象を起こし、空気を圧縮出来なくなってしまう、と考えるのが妥当かな？と思います。

グラフからも、空気流量が小さい状態で高圧力比だとサージングが起こりやすくなるのが分かります。

また、ビッグタービンになるとサージングが起こりやすいというのも次のグラフから分かります。


こちら、タービンサイズの異なる2つのグラフを並べていますが、赤いグラフが大きなタービンになります。
見てもらえば分かる通り、大きいタービンになるとより低流量、高圧力比でサージングが起こりやすくなるのが分かります。

さて、次にチョークライン。
こちらは比較的分かりやすい現象です。

タービンは圧縮機なので広い入口から狭い出口へ、遠心力を使って圧縮します。
広い所から狭い場所へと進むということは、入り口に比べて出口の流速が上がると言う事です。
ベルヌーイの定理ですね。
そして流速が上がって行くと・・・そこに待ち構えるのは音速の壁です。ソニックブームです。

基本的に音速というのは超えることが出来ないので、事実上この流速になった時点で風量限界となるわけですね。

また、音速に近付けば近づくほど、空気の摩擦熱は膨大となるため、タービンの断熱効率が著しく落ちるというわけです。
ブーストを保ってても高回転でトルクが落ちていくのはこの辺に原因がありそうです。

さて、次にでは実際自分のエンジンではどんな領域で使っているのか計算して行こうと思うのですが・・・
長くなってきたのと時間の都合で今日はここまでです。。。

続く！

出社前にサクっと夜桜撮ったポイントで再度撮影(笑

タイトル画像は加工写真です。
いかがでしょ？

自分の中ではイマイチ思ったような画が取れなかったのでリベンジするかも！

フォットギャラリー⇒SAKURA


あ、あとマニアックな方向けにブローオフの調整調査結果データも掲載したので参考にして下さい(笑

整備手帳⇒ブローオフセッティング

てわけで、久々に走行ログ取って来ました。

青いプロットがブローオフ装着前、赤いプロットがブローオフ装着後の特性。
左のグラフがS/C ONのツインチャージャー、右がS/C OFFのターボのみですね。

一部しかデータ取得してませんが、ターボのみは見事なまでにブローオフ無しの時の波形をきっちりトレースしてます。
ここまで正確無比なのもある意味凄いですね･･･。
ちなみに、ブローオフ無しのヤツは以前384PS叩き出した時のデータです。

問題はS/C ONのツインチャージャー時。

ブローオフ有り無しで随分顔つき変わりましたね･･･。

ブローオフ装着後は割と普通なターボっぽい波形です。
1.4k以上の圧もズッパリ無くなっていて良い感じ♪
ピークで1.6kくらい？
微調整でもう少し圧下げて丁度良い感じですね。

ちなみに、2000rpm～3000rpmあたりの過給圧がブローオフ装着前に比べて低いです。
実際乗っていても以前にくらべ下はもったり気味？なフィーリングです。
でもまぁ、むしろ以前の立ち上がり方の方が異常だったわけで(^-^;

この特性から分かるのは、割と下のほうからブローオフが少しづつ圧をリリースしているのでしょうね。
過激さは薄れたけど、マイルドで上品な良い感じになってます。:-)

対してターボのみの方。
久々に味わったけど、やっぱこっち怖いですね(汗
下の方はツインチャージャーよりローパワー、上の方はツインチャージャーよりハイパワー。
パワーが急激に立ち上がってゆく様は正に発射台に乗ってる気分(^-^;
過激さではターボのみに軍配が上がります(笑

ただ、リリーフバルブがハンチング気味なのか失火しているのか謎ですが、ターボのみだと上の方で圧がかなり乱れてガクガクした挙動を示します。
なんでだろう？？
普段はツインチャージャーで乗ってるのでさほど気にする事も無いかもですが、やはり気になりますね･･･。


もう一つ面白いデータを紹介♪

これはターボラグの具合を比較した物です。

左がツインチャージャー、右はターボのみ、です。
青い太線がスロットル開度で紫の線が過給圧。
共に約4000rpmから踏み返した時の過給圧の立ち上がり具合を比較しました。

フルスロットルからフルブーストまで、
ツインチャージャーで0.2秒
ターボのみで0.8秒

ツインチャージャーだと過給圧の立ち上がりがターボのみより0.6秒も早く、
約1/4の時間で圧が立ち上がります！

ピークパワーではシングルターボの方が上ですが、ターボラグも考慮に入れるとやっぱツインかなって感じはしますね。
街乗りでのラクチンさでは圧倒的にツインチャージャーです(笑

というわけで、久々に実走パワーチェックをしてみました(^-^

赤い線がBOSCH PLATINUM+4、青い線がBRISK Premium LGSです。

実際に走行するとフィーリングのえらい違うこの2つのプラグですが、実際数値で見てみると・・・正直あまり変わらないですね(^_^;;


単純に数値だけで見てしまえばピークパワーでBOSCHが+12PS,MAXトルクでBRISKが+0.7kgf･mと、一見フィーリングの違いを如実に出しているように思えますが、自分の過去のセッティング経験上、この程度の差は完全に誤差です(苦笑

ダイナパックみたいな完全に同一の条件を作り出せる環境があれば微妙な差が見られるかもしれませんが、1m先で路面状況が変わる実走からでは判別不能です(^-^;

同じ道で測れば目安としては十二分に役に立つのですけどね。


ちなみに、BOSCHの2000rpm～3000rpmは一見トルクが高く見えますが、このデータを測定した時は、走行中アクセルを一旦緩め、2000rpmから踏み返しのようなやり方をしたのであまり参考にならないです。
BRISKのはほぼ0km/hから一気踏みです。

やはり初速が乗ってる状態と乗ってない状態では慣性力に差がありますからね(^-^;




というか･･･何となく気が向いてエアコンのON、OFF状態でのデータも取ってみたのだけど･･･




なんですか、この差は？




正直、今まで体感的にエアコンONでもOFFでも大差無い気がしてたので気にしてなかったのだけど、ヴァリオフの時にアソシエーションさんが「僕のヴァリだとエアコンつけてると加速しませんよ！」とか言ってたのを覚えてて、なんとなく気になったから測定してみたのだけど、トルクで約-5kgf･m、馬力約-30PS？

どえらい違うじゃないですか(@_@;

これだけ数値に差があるのに気付かない自分って一体。。。


自分は基本的にずっとエアコン付けっぱなしの人間だからオフのデータにどれだけ意味があるのか謎ですが、今思うと今までのパワーチェックもエアコン切らずにログ取ってた気が･･･どうだったかな･･･？

となると、以前の265PSってのも本当の数字で、その時はエアコン切ってたのかな？？
で、エアコンつけた時の実力が200PSくらい？？

なんだか数値に辻褄が合うからそう思えてしまう。。。

となると、MyVariは本当に実力で250PSくらい出てるのかしら･･･？


う～む･･･




ところで、例の破損したプラグなのですが。



赤丸をつけた先端の部分。

妙なヨゴレ？があるのだけど、これってなんでしょう？？

破損したプラグにだけついてるので非常に気になる･･･。
もしかしてコレが原因･･･？

それと、


これは破損してないプラグですが、碍子の所が真っ黒。

これ、どう見ても煤ではなくて焼き焦げてます。

これは全てのプラグが同じ状態ですね。
やはりスパーク強すぎなのかな？
この状態が正常なのかどうかサッパリ分からない。。。

詳しい方居ますか･･･？