ディーゼルとターボチャージャーの相性は?構造・仕組みを解説 | DPFドットコム

ディーゼルとターボチャージャーの相性は?構造・仕組みを解説

現在国内を走っているトラックの多くにはディーゼルエンジンが搭載されており、ほぼ全てのディーゼルエンジンにはターボチャージャー(以下「ターボ」)が組み合わされています。ディーゼルエンジンにターボを搭載することで、ディーゼル特有のネガを打ち消すとともに、一般道や高速道路など様々な場所を走るトラックの走行性能を高めることが可能になります。

今回は、ディーゼルエンジンのターボにスポットを当て、その特徴やトラックに導入するメリットなどを紹介します。これを読んで、ターボのメリットを最大限に活かし安全にトラックを運転したいところです。

ターボの構造とパワーアップの仕組み

ターボは、過給器といわれるエンジンパワーを増大させる装置の一種です。自動車に搭載される過給器としてはターボのほかにスーパーチャージャーがありますが、ラックに組み合わされる過給器はほぼ全てがターボです。なおターボは自動車だけでなく、航空機にも用いられています。

ターボは、タービンやベアリング・コンプレッサーなどで構成されています。エンジンを燃焼して排出されるガスを利用してタービンを回し、ベアリングを通じてコンプレッサーを動かすことにより空気を圧縮します。

その圧縮された空気をエンジンに取り込むことでより多くの燃料を燃やし、パワーアップにつなげるという仕組みになります。本来無駄になるだけの排気ガスを使ってタービンを回すため、エネルギーの回収による効率化にもつながっています。

一方ターボは、タービンの高速回転・排気ガスを利用することによる高温化という過酷な状況下で使用されます。構成部品の摩耗劣化がほかのパーツよりも多く、放置しておくと最終的にエンジンに深刻なダメージを与えてしまうため、想定されるトラブルをあらかじめ知っておき、事前の対策をとることが重要になります。

トラックにターボチャージャーを導入するメリット

トラックには重い荷物が積載されます。したがって車を発進させるときは、乗用車よりも高いトルク性能を必要とします。またトラックは一般道だけでなく高速道路を走行する機会も多いのですが、荷物を大量に積んでいることでどうしても加速性能が乗用車に劣ります

トラックにターボを採用することでこのデメリットを解消し、多くのトラックに搭載するディーゼルとターボのおいしいとこ取りをすることができます

ディーゼルエンジンは低回転域のトルクが豊かなため、長い上り坂でも粘りのある走行が可能ですが、高回転域のパワーが足りないという欠点があります。これを改善するために高回転域よりのセッティングにすると、今度は逆に低速域のトルクが不足してしまいます。

ディーゼルエンジンにターボを組み合わせることで、最高出力とトルクを同時にアップさせることができるため、加速性能や最高速度を上げることが可能になるのです。

またターボが新鮮な空気を大量に押し込むことで燃やせる燃料が増加するため、酸素濃度が高まって黒煙の減少にもつながります。さらにそのことで燃焼温度が低下してNOxの排出量も少なくなる、というのがディーゼルにターボを組み合わせるもうひとつのメリットなのです。

ちなみに、ヨーロッパの乗用車で主流となっているダウンサイジングターボは、出力アップよりむしろこちらの効果を狙っています。

ガソリンターボとディーゼルターボの違い

ターボやスーパーチャージャーなどの過給器は通常のガソリンエンジンにも幅広く使用されていますが、多くのトラックに採用されるディーゼルエンジンはターボとの相性が特にいいといわれています。ガソリンターボと比べディーゼルターボが有利な点を見ていきます。

ディーゼルターボはノッキングを起こさない

エンジン内部での異常燃焼をノッキングといいます。ガソリン車では燃料と空気の混合気を圧縮して燃やします。圧縮する空気が多いほど高出力を引き出すことができるのですが、ターボにより圧縮時の温度上昇が大きくなるため、異常なタイミングで燃焼してしまう場合があります。そのためガソリンエンジンにターボを組み合わせる場合は、圧縮比を低くしなければなりません。

一方ディーゼルエンジンでは、空気のみを圧縮したところに燃料を噴射するという形をとっているため、構造上ノッキングが起こりません。そのためディーゼルターボはガソリンターボより多くの過給をすることが可能になり、ターボの効率をより高めることができるのです。

ディーゼルターボはスロットルチャンバーがいらない

ガソリンエンジンもディーゼルエンジンも、出力調整のために燃料と空気の量の割合を調整する必要があるという点が共通しています。

ガソリン車の場合はスロットルチャンバーという部品で空気の量や出力を調整しているのですが、空気の流れを絞って調整するため、どうしてもポンピングロスという抵抗が生じてしまいます。

ディーゼルエンジンの場合は圧縮した空気に燃料を噴射することになり、燃料の噴射量によってエンジン出力を調整するため構造上スロットルチャンバーが不要です。したがってガソリンエンジンと違い、ポンピングロスは起こりません。その分より低回転域から高い効率が得られ、また燃焼エネルギーも高いため、ターボの恩恵を最大限に享受することができるのです。

よりターボの効果を高めるために必要なこと

トラックに多く採用されるディーゼルエンジンにターボを搭載することで様々なメリットを得られることがわかりましたが、本来の性能をフルに発揮させるためにはトラブルを未然に防ぐことが必須です。

詳細は別記事で改めて紹介しますが、ターボの故障を防ぐポイントのひとつに適切なオイル管理があります。

また普段の運転からターボに負担のかからない運転を心がけることも、本来の性能を活かすための近道です。以下の点に注意して、日頃からエンジンやターボに負荷の少ない運転を意識したいところです。

1.トラックは重い荷物を積んでいるため、急加速や急な減速が苦手です。一定の速度で運転するため適正回転域であるグリーンゾーンを意識して、エコ運転を心がけるようにしましょう。

2.トラックのターボエンジンを高回転で回すと、タービンも高速で回転させることになるため高い負荷がかかります。運転時はむやみにエンジンを回さないよう、空ぶかしや急加速は極力避けてください。

3.ターボのコンディションを良好に保つポイントのひとつに適切な冷却があります。運転直後はタービンが高速回転して非常に熱をもっているため、停車後しばらくアイドリング状態にしておくことで、少しでもターボを冷却してからエンジンを停止したいところです。

まとめ

多くのトラックで採用されているディーゼルエンジンに組み合わせれるターボについて、その構造や搭載するメリットを見てきました。

ターボならではの特徴とディーゼルがもつ特徴を組み合わせることで、多くの荷物を積んで走行するというトラックの走行シーンに最適なパワーを発揮することがわかりました。

ターボエンジンをより効率的に使い、本来の性能をフルに発揮させるためには、無駄な負荷をかけず車にやさしい運転をすることが大事です。

またターボに関するトラブルを未然に防ぐとともにその兆候を事前につかむことで、修理の手間や費用を最小限におさえることにもつながります。純正の新品パーツは高額ですが、ターボの構成パーツは頑丈にできているため、質の高いリビルトパーツを上手に選べば低コストで本来の性能を取り戻すことができます

ターボのパーツは特にデリケートな部分なので、価格だけにとらわれずトータルのコストパフォーマンスに優れたものを選ぶようにしましょう。

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