ターボ

ターボとは

ターボとは、ターボチャージャーの略で日本語で「過給機」という意味。
通常の自然吸気より多くの混合気を燃焼室に送り込む事で、同じエンジンでもパワーアップが可能になります。

熱や運動エネルギーとして廃棄されるエネルギー(排気ガス)を使用しているのでエンジンのクランクシャフトの機械損失が少なのが特徴です。
大体40%が排気損失されているが、ターボチャージャーで大体10%を回収して利用しています。
また、ターボチャージャーの後ろに配置される触媒の温度が温まりにくく、温まっていない冷間時は有害ガスが排出されやすくなります。(触媒は温まって初めて機能する為)
ターボチャージャーは数万~20万rpmという高回転で回るのでオイルを循環して冷却と潤滑を行っている場合が多い。

かつて、F1ではホンダが1500ccツインターボで1055馬力を発揮していました。

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(英: turbine)と、タービンの回転を伝達するシャフト(英: 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コンプレッサー(英: 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(英: 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。
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。
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を超えるものもあり[1]、高温の排気ガス800 – 900℃)[1]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。

引用:wikipedia ターボチャージャー

ターボの仕組み

ターボチャージャー 仕組み

出典:日立金属 ターボエンジンの仕組み

ターボチャージャーは、インテークマニホールドとエキゾーストマニホールド間に配置されています。
エンジンは、混合気を燃焼室に送り込んで爆発した後、排気ガスとなります。ターボチャージャーはこの排気ガスの圧を利用してタービンホイールを回します。
タービンホイールは、インテークマニホールド側のタービンホイールと連動しており、インテークマニホールド側も回る事で空気を圧縮してエンジンに送り込む事が可能になります。

メリット

  • パワーアップが可能
  • 排気音が小さくなる(排気ガスがターボチャージャーに当たってから排出される為)

デメリット

  • 燃費の低下
  • コストがかかる
  • 冷却システムを設ける場合がある
  • パーツの耐久性の不安(出力増加に伴って燃焼温度が高くなり、シリンダ内圧も高くなる為)

ターボのバイク一覧

1970年代の後半、排ガス規制の影響で4輪業界で出力低下を余儀なくされました。そこで、ターボチャージャーを採用し始めました。
2輪業界は1980年代からターボチャージャーを採用したバイクが生まれました。以下で紹介する車両です。
ホンダはCX500TURBO,ヤマハはXJ850TURBO,スズキはXN85,カワサキは750TURBOです。

KAWASAKI:750TURBO

スペック

エンジン:738cm3 空冷4ストローク4気筒DOHCターボ2バルブ
内径x行程 / 圧縮比:66.0mm x 54.0mm / 7.8:1
最高出力:112ps/9000rpm
最大トルク:10.12kgm/6500rpm

4メーカーの中、カワサキが一番最後に送り出した車両が、750TURBOです。
出力は、112馬力と他メーカーのターボ車より出力が上回っていました。
高出力に耐える為に、大口径フロントフォークに大径ブレーキディスク、強化クラッチを装備。
燃料タンク上にデジタルメーターを装備。
タコメーターがボタンを押す事で電圧計にもなります。
今の価格でいうと、230万前後の価格になるので、高嶺の花な存在でした。

ホンダ:CX500 TURBO CX650 TURBO

1981年当時、世界最小量産型ターボチャージャーを装備したバイク。出力アップに伴い、ミッションを強化。
なんと、フューエルインジェクションをホンダが初めて装備したバイクです。
フロントカウルは特徴的な大型カウルを装備し、サイレンサーに「TURBO」とデカールが貼られています。

CX500 TURBO スペック

エンジン:496cm3 水冷4ストロークV型2気筒4バルブOHV
内径x行程 / 圧縮比:78.0×52.0(mm)/7.2
最高出力:82ps/8,000rpm
最大トルク:8.1kg-m/5,000rpm

CX650 TURBO スペック

エンジン:673cm3 水冷4ストロークV型2気筒4バルブOHV
内径x行程 / 圧縮比:82.5×63.0(mm)/8.0
最高出力:100ps/8,000rpm
最大トルク:10.5kg-m/5,000rpm

ヤマハ:XJ650 TURBO

XJ650 TURBO スペック

エンジン:653cm3 空冷4ストローク並列4気筒2バルブDOHC
内径x行程 / 圧縮比:—
最高出力:90ps/5,000~8,000rpm
最大トルク:7.5kg-m/5,000~8,000rpm

世界初のキャブレターターボシステムを搭載した車両です。
風洞実験でエアロダイナミクスを追求したフルカウルを装備しています。スタイリングは、ボートなどのマリン製品で培ったノウハウを駆使していたといいます。

スズキ:XN85

XN85 スペック

エンジン:673cm3 空冷4ストローク並列4気筒2バルブDOHC
内径x行程 / 圧縮比:—
最高出力:85ps/7,500rpm
最大トルク:7.8kg-m/7,500rpm

エンジンは、油冷の元祖となるオイル冷却システムを採用しています。
カタナのイメージを残すハーフカウルも装備。
XN85は開発コードで、それがそのまま車名になったそうです。85は馬力の意味もあるそう。
アンチダイブメカやフルローターサスを採用するなど、足回りも充実していました。

カワサキ:H2(スーパーチャージャー)

スペック

エンジン:998cm3 水冷4ストローク並列4気筒4バルブDOHC(遠心式スーパーチャージャー)
内径x行程 / 圧縮比:76×55/8.5
最高出力:200ps/10,000rpm
最大トルク:14.3kg-m/10,000rpm

カワサキが総力を結集して開発したバイク。比類なき加速力とトップスピード、スーパースポーツレベルのサーキットパフォーマンスを実現。
だれも味わったことのないライディングフィーリングを体感できる究極のロードスポーツ。
自社製スーパーチャージャーにより、高いレベルでのセッティングを実現。
熱の発生を最小限に抑える事で、インタークーラーを不要とした。重量とスペースの効率を高めている。
アフターマーケットのデータロガーを接続可能とするCANコネクターをアッパーカウル内に装備。
工具を使用せず無段階調整可能のプリロードアジャスターを装備。圧側と伸び側それぞれ22段階減衰調整可能。
クラッチレバーの握り始めの遊びを最小限に設定したカワサキ専用パーツ。
車体左側にスーパーチャージャーの出力特性に適した形状とし、高出力化に貢献。

ターボの歴史

ターボチャージャーの初めは、車やバイクではなく航空機に使用されていました。
理由は、パワーアップではなく、上空は酸素が薄いのでエンジンを回すには強制的に酸素を送り込む必要があったのでターボを使用したと言われています。
車ではポルシェ(1974年)が初めてターボを載せて、バイクではホンダが初めてCX500(1980年)にターボを載せました。

スーパーチャージャーとターボの違い

動力をどこから取るかの違いです。
ターボは排気ガスから動力をとるが、スーパーチャージャーはクランクシャフトから動力をとります。

Q&A

  • 2ストロークエンジンにターボは装着できる?できたらパワーアップする?
    • 装着している方もいらっしゃるみたいですが、市販されているバイクの一般的な2サイクルエンジンにターボを装着しても性能アップは見込めないのではと思います。2ストロークエンジンは、混合気が排気のチャンバー(4サイクルでいうマフラー)まで出てきてはエンジンのシリンダーまで戻ってと、チャンバーに出たり戻ったりと往復運動のような動きをしています。4サイクルエンジンも往復運動のような動きはしていますが2サイクルエンジン程ではありません。なので、構造上の観点からターボを装着してパワーアップは難しいのではないかと思います。はっきりした事は分かりません。
  • ターボラグとは?
    • 仕組み上、排気ガスを利用するので吸気するまで僅かに時間が掛かります。これをターボラグといいます。

 

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