ターボ、ブースト計、について。。

質問

勉強不足でお恥ずかしいですが、質問させてください。

(1)エンジンをかけてアクセルを踏む(走行する)と、ブースト計が０．６～０の範囲を動きますが、なぜ数が下がっていくのでしょう。

(2)また、今度は０から０．５、１．０へと上がって行きますが、０より上がると言うことが、まさにターボが効きだした瞬間と言うことなんでしょうか。

(3)よく、「ブースト圧○○キロまで耐えられる」、みたいな言い方がありますが、このブースト圧と言うのが、０より上の数字のことを指すのでしょうか。「耐えられる」と言うのは、タービンが空気の圧力に耐えられるという意味でしょうか。

(4)結局のところ、ブースト計とは何を計っているものなのですか。過給器からインタークーラーへ送られる空気の圧力でしょうか。

(5)そもそも、ターボがかかっている状態と、タービンがどのように連動しているのかがよく分かりません。。
(ブースト計が０以上を指すことの意味が分かりません。。)

質問ばかりですみませんが、詳しい方からの御回答お待ちしております。
一つだけでも構いません。。どうぞよろしくお願いいたします。

回答No.4

prop_and_jet · ベストアンサー

ターボチャージャー付き、インタークーラー付き、エンジンの場合、空気（吸気）の流れは、

→ エアーフィルター → ターボ → インタークーラー → スロットル → サージタンク → （インテークマニホールド） → エンジン → （エキゾーストマニホールド） → ターボ → マフラー

という具合になります。

また、NA（ normal aspiration または natural aspiration ）エンジン（普通のエンジン）の場合は、

→ エアーフィルター → スロットル → サージタンク → （インテークマニホールド） → エンジン → （エキゾーストマニホールド） → マフラー

といった具合です。

エンジンって、電気掃除機なのです。自ら空気を吸い込んで、自ら空気を吐き出しているあたりが、電気掃除機そっくりです。
よって、エンジン本体は、電気掃除機本体と考えて下さい。

＞(4)結局のところ、ブースト計とは何を計っているものなのですか。過給器からインタークーラーへ送られる空気の圧力でしょうか。

考え方としては、それでいいのですが、
正確には、上記の、スロットルとエンジンの間、つまり、サージタンクとインテークマニホールドで計っています。
どこの数値を計りたいかといいますと、インテークマニホールドプレッシャーを計りたいのです。つまり、「インテークマニホールドプレッシャー値」を知りたいための計器なのですね。
実際は、安定したインテークマニホールドプレッシャー値を得ることが出来る、サージタンクから計ります。
（http://www.nippon-seiki.co.jp/defi/product/meter/images/manual/dlink-manual06064.pdf）の２５ページ（26/51）をご覧下さい。
これは、後付け社外品用の電気式センサー用の圧力取り出し位置ですが、
サージタンクとフュール（ヒューエル）プレッシャーレギュレーター間から取っていますね。
別の会社製品でも
（http://www.omorimeter.co.jp/beginer/turbometer.html）

＞(1)エンジンをかけてアクセルを踏む(走行する)と、ブースト計が０．６～０の範囲を動きますが、なぜ数が下がっていくのでしょう。

エンジンは電気掃除機ですので、その電気掃除機に、吸気側にホースを繋げます（plumbing）。吸気口から順番に、
→ エアーフィルター → スロットル → サージタンク → （インテークマニホールド） と。
スロットルは、弁ですので、アイドリング中は最もその弁が閉じています。電気掃除機のスイッチが入っているのに、弁が閉じていたらどうでしょう？サージタンク（インテークマニホールド）部分の空間の圧力は、大気｛スタティックプレッシャー（static pressure）｝と比べて負圧になりますね？

吸気圧計（ブースト計 など）は、目盛りが難しいのです。本当は、負圧側は mmHg や inchHg で、760mm や 30in.（29.92in.） で表示されていたほうが分かりやすいのですが、過去にはそうなっていたのですが、現在ではSI単位（国際単位系）に切り替わっています。
大気圧は、ISA（International Standard Atmosphere）DayのAMSLで１気圧（1013.25hPa）、つまり、101.325kPaなのです。
なのに、吸気圧計は、0kPaになっていますね。これは、絶対圧力とゲージ圧力の表示方法の差です。
（http://www.sensor.co.jp/atsuryoku/jiten/atsuryoku02.html）
つまり、吸気圧計は、「ゲージ圧力」表示なのです。
ゲージ圧力は、実際の圧力（インテークマニホールドプレッシャー）から大気圧を引いた数値です。
よって、大気圧（101.325kPa）から大気圧（101.325kPa）を引いた数値ですので、0kPaという表示になります。
正圧側は、全て、［実際の圧力］マイナス 大気圧（101.325kPa）表示、
負圧側は、実際の圧力（絶対圧力）と比べると さらにややこしく、ISA Dayでは、
－0.2×100 の表示の時は、81.325kPa
－0.4×100 の表示の時は、61.325kPa
－0.6×100 の表示の時は、41.325kPa
－0.8×100 の表示の時は、21.325kPa
－1.0×100 の表示の時は、1.325kPa
ということになります。

まあ、目盛りのことまでは、いいでしょう。（訳が分からなくなったら、その時上記を良くお読み下さい。）

（http://www.nippon-seiki.co.jp/defi/knowledge/tb.html）
これでだいたい、この↑のURLに記載のことも、理解できますね？

NAエンジンであろうとターボ付きエンジンであろうと、スロットルが全閉していてもアイドリング用のすき間がありますので、エンジンが停止中はマニホールドプレッシャーは大気圧と完全に等しくなります。
例えて言うななら、高気密住宅でも、屋外と家の中の気圧は、（換気扇が回っていなければ）全く等しい ということですね。
もし、高気密住宅でシロッコファン（キッチン換気扇）を回しますと、家の中は屋外より負圧になり、よって、玄関ドアが開けにくくなったりします。つまり、家の中の気圧が下がります。
車のエンジンの場合、電気掃除機ほどに強力なわけですので、気圧の下がりかたが家よりもはるかに強いです。
アイドリング中は、掃除機のホースの口を手でほとんど塞いでいる状態と同じですので、ホース内はかなり気圧は低くなります。

上記URLでは、アイドリング中は「53kPa～66kPaの辺りを示す（ゲージ圧力表示）」とありますね。

掃除機のモーターの回転数が同じようなときに、ホースを塞いでいる手（スロットル）を開けば、ホース内の圧力は、最大で大気圧になりますよね？

NAエンジンでは、よって、53kPa～66kPaの辺りから、最大で大気圧（ゲージ圧力表示で0kPa）の間を行ったり来たりします（RAMプレッシャーを無視した場合）。

ターボ付きエンジンの場合も、ターボを回さないような運転でしたら、NAエンジンと全く同じですね。

＞(2)また、今度は０から０．５、１．０へと上がって行きますが、０より上がると言うことが、まさにターボが効きだした瞬間と言うことなんでしょうか。

全く その通りです。NAエンジンでは（RAMプレッシャーを無視して）マニホールドプレッシャーは大気圧以上に成り得ませんが、ターボは（車のターボエンジンの場合）大気圧以上にするために付いています。
（ANo.3様の言う通り、大気圧以下でもターボは回っています。なぜなら、もし回っていませんと、逆にこれが空気の流れの邪魔になってしまうのです。）

＞(3)よく、「ブースト圧○○キロまで耐えられる」、みたいな言い方がありますが、

＞このブースト圧と言うのが、０より上の数字のことを指すのでしょうか。

そうです。

＞「耐えられる」と言うのは、タービンが空気の圧力に耐えられるという意味でしょうか。

それももちろんそうなのですが、普通は、その前にエンジンのほうがダメージを受けますので、エンジンを守るということですね。
（http://www.nippon-seiki.co.jp/defi/knowledge/tb.html）にも、「適正値の目安は80～120ｋPa程度、130kPa以上になるとエンジンが焼きついて故障してしまう恐れがあります。」とありますね。

＞(5)そもそも、ターボがかかっている状態と、タービンがどのように連動しているのかがよく分かりません。。
(ブースト計が０以上を指すことの意味が分かりません。。)

ターボ って何なのかって事は、ご存知ですね？
小型軽量のエンジンで、大型の重いエンジンと同等の出力を得ようとする技術ですね。
そこで、エンジンのシリンダーのコンプレッションレシオを落として、そこに無理矢理外部から空気（空気とガソリンのミクスチャー）を押し込もうという技術です。
電気掃除機の吸引ホース口に、掃除機より強いブロアーモーターを付けて空気を送り込んでやるようなものです。
（このブロアーモーターを回転させる電源を、エンジンからの排気の力でまかなうのがターボチャージャーですね。よって、排気側にターボの片側を付け、同軸でむすんだターボ軸を吸気側で使うのですね。）
ブースト計（吸気圧計）が大気圧以上を指すということは、電気掃除機の例では、ブロアーのほうが強くてホースが逆に膨らんじゃった状態のことですね。当然、中の気圧は大気圧よりも高くなっています。
大量の空気をエンジンに送り込み→エンジンで燃焼させ→さらに排気ガスの力も高まり→排気側タービンはさらに力強く回る。ということになります。
回り過ぎないように、ウェイスト ゲート（waste gate）を開いて排気ガスをバイパスさせてターボの回り過ぎを防ぎます。

（http://oshiete1.goo.ne.jp/qa1909557.html）の ANo.3
（http://oshiete1.goo.ne.jp/qa2687635.html）の ANo.1

おもしろ話その他

ウェイスト ゲート（waste gate）は、日本ではなぜか「ウェストゲート」あるいは「ウエストゲート」と呼ばれていますが、「西」（west）じゃあるまいし、本当は、ウェイスト（waste）（http://dictionary.goo.ne.jp/voice/w/00100008.wav）です。まあ、知っててウエストと書くのは自由ですが。
（自動車会社純正整備解説書でも「ウエストゲート」と記載ですから、何というか、、、。）

waste gate には、ターボ内臓型と、ターボ本体にはwaste gateは無く、排気管で分岐させて別体で付くwaste gateがあります。
なぜか日本では、別体型をwaste gateと呼び、内蔵型をアクチュエーターと呼び、まるで別物と勘違いして、別体型のみをwaste gateと呼び、アクチュエーターで動く物は「ウエストゲートではない」と言い出す人までいますが、実は、世界（英語圏）では、どれも全て、れっきとした waste gate です。

「これ以上必要ではない排気ガス（ waste gas ）を、ターボを通さずにバイパスさせる構造のもの」を「waste gate」と呼びます。

モータースポーツユースでは、waste gas をそのまま大気に解放（放出）してしまう配管の waste gate もあります。（日本国内公道走行用車両では不可）

お礼

ご回答感謝します。
御礼が遅くなりすみません。。
ご回答を頂き、その後、自分でも色々調べてみまして、どうにかこうにか理解することができました。

貴重なお時間を費やし、このような詳しい、分かりやすいご回答を頂き、心よりお礼申し上げます。

大気圧のことなどよく分からなかったのですが、ご説明を頂き、イメージを作ることもできました。

お恥ずかしい話、私は昨年、参考ＵＲＬに挙げてくださったDefiのブースト計を取り付けました。でもその理論は全く分からなかったんですね～(^^;)。
また、最後に書いていただいたwaste gate(日本名ウエストゲート？)なんて、よく聞く言葉ではありましたが、私はＨＫＳとか、トラストのようなメーカー名だと思っていました、これまた勉強になりました！

エンジンが掃除機である例えが、とても理解しやすかったです。そういうイメージがそもそも無かったせいで、ブースト圧の理論などもてんで分かりませんでした。

非常に参考になる、詳しい御回答、どうもありがとうございました！

回答No.3

hid_hid_hid

ちょっと長いけど・・・

１）正式には「連成計」です。
正圧計（1気圧より高い圧力を計る）と負圧計（大気圧より低い圧力を計る）が一緒になったものです。

エンジンをかける前は1気圧、つまり数値は０になります。
エンジンをかけると、エンジンは空気を吸い込みます。
ところが吸い込み口にはタービンのファンや、エアクリーナー、そして
なにより一番大きな抵抗となるスロットルバルブがあるので、「空気抵抗」が生じます。
空気を吸おうとしても抵抗があってなかなか吸えないので、メーターはマイナスの値を示します。
（圧力は、エンジンに入る直前の空気圧を計っています）

２）ほぼその通りですが、０以下であっても若干はタービンは仕事をしています。　若干ね。

３）エンジンにぶち込まれる空気の圧力にどれだけ耐えられるかです。
あまり大量の空気（ガソリンと混ざった混合気）をエンジンに入れると、
エンジンの中で点火される前に勝手に発火してしまったり、高温になって部品を溶かしてしまったり、
高圧によって破壊されたりなど、いろいろ大変なことが起こります。
タービンブローは高温・高圧によりタービンの軸受けが破壊され、
冷却や潤滑ができなくなって発生します。
時には羽の破片がエンジンに吸い込まれてしまうことも。
タービンとエンジン両方が「耐えられる」圧力までにとどめることが大事。

４）上記しましたが、空気は配管に吸い込まれ、エアクリーナーを通り、タービンに入り、圧縮されてインタークーラーを通り、スロットルバルブを通り抜けたところで計っています。
その後、エンジンの気筒ごとに別れ、インジェクタで燃料と混ぜられ、吸気バルブを通って
エンジンの中に入ります。　そこでさらに圧縮され、プラグによって火がつけられて爆発。
爆発したあとは排気バルブを抜け（燃料が燃えたので体積はすごく増えているので、排気バルブが開くと一気に出ようとする）、
気筒ごとに分かれていたものが合流し、タービンの羽根に当たって羽を強力に回します。
そのままフロントパイプ、触媒、マフラーを通って排気されます。

５）排気の圧力で羽根を回し、その回転力でもうひとつの羽根を回し、それで強制的に空気を吸い込みます。
強制的に高圧にして、エンジンにぶちこんでいるわけですね。

燃料がちゃんと燃えるには、空気と燃料の量の比率を正しくすることが大切。
大きな力を出すには、よりたくさんの燃料、空気が必要。（燃料だけ増やしてもよく燃えない。）
で、本来なら捨ててしまう排気ガスの圧力を再利用して、その力でたくさんの空気を送り込む。
当然、空気がどれくらい入ったかのセンサー（エアフロメータ）が付いており、入った空気の量に見合った燃料を噴射しているんです。

ちなみに、ブースト圧が上がりすぎてエンジンを壊したりすることがないように
排気をタービンの羽根から逃がす機構も付いています。
排気の圧力はそのぐらい強力なんですね。
その機構を調整すると、最高圧力を変えることができます。

お礼

ご回答感謝します。
御礼が遅くなりすみません。。
＃１さんとお礼が重複しますが、皆様のご回答を頂き、その後、自分でも色々調べてみまして、どうにかこうにか理解することができました。

とてもご親切に回答してくださり、よ～く分かりました！
ターボの理論もそうですが、吸排気系のメカニズムまで理解できました。

本当にどうもありがとうございました！

回答No.2

ttttaaanni

注射器で水を吸い取るときをイメージして下さい。

注射器を引張ると、注射器内が一瞬負圧になります。
圧力を保つために、注射器内に水が流れ込んできます。
（これが、NAエンジンで空気が入るイメージ）

ある発明家がもっと早く水を吸い取るために、
注射器の先端にポンプを付けて、強制的に水を注射器内
にぐいぐい押し込むものを作りました。
ぐいぐい押し込む時は、注射器内は正圧になります。
（このポンプが過給器のイメージ。排気を利用するポンプがターボです。）

ターボエンジンはターボが効きだす前はNAエンジンなので、
マイナスの圧力を示し、ターボが聞くとプラスの圧力を指します。
マイナスへ振れにくい時は、圧縮圧力が弱くなっててどこか漏れが発生
しており、プラスへ振れない時はターボ系トラブルです。

お礼

ご回答感謝します。
御礼が遅くなりすみません。。
＃１さんのお礼と重なりますが、その後、自分でも色々調べてみまして、どうにかこうにか理解することができました。

ポンプの例え、分かりやすく頭の中に入ってきました。
(そもそも、「負圧」のイメージがよく分からなかったもので)

本当にありがとうございました！

回答No.1

moriaki555

よーく見てください。計を。
最初の0.6というのは、負圧、つまりマイナス値です。
赤く書いてあったりもします。

簡単に説明すると、ターボチャージャーというのは
排気ガスを使って回転する風車(タービン)で無理矢理エンジン内に空気を
詰め込み、圧をかけ、通常より大きい爆発を生み出し、それによって
生み出される排気ガスでさらに早く風車を回し……という
堂々巡りでもって無尽蔵にパワーを出すものです。

つまり、回っていない風車……走り出した直後は回ってませんよね？
排気ガスの力で回すモノですから、排気ガスがなければ回りません。
回らないと言うことは、ターボの着いていない車よりもタービンの
抵抗によって、空気が入りにくいのです。
つまり負圧。排気ガスが出始めれば、徐々にタービンは回り、
正圧から、設定されているリミットまでタービンは
回転し、空気をエンジンシリンダーに詰め込んでいくのです。
このときインタークーラー側で計測している『シリンダに送られる
空気圧』がブースト圧です。

ターボがなければ、ブースト計は０を指します。つまり大気圧。

そしてブースト圧何キロ(何HPA)まで、というのは、そのエンジンが
いくつのブーストリミットに耐えられるか？　ということです。
ターボというのは理論上どっこまでも回りますから、どこかで
止めないとすぐにエンジンの耐久力を爆発力が上回り、
エンジンブローします。

だからターボにはアクチュエーターというものがついていて、
ある一定の値で排気ガスを回さないようにし圧を抜いているのです。
だからブーストをかける、というのは微妙に間違いで、
正しくは『ブーストをいくつで押さえる』なのですね。

ターボは奥が深く、エンジンと空気、燃料という関係だけで
何十冊という本になるほどです。とりあえず、まずこういうものだと
覚えておいてください。

お礼

ご回答感謝します。
御礼が遅くなりすみません。。
皆様のご回答を頂き、その後、自分でも色々調べてみまして、どうにかこうにか理解することができました。
本当に奥が深い理論だと思いますが、勉強になりました。
ターボとブースト圧の関係が分かりました。

どうもありがとうございました！