過給機というエンジンの部品を聞いたことはありますでしょうか？過給機はエンジンの出力や性能に大きな役割を果たす重要な部品です。過給機付きの自動車エンジンはガソリンが「ハイオク」指定になるので、ちょっとお財布に優しくないのがネックですね。今回はそんな過給機について、役割や種類や仕組みについて簡単解説します。
過給機の役割・目的とは
エンジンの出力は、シリンダーに送り込むことができる空気の量で決定されます。過給機の役割は、空気の供給量を増やすことで燃料をより多く燃焼させ、より大きな出力を出させることです。ガソリンの燃焼は最大出力空燃比の付近がもっとも効率がよいため、空気の量が一定なら、燃料の供給をいくら増やしても出力が上がることはない、ということを以前の記事で載せましたので、良かったら空燃比の記事も確認してみてください。
過給機によって、シリンダー容積よりも大きい空気を圧縮してエンジンに送り込んでいます。これによって、出力を高めることが可能になります。
過給機の種類
過給機は、大きく分けて2種類あります。ひとつはエンジンの力を利用して作動するもので、「メカニカルスーパーチャージャー」、略して「スーパーチャージャー」といいます。もうひとつは排気が流れる力を利用したもので、「ターボチャージャー」といいます。ここでは、採用例の多いターボチャージャーを例に解説します。
過給機の仕組み・構造
ターボチャージャーは、両端に羽根車がついたタービンを中心とした機構になっています。片方の羽根車は排気ダクトに、もう片方は吸気ダクトに配置されています。排気の流れによって排気側の羽根車が回転すると、それと連動して吸気側の羽根車も回転します。この回転運動によって吸気の流れが加速し、空気が圧縮されてエンジンの出力を上げることができます。(圧縮された空気のことを給気と呼んだり、その圧力のことを給気圧と言ったり、非常に大事なパラメータになります)
空気を圧縮する力が強くなりすぎると、吸気が高温になり自然発火する「ノッキング」という現象が起きてしまいます。これを防ぐために、排気側にターボチャージャーを通過しないバイパス通路を設け、圧力が一定以上になると排気がバイパス通路を通るようになる仕組みが備えられています。この働きを「過給圧制御」や「給気圧制御」といいます。現在ではコンピュータで過給圧制御が行われることが多いです。
まとめ
過給機(ターボチャージャー)の中でも、構造が複数種類あり、まだまだ奥が深い部品となっています。また、過給機性能はエンジン性能に大きな影響を与えますので、非常に重要な部品になります。過給機に関する更なる詳細解説は今後別の機会でしようと思いますので、乞うご期待ください。
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