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2011年12月18日 イイね!

サージとは!?(4)

サージとは!?(4) mistbahn さんのくださったコメントから、関連情報に載せたアドレスの文書を拝見し、解読してみました(全然、解読しきれてませんが(汗)、 mistbahn さん、ありがとうございます!!)。意味をよく理解できたら、サージ解消に役立ちそうです。

画像は、そのアドレスにある図を勝手に貼り付けたものです(ごめんなさい!!参考にさせてくださいね・・・。ちなみに黄色い矢印と赤青の×○は自分が勝手に書き入れたものです)。

縦軸は「圧力比」ってことで:

 P1C=コンプレッサーに入ってくる空気の圧力(圧縮前)
 P2C=コンプレッサーから出てきた空気の圧力(圧縮後)

 Pressure Ratio = P2C / P1C

と言うことでしょうか?(多分あってるはず・・・だけどまずここで間違ってたら、後は全部大間違いだなあ・・・。 (^-^; )

横軸は「流量」かな?単位は lbs/min だろうか?ただし書き手はこれは標準じゃないと言っているみたい・・・。 lbs/min だと「単位時間ごとの流量(質量)」ってことになるけど(MAFの Mass も質量だよね?としたら MAF センサーって吸気流量を質量を尺度にして量ってることになるのかなあ?)、本来は標準化された温度と気圧(大気圧の意味だよね?)における「単位時間ごとの流量(体積)」が標準化された尺度だから、この図をもし使うなら、計測されたときの温度と気圧を知った上で、標準化(変換)してやらないと使えないよ、と言っている気がします。(^-^;

それはさておき:

 ・サージラインは、(多少曲がってるけど)右上がりの直線に近似できる。(流量が大きくなるほどサージを起こさないための許容量も増えるけど、超えてはいけない一線がある、と。)
 ・サージラインより上というか左に行ってしまうとサージが発生する。

・・・と仮定して、WOTで、回転数と吸気流量とブースト圧が上がっていく際の様子を黄色の矢印で書き込んでみました。(青い○はOKな場合で、赤い×はNGの場合です。)

解釈が合っているとしたら、矢印のように遷移していくはずだと思います。

で、×のケースにならないようにしないといけないということは、 WOT 中に「そのターボの性能曲線で表現されているサージラインを超える圧縮比に達しないよう圧力比を抑える必要がある」ってことじゃないでしょうか?

・・・とすると(憶測ばかりですみませんが (^-^; )、サージを起こさないようにするためには、「圧力比」を現状より抑える手立てを講じればよい・・・ってことになりますよね?

WOT 中は、圧力が勢いよく高まっていく過程だから、そのときのの P2C/P1C を今より抑える・・・要するにコンプレッサー以降の圧力を下げる必要があるんでしょうか・・・。

としたら、1次・2次排圧を下げるのも有効だろうし、エンジンが吸気をもっと効率よく呑み込めるようにするのも有効だろうけど、この図の考え方からすると「吸気脈動」は関係がない気がしますのでサージタンクの容量アップによる整流は、ちょっと違う視点なのかなあ・・・?

うーん・・・ど素人ですね。やっぱり、難しいです。 (^-^;


追記:
・ Air Flow に関しては MAF の値 (g/s) または回転数とシリンダ容積からの計算式が関連情報URLの文書に乗っているので計算できそう・・・。
・大雑把には P2/P1 は MAP / BARO で代用できるのかな・・・。(できれば正確な値を得たいけど、そうしたらコンプレッサー手前のインテークに圧力センサーを取り付ける必要が出てしまいそうなので・・・。 (^-^; )
・で、ログとサージが発生するポイントから、サージ解消に向けた検証もできそう・・・。(性能曲線が手に入らないのだけれど、排圧を下げるなどコンポーネントを付け替える前後でどう変化するか、どれが効果が大きいかは確認できる気がします。作業が大変だけど・・・。)

Posted at 2011/12/18 23:40:15 | コメント(1) | トラックバック(0) | 日記
2011年12月18日 イイね!

サージとは(3)

・・・というわけで、今回の問題を解消するためにできることを順に挙げてみると。

1)アウトレット~ダウンパイプの容量を上げる。→現在進行中。
2)触媒の抜けを良くする。→既になっている。
3)マフラーの抜けを良くする。→現在進行中。
4)サージタンクの容量を上げる。→未対策。
5)ブースト圧と VVT のセッティングを試みる。

ここまででサージを解消できれば、それが「バランスのよいチューニング」ができたという状態だろうと思います。

残念ながら解消できなければ、残すところは:
6)ターボ本体に手を入れる。(問題が発生しない方向に加工する。)

それでもダメなら(なんてことがあるのか分かりませんが・・・。)
7)そのターボは諦める。(自分の車に合わせられるものを再選択する。)

・・・という感じでしょうか?(合っているのかな・・・? (^-^;)
Posted at 2011/12/18 17:21:47 | コメント(0) | トラックバック(0) | 日記
2011年12月18日 イイね!

サージとは!?(2)

とりあえず前回で、サージタンクの容量アップが効果ありそう・・・ということを書きましたが、実際には Evo X 用の大容量サージタンクって Blitz からしか出ていません。海外含め自分の知る限りは容量を2倍以上にあげられるものを出しているところは他には全く見当たらずです。 COSWORTH が数年前に開発していたようなのですが結局現在に至るまで発売されていないようです。

もしかすると車種固有の何らかの難点を抱えているのかも知れませんし、単に必要がないからかも知れませんが、情報が見つからず。分かりません。

で、今回は排気系に目を向けて調べてみました。

排気系とターボについて調べるうちに「一次排圧、二次排圧の差があまりないのは、ターボにとっては良くない状態。」らしいことを知りました。

1)一次排圧は、エンジンから出た直後の排気の圧力。
2)二次排圧は、ターボを通り抜けた後アウトレットからダウンパイプへと抜けていく排気の圧力。
3)排気側インペラーは、一次排圧(高)と二次排圧(低)の圧力差で回る。

・・・ということのようです。

難しいなあ・・・。

3)についてはまだイメージできていません。これまでは単純に、エキマニから出た排気ガスの流れに押されてインペラーが回っているというイメージしかもっていなかったのです・・・。

3)についてのイメージはさておき、一次排圧、二次排圧の話からもヒントが得られました。つまり、一次排圧と二次排圧に十分な差があればターボは吸気を圧縮し続けることができますが、その差がなくなってくると圧縮できなくなってくる(多分インペラが失速していく?)、これが断続的に起きるとすると、脈動が生じるような気がします。

ではどう対処すればいいかですが、一次排圧はいじれないので、二次排圧を下げるという手があると思います。簡単に言うと、アウトレット、ダウンパイプ、触媒、マフラーの「抜けを良くする」と効果があるのではないかと。
Posted at 2011/12/18 17:13:15 | コメント(0) | トラックバック(0) | 日記
2011年12月18日 イイね!

サージとは!?(1)

相棒が戻ってくるまでの間、机上で考えられることをしておくのも有益かなと。

最初に、自分の相棒はコンプレッサーサージを抱えています。

これを解消したいわけなのですが、何が原因でどうすれば解消するかを把握するのはなかなか難しいようです。

理由は、コンプレッサーサージの原因や解決方法について、良い情報源が見つからないことも大きいですが、その発生原理や解消方法を理解するには吸気、排気、ターボについての技術的理解が必要だからとも言えます。

ところで、うちで起きている現象とターボについて説明しておかないと話が見えないと思いますので:

・現象 WOT, ハーフスロットルによらず 3000 rpm 以上で約 1.45 bar 以上のブースト圧のとき、ブースト圧が高速に激しく上下する。
・ターボ 純正ターボに手を入れた社外品で、ターボのメーカーサイトには解説が全くないのですが、いわゆる「ハイフロータービン」の一種と思われます。排気側は「カットバック」処理がされています。


というわけで、とりあえず「いまさら聞けない!?自動車用語辞典」でサージについて確認してみました。

サージング

サージングとは、波打ちや脈動のこと。

エンジンを高回転で回したときに、バルブがカムに追従できなくなり意図しないタイミングで開閉(振動)してしまうバルブサージング。

あるいはターボ車を低回転で運転したときに、吸気の圧力・流量が周期的に変動して振動を起こし、運転が不安定になる現象。

前者はバルブスプリングの共振などが原因となるが、バルブ周りを軽量にできるDOHCはサージングを起こしにくいと言うことができる。

後者は高出力タービンにありがちで、ポーテッドシュラウドの採用などで改善が図られる



・・・ということで、残念ながら今回の現象はこの説明にないもののようです。

次にサージタンクについて調べてみると:

サージタンクとは、一般的には、ターボエンジンの吸気系に設けられる空気溜めのこと。

エアフローメーターの精度に悪影響を与える吸気脈動や、吸気干渉を防ぐパーツ。

また、空気を一時的に溜めて密度を増し、流速を上げることにより吸入効率を引き上げる効果もある。



とあって、意外にヒントらしきものが・・・。

どうやら、「吸気脈動」、「吸気干渉」が原因となるサージもあるのでは、ということと、その緩和のためにはサージタンクの容量を増やすのが有効なのでは・・・ということが感じられました。
Posted at 2011/12/18 16:39:44 | コメント(1) | トラックバック(0) | 日記

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