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ターボとスーパーチャージャーって何が違うんですか?

A 回答 (5件)

もうちょっと、学問的な話で。



※馬力を出すには燃焼室内で爆発力を高めるしかなく、それにはガソリンと空気を混ぜた混合気を増やすしかありません。
 故に、『排気量アップ』に勝るエンジンの改造はありませんが、実際にはレースの規則とか、市販車なら税金や燃費、排ガス規制の問題などで、ホイホイ排気量を増やすことが出来ません。

※そこで登場したのが過給器(スーパーチャージャー)です。
 燃焼室容量はそのままでも、混合気に圧力をかけてムリヤリ押し込めば、排気量アップと同じリクツになります。
 この『ムリヤリ押し込む』のが過給器であり、機械工学上の分類では、過給器=スーパーチャージャーの一形態としてターボチャージャーがあります。

※気体を『ムリヤリ押し込む』ということは要するにコンプレッサー(圧縮機)であり、コンプレッサーを動かすにはエンジンで駆動するのがイチバン簡単です。
 具体的には、エンジンのクランクシャフトにベルトをかけて、回転式のコンプレッサーを駆動して混合気をエンジンに押し込みます。
 今日では特にエンジン(もしくはモーターなどの動力源)でコンプレッサーを回す装置を指して、『スーパーチャージャー』という呼び方をしています。

※しかしポンプを回すためには、当然馬力を使わなければなりません。
 例えば戦前のメルセデスのグランプリカーでは、スーパーチャージャーを駆動する為だけに最大68馬力もの損失があったと言われています。

※つまりスーパーチャージャーは『50馬力を捨てて100馬力を取る』というような、『エビでタイを釣る』的なシロモノで、結果的に馬力はUPしますが、熱効率は最低最悪であり、エネルギーのムダ使いです。
 そこでエンジンの馬力を使わず、本来捨てているエネルギーでコンプレッサーを回せば、エネルギーの損失無しに馬力がアップできるリクツです。
 ターボチャージャーを発明したのはスイスの蒸気タービン技術者のアルフレッド・ビュッヒですが、彼はコンプレッサーを駆動する為に、使い慣れた蒸気タービンの手法を用いました。
 しかし勿論蒸気はエンジンには無いので、よく似た気体(熱せらて膨張するガス)である排気ガスを使い、その頃すでに存在していたスーパーチャージャーに蒸気タービンのファンを付けて、排気ガスでスーパーチャージャーを駆動してみました。
 これがターボチャージャーの原理です。

・・・・つまり、エンジンの馬力アップを狙って混合気をエンジンに押し込むのに、
①エンジン本体の馬力をつかってコンプレッサーを回すのがスーパーチャージャー
②排気ガスの勢い(熱せられた気体が膨張するエネルギー)を使ってコンプレッサーを回すのがターボチャージャー
・・・っという分類になります。

 ところで。

 エンジンはガソリンを燃やしても、発生した熱エネルギーの30%以下しか馬力に変換出来ず、燃料が持つエネルギーの多くは、ラジエタから放熱したり、熱を持った排気ガスをそのまま排出したりして、熱エネルギーとして大気に捨てています。
 排気ガスの流れ=熱せられた気体の膨張エネルギーを使ってコンプレッサーを回しているターボチャージャーは、今まで捨てていたエネルギーを回収してエンジンの爆発力を高める装置と言え、つまりターボは『回生エネルギーシステム』の一種なんですね。
 よって、機械工学的(機械の構造的)によく似たスーパーチャージャーとターボチャージャーは、得られるエネルギーの大小や、エネルギーの変換に伴う損失の収支を論ずる熱力学では、全く違う装置ということになります。

・・・・っというワケで、この話のポイントは、
①スーパーチャージャーはエンジンの馬力の一部を少し使い、更に大きな馬力を得る増幅機
②ターボチャージャーは、捨てていたエネルギーをエンジンに戻し、更に大きな馬力を得る回収機
・・・となります。
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回答にもありますが、過給機の中にターボチャージャーとスーパーチャージャーがあります。

排気圧を利用するのとエンジンの出力を利用する違いです。特性は各々異なり悪いところを補うため両方付いているのもあります。
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過給機の原動力が違います。


ターボは排ガスの圧力を使いますが、スーパーチャージャーはエンジン出力を使います。

スーパーチャージャーのほうが低速(低回転)から十分な加給圧が得られるため、通常利用では非常に使いやすいエンジンになるのですが、エンジンパワーを食われるために最高出力では(例えば同じ排気量だと)ターボより低くなってしまいます。
そして多くの人は、購入する時に最高出力しか見ませんので(200馬力と220馬力なら220馬力のほうが良い、と思ってしまう)販売が伸びない、という非常に重大な欠点がスーパーチャージャーにはあります。
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どちらも自然吸気ではなく、1気圧以上にの気圧で吸気しする装置です、過給機といいます。


その動力源をどこでとるか。
①エンジンのクランク軸の回転から・・・歯車等を経由して、過給機を駆動。
②排気ガスの熱、流速を利用してガスタービンを回し、その回転で・・・・。
①の場合は気体の体積を機械的に圧縮します。
②の場合もタービンの回転で、別の圧縮機を動かせば①と同じです。
ただし、タービンの回転で気体の流れに大きな変化を生じさせ、流体力学の原理・応用で気体を圧縮させるのがターボ。
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ターボチャージャーは排気ガスの流れを受けて回転するタービンとタービンの回転力を伝達するシャフト、伝達されたタービンの回転力で空気を取り込んで圧縮するコンプレッサー、そして、タービンとコンプレッサーの周辺の流れを制御するハウジングで構成され、スーパーチャージャーはエンジンの出力軸(クランクシャフト)からベルトなどを介して取り出した動力や電動モーターによって圧縮機(コンプレッサー)を駆動し、空気を圧縮してエンジンに供給する補機です。


ざっくり言って排気ガスを利用するのがターボ、使わないのがスーパーチャージャーです。
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