ターボチャージャーとは?仕組みや構造原理を図を使ってわかりやすく解説!のイメージ

ターボチャージャーとは?仕組みや構造原理を図を使ってわかりやすく解説!

最近の自動車によく使われているターボチャージャーですが、どんな仕組みで使っているのでしょうか?ターボチャージャーの仕組みや構造、原理、種類を図を使ってわかりやすく解説していきます。自動車好きでない方も仕組みを知っておくことで、車を買うときの判断材料になります。

2019年02月20日更新

ゆうだい
ゆうだい
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目次

  1. ターボチャージャーとは?
  2. ターボチャージャーの仕組み
  3. ターボチャージャーの構造
  4. ターボチャージャーのメリット
  5. ターボチャージャーのデメリット
  6. ターボチャージャーの種類
  7. ダウンサイジングターボの意味は?
  8. スーパーチャージャーとの違いは?
  9. ターボチャージャーのチューニング①
  10. ターボチャージャーのチューニング②
  11. ターボチャージャーのチューニング③
  12. ターボチャージャーのチューニング④
  13. ターボチャージャーのチューニング⑤
  14. ターボ車を乗りこなそう
  15. まとめ

ターボチャージャーとは?

現在のターボ車

最近の自動車にはよくターボチャージャー搭載の自動車が多くなってきましたね。特に軽自動車であったり、ターボチャージャーを搭載することで燃費をよくする自動車が多いですね。しかし、30年くらい前の印象では、燃費を悪くして、エンジンパワーを上げるための過給器であるというイメージでした。それが技術の革新により、過給器を付けたほうが燃費がよくなるということになったので、最近の自動車はターボチャージャーを搭載しているのです。特に最近は軽自動車の車体が大きくなってきたということもあり、軽自動車にターボチャージャーを付けることによって、パワー不足を補っていますね。

ターボ車とは?

ターボ車とは、ターボチャージャーという過給器を搭載している車のことを指します。ターボチャージャーというのは、簡単に説明すると、排気ガスの力によって、タービンを回して、そこからエンジンに空気をたくさん送り込むことによって、エンジンのパワー多く出すことができるというものです。そのため、小さいエンジンでも大排気量の車と変わらないくらいのパワーを出すことができます。そうすることで、車の車重をより軽くすることがで来ます。そのため、走行中の運動性能がよくなったりなどのよい効果があるとされています。

ターボチャージャーの仕組み

仕組み

ターボチャージャーの仕組みは、電気自動車などの排気ガスを出さない自動車以外のガソリン車はすべて排気ガスを出しますね。その排気ガスを使ってタービンを回してたくさん空気をエンジンの中に送り込むという仕組みになっています。入る空気が多ければ多いほど強い爆発を起こすことができますので、エンジンの持っている排気量以上のパワーを簡単に出すことができるのがターボチャージャーの仕組みですね。

動画で仕組みをチェック

ターボの仕組みを図で見るよりも、動画で見るほうが分かりやすいので、動画でチェックしてみましょう。ターボが実際に動いているときの映像です。動画では、排気ガスの代わりに、空気を使ってタービンを回しています。これが回ることによって吸気がされるという仕組みなのですね。

ターボチャージャーの構造

構造を図で解説

ターボチャージャーの構造は単純です。排気ガスの勢いを使ってタービンを回します。その回る力を使って空気をエンジンの中に取り入れることができます。下にある図では、裏側にある入り口から、排気ガスを取り入れ、その中にあるタービンを回して、吸気をする仕組みになっています。つまり、図からわかるように排気ガスの力を利用してタービンを回していることが分かります。そのため、排気ガスの力を再利用することができるので、とても効率が良い仕組みになっているのが分かりますね。

出典: https://www.photo-ac.com

ターボチャージャーのメリット

メリット

ターボ車のメリットとして、ターボがついていない車と比べるとよりパワーが簡単に出すことができるというところが一番のメリットです。特に、排気量を小さくしてもそれ以上のパワーを出すことができるようになるのがターボです。そのため、排気量を小さくすることができ、燃費、自動車税をすこし抑えることができるのです。

ターボチャージャーのデメリット

デメリット

デメリットとしては、同じ排気量の自動車と比べると過給器がついている種類と過給器がついていない種類では、どうしても燃費が悪くなってしまうということです。また、ターボという過給器の構造上どうしてもターボラグというのが発生してしまうということです。排気ガスのパワーを使ってタービンを回すので、タービンが回りだすまで、ある程度エンジンの回転数が必要になります。そのため、タービンを回す回転数まで行くのに少しラグが生じます。そのタービンが回り始めるまでのラグをターボラグといいます。

ターボチャージャーの種類

シングルターボ

シングルターボは、排気量の少ない自動車によく採用されています。意味は名前の通り、ターボチャージャーが一つだけ自動車についている種類のターボとなります。利点としては、ターボチャージャー自体が一つで済むので、安くできます。さらに、重量が軽くすることができるので、小さい自動車によく採用されているターボチャージャーの構造の種類となっています。

ツインターボ

ツインターボの意味は、名前の通り、ターボチャージャーが2つ車についているという構造の種類のことを指します。こちらは、シングルターボと少し違って、小さめのターボを使ったり大きなタービンと小さなタービンを組み合わせて使ったりすることで、ターボラグを少なくすることができます。しかし、2種類のターボを2つ付けることになるので、値段も高くなってしまうし、重量も出てしまうというデメリットもあります。

ツインスクロールターボ

これが最近の中排気量車に多い形のターボチャージャーの構造の種類になります。よくこれがツインターボと勘違いされがちですが、この構造は、シングルターボの構造と同じ種類です。タービンの数が1つなので、シングルターボと種類わけされます。どこがツインなのかというと、タービンに排気ガスが当たる道が2つあるということです。図を見てもらえるとわかると思いますが、2手に分かれていますね。そのため、エンジンの回転数が低回転の時と高回転の時で、使い分けることができ、効率よくタービンを回すことができます。そのため、最近はこの方式がよくつかわれています。

ダウンサイジングターボの意味は?

排気量を小さくする

ダウンサイジングターボと聞くとターボの大きさを小さくするという意味と勘違いする人がいますが、それは間違いです。エンジンの排気量を小さくするという意味です。エンジンを小さくする代わりにターボを付けて、元のエンジンと同じくらいのパワーを出すという意味で使われています。ターボの原理については解説している通りです。つまり、小さいエンジンでワンランク上の走りをすることができるという意味です。

メリット

ダウンサイジングターボを採用することで、メリットがあります。そのメリットは、エンジンを小さくすることによって、軽量化をすることができます。車の中で一番思い部品を小さくすることができるので、車体を軽くすることができます。また、排気量を小さくすることによって、税金を抑えることができます。同じくらいのパワーで税金が安くなるのでよいですね。

デメリット

ダウンサイジングターボのデメリットとしては、ターボラグが構造上どうしても発生してしまうということですね。また、ターボの原理として、過給器を使って空気をたくさん押し込んでいるので、エンジンが早く壊れやすいということです。しかし、このエンジンが早く壊れやすいというのは、しっかりとしたメンテナンスを行っていれば、防ぐことができます。しっかりとメンテナンスをしたいですね。

スーパーチャージャーとの違いは?

スーパーチャージャーとは?

スーパーチャージャーとは、ターボと同じで、過給器ということは変わりません。おおもとの原理自体は変わりはありません。吸気の仕組みもほとんど変わりませんが、タービンを回す仕組みがターボと少し違ってきます。ターボは排気ガスを使ってタービンを回していたのに対して、スーパーチャージャーは、エンジンの回転をそのまま使ってコンプレッサーを回して吸気しています。日本では、あまり見ない種類の過給器となりますね。最近では、ノートに搭載されていたりしていました。

メリット

メリットはターボと違いエンジンにそのままつけているので、エンジンの回転数が低いところから吸気されるということになります。つまり、エンジンの回転数が少し落ちてしまってもしっかりとパワーを出すことができるということですね。ターボラグというのはありません。

デメリット

デメリットという意味では基本的にターボと同じようなデメリットがあります。ターボと比べると、アイドリングの時から吸気してしまうので、どうしても燃費が悪くなってしまいます。また、ターボよりも抵抗になってしまうことがあり、回転数が高いところでは、エンジンの回転の妨げとなってしまうことがあります。

ターボとの違いについて図で解説

スーパーチャージャーとターボチャージャーの違いについてはある程度分かったと思いますが、図を使ってよりわかりやすく説明してくれているので、こちらも合わせてごらんください。かなりわかりやすい図をつかってくれています。

ターボチャージャーのチューニング①

エアークリーナーの変更

ターボ車は、基本的に過給器から吸気を行うので、吸気を行うところのエアクリーナーをより吸気効率の良いものに交換しましょう。ターボ車というのはエアークリーナを交換するだけで、パワーが目に見えて上がるということがよくあります。エアークリーナの交換はそこまで値段がかかるということではないので、ぜひ過給器がついている車に乗っている人はやってほしいチューニングの一つですね。

ターボチャージャーのチューニング②

インタークーラーの変更

インタークーラーとは、過給器がついている車にはついてるものですが、吸気する空気を冷やして、エンジンの中に入れます。過給器によって空気が圧縮されます。圧縮されると温度が上がります。そのため、それを冷やすことによってより酸素の濃度を上げてエンジンに送り込むことができます。そのためのチューニングの一つです。図のようにインタークーラーのサイズを大きくするだけでもとてもパワーが出ます。

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ターボチャージャーのチューニング③

ブーストアップ

ブーストアップというのは、タービンに当たる排気ガスの量を多くするという意味です。そうすることで、タービンがよりたくさん回ることになりますね。そのため、たくさんの空気が吸気されることになります。それによってパワーを上げてしまおうという意味です。イメージしずらいかもしれませんが、原理は、とても簡単ですので、下の図を見てみて下だい。

ターボチャージャーのチューニング④

マフラーの交換

マフラーの交換は、手軽にしている人もいるかもしれませんね。マフラーを交換することで、排気効率をよくすることができます。排気効率をよくすることで、エンジンの回転数もより早く高い位置にもっていくことができます。そして、たくさん吸気をした分たくさん排気をしなければいけないので、そのために効率よく排気をできるようにマフラーは行われます。最近は、ただ大きい音を出したいという意味だけで交換している人もいますが、本当の意味は排気効率をよくすることです。

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ターボチャージャーのチューニング⑤

タービン交換

ターボ車のチューニングの行きつく先は、このタービン交換にあると思います。タービンを交換することで、簡単にパワーをたくさん出すことができます。しかし、原理的には大きいタービンを付けることで、エンジンの回転数が低いときは吸気がしずらいですが、レースなどでは、エンジンの回転数が高いところをたくさん使用するので、タービン交換も定番のチューニングとなっています。

ターボ車を乗りこなそう

燃費よく走るコツ

燃費よくターボ車を走らせるコツとして、しっかりとターボチャージャーの原理を理解しておく必要があります。しっかりと原理を理解していれば、燃費よく走ることができます。ターボの原理をよく思い出してください。そうですね。排気ガスを使ってタービンを回していました。つまり、タービンをあまり回さなければ小排気量の車と同じなのです。普通に走るときは、タービンが回らないくらいのエンジンの回転数をキープして走るように心がけましょう。坂道や加速時はターボのパワーを借りるという走り方をすることで、燃費をよくすることができます。

スポーツ走行をしてみよう

きびきびとスポーツ走行をしたいときは、先ほど紹介した燃費走行と逆のことをすればよいのです。ターボのパワーがしっかりとかかっている回転数からエンジンの回転数を落とさないように注意しながら走るようにしましょう。そうすることで、ターボのパワーがしっかりとかかっていることになるので、しっかりとターボのパワーが発揮された走りができるようになります。

まとめ

原理を理解して普段から走ろう

ターボ車などの過給器がついている車の原理をしっかりと理解して、走行をするようにしましょう。メリットデメリットあるので、それを理解しながら走ることで、よりエコな走りができますね。まずは原理からしっかりと理解することが大切ですね。そこから体感しながら、よりエコな走りを目指しましょう。

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車やバイクの魅力について知りたい方はこちらもチェック!

自動車はターボ車以外にも大排気量の自動車があったり、より人気の車があったりします。これからどんな車にしようか悩んでいる方は参考のためにいろいろな車のメリット、デメリットを知ってから購入するとよいですね。またメリット、デメリットを知っていることで、それを生かした走り方、走らせ方ができますね。また車以外にもエンジンのついたものといえばバイクもありますので、そちらも合わせてご覧ください。

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