Warning : Undefined variable $type in /home/users/1/sub.jp-asate/web/wiki/extensions/HeadScript/HeadScript.php on line 3 Warning : "continue" targeting switch is equivalent to "break". Did you mean to use "continue 2"? in /home/users/1/sub.jp-asate/web/wiki/includes/json/FormatJson.php on line 297 Warning : Trying to access array offset on value of type bool in /home/users/1/sub.jp-asate/web/wiki/includes/Setup.php on line 660 Warning : session_name(): Session name cannot be changed after headers have already been sent in /home/users/1/sub.jp-asate/web/wiki/includes/Setup.php on line 834 Warning : ini_set(): Session ini settings cannot be changed after headers have already been sent in /home/users/1/sub.jp-asate/web/wiki/includes/session/PHPSessionHandler.php on line 126 Warning : ini_set(): Session ini settings cannot be changed after headers have already been sent in /home/users/1/sub.jp-asate/web/wiki/includes/session/PHPSessionHandler.php on line 127 Warning : session_cache_limiter(): Session cache limiter cannot be changed after headers have already been sent in /home/users/1/sub.jp-asate/web/wiki/includes/session/PHPSessionHandler.php on line 133 Warning : session_set_save_handler(): Session save handler cannot be changed after headers have already been sent in /home/users/1/sub.jp-asate/web/wiki/includes/session/PHPSessionHandler.php on line 140 Warning : "continue" targeting switch is equivalent to "break". Did you mean to use "continue 2"? in /home/users/1/sub.jp-asate/web/wiki/languages/LanguageConverter.php on line 773 Warning : Cannot modify header information - headers already sent by (output started at /home/users/1/sub.jp-asate/web/wiki/extensions/HeadScript/HeadScript.php:3) in /home/users/1/sub.jp-asate/web/wiki/includes/Feed.php on line 294 Warning : Cannot modify header information - headers already sent by (output started at /home/users/1/sub.jp-asate/web/wiki/extensions/HeadScript/HeadScript.php:3) in /home/users/1/sub.jp-asate/web/wiki/includes/Feed.php on line 300 Warning : Cannot modify header information - headers already sent by (output started at /home/users/1/sub.jp-asate/web/wiki/extensions/HeadScript/HeadScript.php:3) in /home/users/1/sub.jp-asate/web/wiki/includes/WebResponse.php on line 46 Warning : Cannot modify header information - headers already sent by (output started at /home/users/1/sub.jp-asate/web/wiki/extensions/HeadScript/HeadScript.php:3) in /home/users/1/sub.jp-asate/web/wiki/includes/WebResponse.php on line 46 Warning : Cannot modify header information - headers already sent by (output started at /home/users/1/sub.jp-asate/web/wiki/extensions/HeadScript/HeadScript.php:3) in /home/users/1/sub.jp-asate/web/wiki/includes/WebResponse.php on line 46
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利用者の投稿記録
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ターボチャージャー
2018-08-29T07:01:48Z
<p>202.250.224.161: </p>
<hr />
<div>{{Redirect|ターボ}}<br />
{{otheruses|排気タービン式過給器|過給機全般|過給機}}<br />
{{出典の明記|date=2009年4月}}<br />
[[File:Turbo charger 1.jpg|thumb|240px|right|[[ギャレット]]製自動車用ターボチャージャーのコンプレッサー側]]<br />
'''ターボチャージャー'''({{lang-en-short|turbocharger}})は、排気の流れを利用してコンプレッサ（[[圧縮機]]）を駆動して[[内燃機関]]が吸入する空気の密度を高くする[[過給機]]である。<br />
<br />
== 概要 ==<br />
[[File:Turbocharger.jpg|thumb|240px|right|ターボチャージャーのカットモデル。赤い部分に排気が導入され、青い部分で吸気が圧縮される。]]<br />
ターボチャージャーは主に、排気ガスの流れを受けて回転する'''[[タービン]]'''({{lang-en-short|turbine}})と、タービンの回転を伝達する[[軸 (機械要素)|シャフト]]({{lang-en-short|shaft}})、タービンのトルクを利用して空気を取り込んで圧縮する'''[[圧縮機|コンプレッサー]]'''({{lang-en-short|compressor}})、そして、タービンやコンプレッサーの周辺の流れを制御する'''ハウジング'''({{lang-en-short|housing}})で構成される。コンプレッサーには[[遠心式圧縮機]]が利用され、タービンとコンプレッサーは1本のシャフトの両端に固定されていて、タービンとコンプレッサーは同じ回転速度で回転する。<br />
<br />
エンジンが吸入する空気の密度を高めて、より多くの酸素を燃焼室に送り、より高い燃焼エネルギーを得るのが過給機であるが、コンプレッサーの動力をエンジンの出力軸から得る機械式過給機に比べ、通常は廃棄される[[排気ガス]]の[[運動エネルギー]]を回収して駆動されるため効率が高い。<br />
<br />
タービンの回転速度は自動車用など小型のものの場合、20万[[rpm (単位)|rpm]]を超えるものもあり<ref name="中野">中野 弘二、和田 裕介、城野 実考、成廣 繁「新型直列4気筒ガソリン直噴過給ダウンサイジングエンジン」『Honda R&D Technical Review』 Vol.28 No.1、2016年、133－139頁。</ref>、高温の排気ガス800 - 900[[セルシウス度|℃]]）<ref name="中野">中野 弘二、和田 裕介、城野 実考、成廣 繁「新型直列4気筒ガソリン直噴過給ダウンサイジングエンジン」『Honda R&D Technical Review』 Vol.28 No.1、2016年、133－139頁。</ref>を直接受ける。[[軸受]]は[[エンジンオイル]]で潤滑される場合が多く、エンジンには高温環境に耐える性能が求められる。また、エンジンを停止すると[[オイルポンプ]]による循環が止まるため、高負荷運転によって高温になった状態でエンジンを停止すると軸受の[[焼きつき]]や、滞留したオイルがスラッジを発生する原因となる。これを防ぐために自動車の取扱説明書などではエンジンを停止する前に、アイドリングを続けて熱を冷ますことが推奨されている。<br />
<br />
== 歴史 ==<br />
[[スイス]]の蒸気タービン技術者である[[アルフレッド・ビュッヒ]]によって発明され<ref>これは今日で言う[[ターボコンパウンド]]エンジンでもあった。</ref>、[[1905年]]に特許が取得された。[[1912年]]に[[ドイツ]]の[[ルドルフ・ディーゼル]]が[[ディーゼル機関車]]の低回転域の[[トルク]]を向上させるために、ビュッヒの在籍していた[[スルザー]]社と提携し、ターボチャージャーを導入しようと試みた{{Sfn|鈴木孝|2001}}。ビュッヒのターボディーゼルエンジンは[[1925年]]には完成し、船舶を中心に広く普及した<ref name="今給黎">今給黎孝一郎「[http://sts.kahaku.go.jp/diversity/document/system/pdf/067.pdf 排気ガスタービン過給機の技術系統化調査]」『技術の系統化調査報告』第16集、国立科学博物館、2011年。</ref>。<br />
<br />
[[1942年]]に[[大日本帝國]]で初めて2ストロークディーゼルエンジンにターボチャージャーが導入された<ref name="今給黎"/>。MAN社製[[ユニフロー掃気式ディーゼルエンジン]]をベースに[[三菱重工業]]が軍用船舶向けに開発したもので、[[スーパーチャージャー|ルーツブロワ]]にターボチャージャーを直列接続された。開発当初はルーツブロワを中心に過給を行っていたが、次第にターボチャージャーに過給の比率を移行させていき、最終的にはターボチャージャーのみでの駆動に成功し、[[1944年]]に特許を取得した<ref name="今給黎"/>。しかし、[[大日本帝國海軍]]の軍用船舶への導入は終戦までには間に合わず、船舶への初採用は戦後の旅客船「舞子丸」であった<ref name="今給黎"/>。<br />
<br />
日本では試作レベルのものが[[雷電_(航空機)|雷電]]、[[五式戦闘機]]に搭載された例があるが、実装に問題があり実用化はできなかった<ref>前間孝則著『マン・マシンの昭和伝説』</ref>。<br />
市販のガソリン自動車用としては、[[1962年]]にアメリカの[[ゼネラルモーターズ]]（GM）が「[[オールズモビル (自動車)|オールズモビル]]・F85」と「[[シボレー・コルヴェア]]」に[[オプション]]で設定したのが最初であった。[[欧州車]]では[[1973年]]の[[BMW・2002|BMW・2002 Turbo]]に初採用された。[[1978年]]には[[B&W]]が舶用2ストロークディーゼルエンジンに静圧過給方式のターボチャージャーを導入して熱効率が向上した{{Sfn|鈴木孝|2001}}。[[日本車]]では[[1979年]]の[[日産・セドリック]] / [[日産・グロリア|グロリア]]に初採用された。<br />
<br />
日本において、[[1980年]]代の後半は[[普通乗用車]]（3ナンバー）と[[小型乗用車]]（5ナンバー）の[[自動車税]]の差が大きく（5ナンバー39,500円、3ナンバー3000cc未満81,500円）、小型乗用車の排気量上限である2,000[[立方センチメートル|cc]]のエンジンにターボチャージャーを搭載する車種が高級車やスポーツカーを中心に増えた。また当時のターボ搭載エンジンにおいては、[[ノッキング]]対策のため意図的に混合気に含まれるガソリンの割合を高めており、それも燃費悪化の要因となった（詳細は[[#短所]]を参照）。またディーゼルエンジンはノッキング対策が不要なことなどでターボとの相性が良いため、ディーゼル車ではターボ搭載は積極的に続けられている。[[2005年]]以降、[[フォルクスワーゲン]]はエンジンの小排気量化してターボチャージャーによりトルクや馬力を補う[[ダウンサイジングコンセプト]]を採用する車種を増やし、他の欧州メーカーも追随している。旧来のターボチャージャ付エンジンではノッキングを低減するために空燃比を濃くしていたため燃費の向上が難しかったが、ダウンサイジングコンセプトを採用する近年の車種では燃料供給装置の直噴化によって空燃比を濃くすることなくノッキングが対策を行っている。[[2013年]]以降は、日本のメーカーも欧州の状況に追随して、燃料噴射の直噴化との併用によるターボ搭載がなされるようになった（[[スバル・レヴォーグ]]、[[日産・ジューク]]、[[ホンダ・ステップワゴン]]、[[トヨタ・オーリス]]、[[スズキ・スイフト]]など）。また欧州では乗用車へのディーゼルエンジンの採用にも積極的であり、その多くにターボが装備されている。日本市場におけるディーゼルエンジン（＋ターボ）搭載の乗用車への販売も、徐々になされるようになってきた（[[日産・エクストレイル]]、[[マツダ・CX-5]]／[[マツダ・アテンザ|アテンザ]]／[[マツダ・アクセラ|アクセラスポーツ]]／[[マツダ・デミオ|デミオ]]／[[マツダ・CX-3|CX-3]]、[[三菱・デリカD:5]]／[[三菱・パジェロ|パジェロ]]、[[トヨタ・ランドクルーザープラド]] 等）。<br />
<br />
== 機械式過給機との比較 ==<br />
エンジンの出力軸から機械的機構を介して動力を得る[[スーパーチャージャー]]は機械損失（メカニカルロス）が生じるが、ターボチャージャーは排気ガスの熱や運動エネルギーとして廃棄されるエネルギー（排気損失）の一部を利用して駆動するため、エンジン出力軸の機械損失がなく、わずかな排気抵抗が生じるのみである。一般的にシリンダー内の燃焼で得られるエネルギーのうち排気損失となるのは40％とされており、ターボチャージャーは7 - 10%を回収できるとされている<ref>{{cite web|url=https://nippon.zaidan.info/seikabutsu/2002/00200/contents/037.htm|title=日本財団図書館（電子図書館） ３Ｓ級舶用機関整備士指導書|publisher=公益財団法人 日本財団|accessdate=2015-12-09}}</ref>。<br />
<br />
一方で、吸気の配管と排気の配管の両方がターボチャージャーを経由するため、エンジンルームのレイアウトが複雑化する。また、自動車などのようにエンジンの回転速度が運転中に大きく変動する用途では低速回転から高速回転への過渡運転時に、タービンが充分な過給圧が得られる回転速度に到達するまでに遅れが生じる[[ターボラグ]]と呼ばれる現象が発生しやすい。すなわち[[スロットル]]操作に対するエンジンの出力上昇に遅れが生じやすい。ターボチャージャーの軸受は高温となるため耐熱性の高いボールベアリングが用いられる場合や、オイルを循環して冷却・潤滑を行っている場合が多い。自動車などの用途ではエンジンオイルで冷却・潤滑しているためエンジンオイルの劣化が進みやすい。<br />
<br />
ターボラグの影響を小さくする方策としてターボチャージャーを小型化するなどの方策は各メーカーで行われている。<br />
<br />
== 自然吸気との比較 ==<br />
過給機は吸入空気を機関に圧送するため、単位排気量あたりの出力が向上する。しかし一方で、出力増加に伴って、燃焼温度が高く、シリンダー内圧が高くなるため[[ヘッドガスケット]]や[[シリンダーヘッド]]、[[シリンダーブロック]]の強度や[[ピストン]]の耐熱性を高くする必要がある。コンプレッサーによる圧縮やタービンからの熱伝導により吸気温度が高くなる。[[インタークーラー]]で圧縮後の吸気を冷却し、空気充填率の向上を図っている例も多い。ガソリンエンジンの場合は、過給によりエンジンの圧縮行程で混合気がより高温になるため、[[デトネーション]]が発生しやすくなる。この対策として同型式の自然吸気エンジンよりも[[圧縮比]]を低く設定したり、空燃比<ref>濃い方が火炎伝播速度が遅いためデトネーションが抑えられる</ref>を濃く設定する場合がある。圧縮比を低くした場合は過給効果が得られない回転域で熱効率が低下し、自然吸気エンジンよりも出力が低下する。また空燃比を濃くすることで走行燃費が悪化する。近年ではガソリンをシリンダー内に直接噴射する技術により圧縮行程では空気のみを圧縮するようになったためデトネーションの問題が解消され、2010年以降の乗用車では排気量を小さくして車重を軽量化して過給機によって出力を補い、総合的に走行燃費を低減する[[ダウンサイジングコンセプト]]を採用する例が増えている。<br />
<br />
== 用途 ==<br />
[[File:Turbocharger of DMF13HZ.jpg|thumb|right|240px|[[国鉄キハ183系気動車|特急形気動車]]の[[DMF13系エンジン (2代)|DMF13HZ形]]エンジンに装着されているターボチャージャー]]<br />
ターボチャージャーは船舶や発電機、[[建設機械]]、[[鉄道車両]]、自動車などで広く利用されている。特に船舶や発電機など、エンジンの回転速度が大きく変化しない用途ではターボチャージャーの設計をその運転条件に最適化しやすく、ターボチャージャー特有の欠点であるターボラグが発生することがないため適している。また、[[ディーゼルエンジン]]は空気のみを[[シリンダー]]に吸入して圧縮を行うため、ガソリンエンジンで生じるデトネーションが起こらず、部分負荷域においても吸気経路を絞らないため過給機との相性が特に良い。<br />
<br />
=== 自動車など ===<br />
自動車などではディーゼルエンジンを搭載したトラックのほか、[[モータースポーツ]]用車両や[[スポーツカー]]などでも一般的に用いられる。ターボチャージャーを搭載した初の市販車は[[1973年]]デビューの[[BMW・02シリーズ|BMW・2002ターボ]]である。日本国内では[[1979年]]デビューの[[日産・セドリック|日産・430型セドリック]]が初めてターボを搭載したグレードを登場させ、以後[[日産・ブルーバード|ブルーバード]]や[[日産・スカイライン|スカイライン]]等の主力車種にもターボ搭載モデルが誕生、[[日産自動車]]は国産ターボ車の先駆けとなった。路線バス用の車種は2005年後半からダウンサイジングによって燃費や排出ガスを低減するためにターボチャージャーを搭載する例が増えてきている。<br />
<br />
[[フォーミュラ1|F1]]では、かつてターボエンジンが全盛だったが、[[ホンダ・レーシング・F1チーム|ホンダ]]が[[ウィリアムズF1|ウィリアムズ]]に供給していたエンジン（RA166E）でも1,500cc [[V型6気筒]][[ツインターボ]]の構成によりレース中で776kW（1055馬力）を発生したと言われ<ref>第19回ガスタービン定期講演会講演論文集（’91-5）</ref>、安全性を理由に[[1987年]]からレギュレーションにより過給圧制限が加えられ（1987年は最大4[[バール (単位)|bar]]、[[1988年]]は最大2.5bar）、1988年シーズンを最後に過給機の使用が禁止された。しかし、2014年からは1,600cc V型6気筒エンジンにシングルターボを組み合わせて使用することが可能となった。<br />
<br />
2010年代以降、欧州メーカーの乗用車では小排気量の[[ガソリン直噴エンジン]]を採用してエンジンを小型軽量化しながらターボチャージャーにより出力を補う[[ダウンサイジングコンセプト]]を採用する車種が増え、ターボチャージャーの搭載車種が増えつつある。ロープレッシャーターボやツインスクロールターボを採用し、低回転から中・高回転までフラットな特性で大きなトルクを発生させている。日本の乗用車では[[軽自動車]]にターボチャージャーが採用されるケースが多い。また、かつては[[自動車税]]の税額が3ナンバーと5ナンバーで大きく異なっていたため、[[小型自動車|5ナンバーボディ]]には排気量2,000cc以下のエンジンにターボチャージャーが利用されるケースが多かった。<br />
<br />
=== 航空機 ===<br />
[[航空用エンジン]]では[[1950年代]]までは多くがレシプロエンジンだったことから、気圧の低い（酸素の少ない）高空での出力維持のために過給器の研究が行われた。当初は機械式のスーパーチャージャーが採用されたが、次第にターボチャージャーに置き換わった。<br />
<br />
フルスロットル時に所定のエンジン出力を出せる限界高度である臨界高度（[[海面更正|海面高度]]と同じ出力を発揮できる限界の高さ）までエンジン出力を維持するため、タービンに送る排気を高度に応じて自動的にバイパス流路を開閉するバルブを搭載しており、気圧の低い高高度ではバイパス流路を閉じてタービンに送る排気を増やして吸気圧力を上昇させ、気圧の高い低高度ではバイパス流路を開いてタービンに送る排気を減らして吸気圧力を低下させることにより、地上から臨界高度まで一定のエンジン出力を保つことができるが、臨界高度以上となるとエンジン出力が低下していく<ref>{{Cite book ja-jp|title=航空機用ピストン･エンジン |publisher=日本航空技術協会 |author=石田満三郎 |year=1989 |page=138 |series=航空工学講座 １０ |isbn=4930858100 }}</ref>。<br />
<br />
現代では[[ジェットエンジン]]や[[ターボプロップエンジン]]の高性能化により、レシプロエンジンを採用するのは小型機に限られているが、高空性能よりもエンジンサイズを抑えながらの出力を増強するために搭載している。なおレシプロエンジンにターボチャージャーを搭載しても、免許は自然吸気と変わらず『ピストン』であるため、設計はそのままでエンジンのみターボチャージャー付きに換装した機体を上位モデルとしているメーカーもある。<br />
<br />
== 主要メーカー ==<br />
* [[ギャレット|ギャレット・システムズ]]（[[ハネウェル]]）<br />
* [[三菱重工業]]<br />
* [[日立製作所]]（ボルグワーナーとの合弁を経て事業から撤退）<br />
* [[ボルグワーナー]]（旧 独KKK社（[[:de:Kühnle, Kopp & Kausch|Kühnle Kopp und Kausch]]）+ 米Schwitzer社）<br />
* [[ターボネティクス]]（Turbonetics）<br />
* [[IHI]]（旧「石川島播磨重工業」）<br />
* [[Bosch Mahle Turbo Systems]]<br />
* [[コンチネンタル (自動車部品製造業)|コンチネンタル]]<br />
<br />
== 種類 （主に自動車用語） ==<br />
* [[ロープレッシャーターボ]]（ライトプレッシャーターボ／低圧ターボ）<br />
* [[ツインスクロールターボ]]<br />
* [[可変ノズルターボ|可変ノズル(VG)ターボ]]<br />
* [[電動アシストターボ]]<ref> {{Cite journal|和書|url=http://www.ihi.co.jp/var/ezwebin_site/storage/original/application/8f83654952daebd6c5f2b3c6d75f8619.pdf |format=PDF |journal=IHI 技報 |volume=51 |number=1 |year=2011 |title=電動アシストターボ!! }}</ref><ref> {{Cite news|url=http://www.njd.jp/topNews/dt/1079/ |title=燃費が1割改善～IHIの電動アシストターボ |newspaper=日刊自動車新聞 | date=<br />
2010-10-14 }}</ref><ref>{{Cite journal|和書 |url=http://www.mhi.co.jp/technology/review/pdf/433/433036.pdf |format=PDF |journal=三菱重工技報 |volume=43 |number=3 |year=2006 |title=電動アシストターボチャージャ<br />
＂ハイブリッドターボ＂の開発 |author=茨木誠一<br />
|author2=山下幸生 |author3=住田邦夫<br />
|author4=荻田浩司 |autheor5=陣内靖明 }}<br />
</ref><br />
**2011年5月に、IHIから電動アシストターボの製品化が発表された。タービンの過給効果が発現する回転数など詳細な性能は公表されていない。（吸気タービンが回転すれば過給圧が発生するものの、エンジン単体でのターボ過給開始回転数よりも低速から回転させなければターボラグなどのトルク変動の原因となる）<br />
* [[スリーホイールターボ]]（TWT:Three Wheel Turbochager）<br />
**吸・排気に加えて低速で回転をアシストする部位（ホイール）を追加しスリーホイールとしたもの。広義には前述の電動アシストなども含まれるが、用語としては油圧を介してオイルタービンを回しアシストを行うものに使われる事が多い。油圧式は主に商用ディーゼル車向けに研究開発が行われていたが極めて高い油圧が要求されるなどの課題があり普及には至っていない。<br />
<br />
== 脚注 ==<br />
{{Reflist|2}}<br />
<br />
==参考文献==<br />
{{Refbegin|2}}<br />
*{{Cite book ja-jp|author=鈴木孝 |year=2001 |title=20世紀のエンジン史 : スリーブバルブと航空ディーゼルの興亡 |publisher=三樹書房 |isbn=4895222837 |ref=harv }}<br />
*{{Cite book ja-jp|author=前間孝則 |year=1993 |title=マン・マシンの昭和伝説 : 航空機から自動車へ |volume=上 |publisher=講談社 |ncid=BN09468958 |isbn=4062059983 |ref=harv }}<br />
*{{Cite book ja-jp|author=前間孝則 |year=1993a |title=マン・マシンの昭和伝説 : 航空機から自動車へ |volume=下 |publisher=講談社 |ncid=BN09468958 |isbn=4062065819 |ref=harv }}<br />
{{Refend}}<br />
<br />
== 関連項目 ==<br />
{{Commonscat|Turbochargers}}<br />
* [[フランシス水車]]<br />
* [[過給機]]<br />
* [[スーパーチャージャー]]<br />
* [[インタークーラー]]<br />
* [[ウェイストゲートバルブ]]<br />
* [[ブローオフバルブ]]<br />
* [[ツインチャージャー]]<br />
* [[ターボチューン]]<br />
* [[ツインターボ]]<br />
<br />
{{自動車部品}}<br />
{{自動車}}<br />
{{オートバイ部品と関連技術}}<br />
<br />
{{デフォルトソート:たあほちやあしやあ}}<br />
[[Category:エンジン]]<br />
[[Category:自動車エンジン技術]]<br />
[[Category:自動車部品]]<br />
[[Category:自動車環境技術]]<br />
[[Category:流体機械]]</div>
202.250.224.161
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