ダウンサイジングターボは何故低燃費なのでしょうか？
ターボチャージャー＋小さいエンジンで燃費が良くなる理由を解説します。
●ダウンサイジングターボの概要
●ダウンサイジングターボで燃費が良くなる理由
■摩擦損失の低減
■ポンピングロスの低減
■軽量化できる
■燃焼室が小さくなる
■低回転で走れる
●ターボなのに燃費が悪くない理由
■直噴
【書き起こし】ダウンサイジングターボはなぜ低燃費？ターボチャージャー＋小さいエンジンで燃費が良くなる理由を解説。
(00:05) みなさんこんにちはメカのロマンを探求する会 今回のお題はこれダウンサイジングターボは何故燃費が良いのか 2000年代半ばくらいからダウンサイジングターボ という言葉を聞くようになってきました それまではターボ車というとどちらかというと燃費は悪いけどパワーがある車という イメージでしたよね ところがダウンサイジングターボは低燃費が売りです なんでターボなどに低燃費なのでしょうか ということで今回はダウンサイジングターボについて調べてきましたのでご紹介したい と思います この動画は以下の3つの項目に分けて説明していきます 一つ目ダウンサイジングターボの概要 二つ目ダウンサイジングターボで燃費が良くなる理由 キーワードは摩擦損失ポンピングロス低回転トルク 軽量燃焼室面積となっています 3つ目がターボなどに燃費が悪くない理由 こちらのキーワードは圧縮比空燃比直噴
(01:10) となっていますということで本題に入っていきたいとおもいます ぜひ最後までお付き合いください ダウンサイジングターボの概要ダウンサイジングターボはダウンサイジングコンセプト という考え方の一つのシステムです エンジンの排気量を小さくする香りに過給器を使って出力の低下を抑えを取るのが ダウンサイジングコンセプトその過給機にターボチャージャーを使うタイプを ダウンサイジングターボを飛んでいます スーパーチャージャーを使うタイプもあるにはありますが ターボに比べると圧倒的に少数派です ダウンサイジングターボで燃費が良くなる理由 園児のダウンサイジングへなぜ燃費が良くなるのでしょうか 小さい車に小さいエンジンを積めばそりゃ燃費は良いでしょうが エンジンのサイズだけ小さくしてターボで同じパワーになるまで過給しているだけです どういった理屈で低燃費になるのかを考えていきます ダウンサイジング化によって燃費が良くなる理由を5つ挙げてみました 摩擦損失の低減ポンピングロスの低減
(02:17) 軽量化できる燃焼室が小さくなる 低回転で走れる この中で前は4つはエンジンの小型化によっていられて最後の一つが ターボチャージャーの使用によって得られる燃費の向上です それぞれを見ていきましょう摩擦損失 ダウンサイジング化によってまずはエンジンの摩擦が減らせます どう主力で同じシリンダ数のエンジンがあった場合 排気量が小さい つまりエンジンが小さいほどシリンダーが小さくなります そうすればどう回転数の時のピストンリングとシリンダの摩擦抵抗は少なくなります またそもそも排気量が小さくなるということは シリンダの小型化ではなくてシリンダ裾のものを削減してしまってもいいわけで そうすると摩擦損失の低減効果は絶大です ポンピングロスが減るエンジンが小さくなると同じパワーを出すのにはスロットル バルブを大きめに開く必要があります これは感覚的にわかりますよね
(03:22) 火球を考えない場合ダウンサイジングターボ車はエンジン自体が小さくて余裕がないん だからアクセルを踏み込まないとすみません これ一見デメリットのように感じますが エンジンの効率を考えた場合はプラスに働くんです スロットルバルブは邪魔な存在なのでできればない方がいいし 開度が大きい方がポンピングロスが小さくなります これの究極兵がリーズ戀人でリーズレンジにはスロットルバルブがなく低燃費な龍の一 つとなっています エンジンは吸気ポートからだソースて排気ポートから押し出しますこれはまさにポンプ です エンジンをポンプとして見た時の仕事量 この場合のポンピングロスは カッコ排気ポートの圧力-吸気ポートの圧力角こと汁 かけるガスの流量となります 7 day スロットルバルブが閉じ気味で抵抗が大きい状態だとポンプの仕事量が 増えてそこでエネルギーを食ってしまいます
(04:27) ポンピングロス低減による低燃費化1 ダウンサイジングによってエンジンの排気量に余裕がなくてさらにブースト圧がまだ 上がっていない海天気の場合 スロットルを赤木右しないと加速できませんよね 結果としてスロットルバルブの抵抗が減りポンピングロスを減らせるという寸法です ただしブースト圧が十分にかかる状態 new するとわざわざスロットルバルブを 開け気味にしなくてもパワーが出るのでこのスロットバルブ街道による低燃費効果は 限定的です ポンピングロス低減による低燃費母に1の状態から ブースト圧が上がっていった場合吸気ポートの圧力も上がっていきますのでこの式に 当てはめると ロスは減っていきます 簡単に言えばターボで回収したエネルギーが コンプレッサー経由でエンジンに帰ってくるイメージです これによってヘタをするとロスはマイナス つまりロスどころかエネルギーを加えてくれることにもなるようです スターライナーが積んでいたターボ今バウントみたいな感じでしょうか
(05:33) ターボコンパウンドというのは排ガスのエネルギーをタービンで回収して クランクシャフトを回す足しにする装置です 一部の大型レシプロ旅客機が積んでいましたがエンジンの整備が大変だったようです こういうタービンをリカバリータービンとも呼びます ポンピングの巣低減の1と2についてはどちらも間違いのない事実です でも資料によって帰ってやることが違って片方しか書いていない物ばかりでしただから ちょっと裏付けが弱いのですがおそらくエンジンやターボのセッティングやスロットル 開度などの運用条件によって 関連する 度合いが変わってくるんではないかなと思います 軽量化できるダウンサイジング化するとエンジン粉体を軽量化することができます 軽いということはメリットしかなく走行性能ももちろんですが燃費も良くなります 特にシリンダのサイズを小さくするだけではなく しリンドが数そのものを減らしてしまえば効果は大きくなります 燃焼室が小さくなる
(06:38) エンジンを小さくすれば知りんだ一つあたりの排気量が少なくなったり場合によっては シーン出すそのものが減ります そうすると燃焼室の表面積が小さくなります エンジンの冷却損失は表面積に比例しますから 表面積が小さくなればその分冷却損失が減らせます ロータリーエンジンの燃費が悪いのも才能バルブの燃費が悪いのもこの燃焼室形状の悪 さが大きな理由なので年商種の表面積は意外と侮れない要素なんです 低回転で走れるたとエンジン奥岡隆で排気量が小さくなってしまってもターボによって 体会 10でも十分に下級できれば低回転トルクが熱くなってエンジンを高回転まで回すこと なく走ることができます 加速時に低回転トルクがあるとポンポンとをギアを上の段に上げていくことができるし 人コーチについても トランスミッションのギア列車の設定をハイギヤードにしていることができます 同じパワーを出すにしてもアクセルはあまり開かずに高回転で走るより
(07:45) アクセルを開き気味でもエンジンを回さない方が低燃費であるということは感覚的には 何となく分かりますが具体的にはどういった理屈でそうなるのでしょうか エンジンは単にピストンの加工だけではなく 9期関西排気完成も利用してシリンダのガス交換をします だからある程度回っていた方が燃焼自体な効率は良くなります ところが回転数が上がりすぎると今度は損失が増えていきます 特にガストパイプなどの摩擦によって引き起こされる ポンピングロスはガスの流速の2乗に比例して大きくなり燃費が落ちる大きな理由と なります ピストンとシリンダの摩擦抵抗も大きく増えていきます だからエンジンは同じ出力ならあんまりも朝ないほうが燃費が良いということになり ます か急によってエンジンの効率が高い低回転でも十分なトルクを確保できそれにあった木 やや低い減速比のトランスミッションを組み合わせれば 燃費が良い低回転領域で走ることができるということです
(08:51) [音楽] したがってダウンサイジングターボによる低燃費化はエンジン単体だけで成し得るもの ではなく トランスミッションも含めて考えられていますこのような設計をダウンスピーディんぐ と言います グラフで見てみる na とダウンサイジングターボの燃費の比較をグラフで表すと こうなります この辺は僕が極端に書いたので正確ではなくあくまでイメージです 横軸がエンジン回転数縦軸がエンジントルクですこのグラフの赤色の線はその回転数で 開く セルを床まで踏み込んだときの発声トルクです その一番高いところがカタログに書いてある最大トルクですね さらに感触で描いた登校生みたいな線東燃費立線が描かれています これがエンジン単体の公立のグラフで た中になっている輪っかの真ん中に行くほど低燃費です 例えばエンジン回転数3000rpm でアクセルを床まで踏めばここだし同じ 3000rpm でもちょっとアクセルを踏んでいたらここになります
(10:00) これを見てみるとアクセルを踏まずにダラダラ加速するよりもある程度はスパッと加速 したほうが燃費が良いことがわかります さてここに例えば50km パワーで低速走行している場合の必要トルクをイメージし たオレンジ色の線を足すとこういうふうになります 一定速度で走行する時は必要なば力も入って つまりエンジン回転数とトルクの席も一定なので 反比例のグラフになります また速度50km パワーから100km パワーの一定速度にしたり 加速したり上り坂に差し掛かると重要なトルクは増え アクセルを踏みますのでこのオレンジのグラフは点線で表したように上に上がっていき ます 東燃費立山の大きさを見るとダウンサイジングターボの方が幅広い回転不可で燃費が 良いことがわかります na は定年ぺーレイヤーのサイズは小さいですがその代わりに最大トルク付近の負荷 が大きい領域ではダウンサイジングターボよりも効率が高いエリアにかかります
(11:08) 東燃費立山のエリアが広いダウンサイジングターボのほうが融通が利いて全体的に燃費 が良くなりやすいのは何となくイメージできます でも負荷が大きくなってくると つまりオレンジの線が上がってきて点線になるような場面では na の方が丁寧にぺーリアに入ってきます だから加速が多かったりアウトバーンをぶっ飛ばすやな守り方を考えた場合は na の方が低燃費と言えます ちなみにさっき出てきた低回転でアクセル踏み君と高回転でアクセル閉じ気味の比較が このグラフでわかります このオレンジ色の線のどの部分を使うのかを決めるのがギア比です左にほど6速とか5 速とかのハイギア 右にほど1速とかに息とかのローギアです オレンジの線はどこをとっても同じ馬力ですから同じ馬力を出すならば ローギアでエンジンを回してアクセル閉じ気味よりもハイギアであまりエンジンを回さ ずにアクセル開け気味の方が低燃費エリアに近いことがわかります ターボなのに燃費が悪くない理由
(12:16) ダウンサイジングターボが低燃費な理由は前に解説した通りです ところがそもそもターバー燃費悪いんとちゃうんかー という疑問が残りますなぜ従来のターバ車の燃費を悪く ダウンサイジングターボ車の燃費は悪くないのでしょうか ターボ車の燃費が悪い理由 従来のターボ車のエンジンは na に比べて圧縮比が低く 燃料モコ夢に不況に設定されている場合が多いです これが燃費が悪い理由なのですがなぜそういう設定なのでしょうか ターボエンジンは圧力を高めた空気を吸うことによりわかりやすく言えば空気を エンジンに押し込むため 排気量の割には大きなパワーを出すことができます ところが過給圧は出て行くとノッキングという問題が出てきます ガソリンエンジンはブログで混合気の燃焼のきっかけを作りその炎は順番に広がって いきます ところが燃焼がある程度進んで 燃焼室の圧力や温度が高まった状態になると順番待ちを我慢できなくなったガソリンが 勝手に燃え始めてしまうことがあります
(13:24) 黒年少は一気に住んでしまって衝撃波が発生するためエンジンをノックするような音が 聞こえます だからこの現象にノッキングという名前がついています ロッキングによる衝撃波は燃焼室の壁にある比較的低温のガスの草を吹き飛ばし それによって守られていたシリンダーやピストンが直接コーンの燃焼ガスにさらされて しまいエンジンが痛みます このノッキングは以下の条件の場合に起こりやすい現象です ガソリンのオクタン価が低いコーン高圧 パーヴォ者は空気を事前に圧縮しているので 2と3が問題になります ここで圧縮比を下げるとガソリン予告するという 燃費にとっては最悪な解決策がとられます ターボエンジンは空気が元々圧縮されているのでピストンで na エンジンと同じ ようには祝してしまうと混合機の圧力が高くなりすぎますだからエンジン粉体 の圧縮を抑えてノッキングを抑制します
(14:29) ところがオットーサイクルのガソリンエンジンは圧縮比が高いほど熱効率が上がるので 圧縮位が低いと燃費が落ちてしまいます さらに圧縮比が低いということは低回転時のブースト圧が低い時 アクセルを踏み込まないと加速しないので余計に燃費は悪くなってしまいます 更にもう一つガソリンを多めに供給することによりその気化熱でエンジンを冷却します エンジンはそもそも年リオネル冷却が大切です ノッキング対策が必要なターボ車はこれを積極的に利用すること星 理想国ん非常にガソリンを供給します 船日を小さくするということですね そうするとガソリンあっても空気中の酸素が足りない状況をつくってしまい余った ガソリンはそのまま排ガスに混ざって捨てられてしまいます それは年季も悪いですよね直噴によって解決ダウンサイジングターボは従来のターボ車 で問題になっていた ノッキング対策の低圧縮1 小さい空燃比を直噴化によって解決しています
(15:36) ガソリンエンジンのガソリン狂気方法には2つあって 吸気バルブ手前でが3を噴射するポート噴射とシリンダ内に直接噴射する 筒内直接噴射があります 直噴エンジンの大きな長所にガソリンの気化熱を積極的に利用できるというものがあり ます 直噴エンジンはガソリンをシリンダーに直接噴霧するのでガソリンの気化熱をそのまま 全部冷却に利用することができますそうすることによって ノッキングを抑制することができエンジンに 高いブースト圧を与えても圧縮比を下げることなくまたガソリンを濃くすることもなく 運転することができます 世代が違い過ぎので比較するのも微妙な気がしますが エンジンの規模が似たようなスターレットグランツァ v と カローラスポーツを比較するとこんな感じになりますスターレットは圧縮比が8.
(16:31) 2で ブースト圧が0.8です対するカローラは圧縮比が中でブースパーツが 1.0です ちなみに t はターボカロラーメン神武 s は曲分を表しています 可能なはブースターつがスターレットよりも高いにもかかわらず 圧縮比も高く設定されていますこれは時代が違うことによるさまざまな技術の違いも あると思いますが 直噴化によって高圧縮比が実現できていると考えていいと思います このような形でダウンサイジングターボはエンジンの小型化による低燃費お客分技術に よって磨かれた ターボ技術で実現しています ということでご視聴ありがとうございました今後もこのような動画を投稿していきます ので チャンネル登録お願いしますまた動画のネタも募集しています 何かリクエストがあればコメント欄にお願いします 次回もお楽しみにバイバーイ
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