ターボチャージャーとは

ターボチャージャーとは何ですか?

Turbochargers 1

ターボチャージャーは、実際には空気を圧縮して吸入量を増やす空気圧縮機です。エンジンから排出される排気ガスの慣性インパルスを利用してタービン室内のタービンを駆動し、タービンが同軸のインペラを駆動します。インペラは、エアフィルターパイプラインからシリンダーに送られた空気を加圧します。エンジンの回転数が上がると、排気ガスの排出速度とタービンの回転速度も同期して上昇し、インペラはより多くの空気をシリンダーに圧縮します。空気の圧力と密度が上昇し、より多くの燃料を燃焼できます。それに応じて、燃料の量を増やしてエンジン回転数を調整すると、エンジンの出力を上げることができます。

構造原理

まず、ターボチャージャーの一般的な構造原理についてお話ししましょう。排気ガスターボチャージャーは、主にポンプホイールとタービン、およびその他の制御部品で構成されています。ポンプホイールとタービンは、ローターであるシャフトで接続されています。エンジンからの排気ガスがポンプホイールを駆動し、ポンプホイールがタービンを回転させます。タービンが回転すると、吸気システムに圧力をかけます。ターボチャージャーはエンジンの排気側に取り付けられているため、ターボチャージャーの動作温度は非常に高くなります。さらに、動作中のターボチャージャーのローター速度は非常に高く、毎分数万回転に達します。このような高速および高温のため、一般的な機械式ニードルベアリングまたはボールベアリングはローターに対して機能しません。そのため、ターボチャージャーでは一般に、オイルで潤滑され、冷却剤で冷却されるフルフローティングベアリングが使用されています。以前は、ターボチャージャーは主にディーゼルエンジンに使用されていました。ガソリンとディーゼルの燃焼方法が異なるため、エンジンに使用されるターボチャージャーの形状も異なります。ガソリンエンジンは、空気ではなくガソリンと空気の混合物がシリンダーに入るという点でディーゼルエンジンとは異なります。過度の圧力は簡単にデトネーションを引き起こします。したがって、ターボチャージャーを取り付けるときは、デトネーションを回避する必要があります。これには、高温制御と点火時間制御という2つの関連する問題が含まれます。

強制ターボチャージャー装着後、ガソリンエンジンの圧縮・燃焼時の温度と圧力が上昇し、デトネーションが発生しやすくなります。また、ガソリンエンジンの排気温度はディーゼルエンジンよりも高いため、排気冷却を強化するためにバルブオーバーラップ角（吸排気バルブが同時に開く時間）を大きくすることはお勧めできません。圧縮比を下げると不完全燃焼が発生することもあります。さらに、ガソリンエンジンはディーゼルエンジンよりもエンジン回転数が高いため、空気流量が大きく変化し、ターボチャージャーの反応が遅れやすくなります。エンジニアは、ガソリンエンジンでのターボチャージャーの使用に関する一連の問題に対処するために的を絞った改良を行い、排気ターボチャージャーも使用できるようにしました。

注記

ターボチャージャーは高回転・高温で頻繁に作動するため、ターボチャージャーの排気ガスタービン端の温度は約 600 度となり、ターボチャージャーのローターは 8000-11000r/min の高速で回転します。したがって、ターボチャージャーの正常な作動を確保するために、使用中に以下の点に注意する必要があります。

車内に放置しないでください

エンジン始動後、特に冬季は、ターボチャージャーのローターが高速回転する前に、ベアリングを潤滑油で十分に潤滑するために、一定時間アイドリング状態にしておく必要があります。そのため、始動後は、ターボチャージャーのオイルシールの損傷を防ぐために、アクセルを強く踏まないでください。

すぐにエンジンを切らないでください

長時間高速走行した後、すぐにエンジンを停止することはできません。エンジン運転中、潤滑と冷却のためにオイルの一部がターボチャージャーローターベアリングに供給されます。走行中のエンジンが突然停止すると、油圧が急速にゼロになり、ターボチャージャータービンセクションの高温が中央に伝わります。ベアリングサポートシェルの熱はすぐには運び去ることができませんが、ターボチャージャーローターは慣性で高速回転しています。そのため、エンジンが熱い状態でエンジンが突然停止すると、ターボチャージャー内に閉じ込められたオイルが過熱し、ベアリングとシャフトが損傷します。アクセルペダルを数回踏み込んだ後、エンジンが突然停止しないように特に注意してください。

クリーン

ターボチャージャーを分解するときは、ターボチャージャーを清潔に保ち、すべてのパイプジョイントを清潔な布で塞いで、破片がターボチャージャーに落ちてローターが損傷するのを防ぐことが重要です。修理するときは、インペラに衝突して損傷しないように注意してください。インペラを交換する必要がある場合は、インペラの動的バランステストを実施する必要があります。再取り付け後、詰まりを取り除きます。