ダウンサイジングターボエンジンについて

最近よく聞くダウンサイジングターボエンジンについて教えてください。

排気量の小さいエンジンにターボチャージャーで過給して足りない分のパワーを稼ぐ。
ここまではわかるのですが、それが燃費に貢献するということがイマイチわかりません。

過給する⇒シリンダ内に空気がいっぱい⇒その分燃料を多く噴射する。
だからパワーが上がるという認識です。

つまり、2.0Lのシリンダが吸い込む空気の量+過給（仮に0.5L分）＝2.5Lクラスのパワーが出る。
であれば、2.5Lエンジンと同等の燃費

ということではないのでしょうか？

No.9 回答者： tepoglen 回答日時： 2015/01/02 21:16

スロットル開度が小さければ小さいほどポンピングロスは大きくなります。

排気量が少ないほど同一出力を得るにはスロットル開度は大きくする必要があります。
ですからごく通常時の運転条件ではスロットル開度が小さいのですから小排気量エンジンの方が燃費は良くなります。

が、小排気量にし過ぎるとスロットル全開時のピークパワーは得にくくなりますから過給器で実質排気量を上げ、補うってのがダウンサイジングターボエンジンの基本的な考え方です。
ここら辺はwikiればすぐに出てくるでしょう。

ガソリンの直噴について。
スロットル開度に影響される吸気偏流や吸気管壁面やバルブに付着するガソリンがそれぞれから剥離した際の大きな燃料粒子の空燃費への影響から切り離し理想的な燃焼を得るため、また、筒内燃料噴射による気化冷却で吸入空気増大効果、ノッキング&デイトネーションの防止制御などの効果があります。
ポンピングロスをさらに少なくするためインタークーラー(過給器のそれではない)にて冷却された大量のEGRガスを使う事ができるためってのも大いにあります。

ダウンサイジング化されたエンジンは当然小型軽量になるため車輌重量が軽くなること、車輌パッケージング的に理想とするレイアウトがし易くなることもあります。

デメリットとしてはその車輌用途、重量にピッタリと合ったエンジン特性でないならロクでもない車になりやすい事。
エンジンの余力が無い(突き詰めたまたは特化されている)分、他の車種と共通しコストを下げる事が難しくなります。
さらに燃費とピークパワーを求める分エンジンへのメンテナンス、耐久性はシビアになりますから乗りっぱなしのファミリーカー的な車両への搭載は気をつける必要があります。

No.8 回答者： nekoppe 回答日時： 2015/01/01 18:36

１．例えば２０００ｃｃを１６００ｃｃに小排気量化すると、ピストン・コンロッド・クランクが小さくなり機械的な損失が減り燃費が良くなります。

しかし２０００ｃｃの出力を１６００ｃｃのピストン等で受けるのですから、強度は２０００ｃｃと同じにしなければならなくなり、機械的損失は僅かしか減らず、燃費効果も僅かです。
２．例えば６０ｋｍ／ｈで走行して出力１０ｋＷとすると、１６００ｃｃ車は２０００ｃｃ車よりスロットルバルブを大きく開いて１０ｋＷを出します。大きく開けば吸気抵抗が減り１６００ｃｃ車は２０００ｃｃ車より燃費が良くなります。

小排気量化の効果は２．が殆どですから、日本の交通環境のように加減速が多く定速走行が少ない状況では小排気量化の効果が出ず、ポロやフィアット５００もヴィッツやマーチに燃費（テスト及び一般ユーザ燃費ともに）で劣る事になるのです。

No.7 回答者： chiha2525 回答日時： 2014/12/31 19:48

他の方の回答の、出力が小さいときの無駄が少なくなるからというのが、おおよそ正しいのかなぁ。

例えば軽自動車と２Ｌカー、100km/hで走るときには、それほど燃費の差がないんです、１割程度でしょうか。ところが60km/hで走るときには２倍近く違ってきます。２Ｌカーは100km/hでも60km/hでも燃費がほとんど変わらない、対して軽は２倍くらい違ってくる。２Ｌカーは低出力で良いときも出力を絞れず、無駄に燃料を消費しているって感じなんですね。

別の視点からいえば、ターボは本来捨ててるだけの排気ガスを利用しているので、それによってエンジン全体の効率が上がり、その分燃費を良くすることができる、という大局的な考えもできます。

ミラーサイクルのエンジンなどは700ccを圧縮して1000ccの膨張を得るようなものですが、これって700cc圧縮700cc膨張のオットーサイクルのエンジンの出力に、毛が生えた程度しか出力が得られないだろうことはすぐに分かると思います。しかし税金は1000ccなのだから、このままでは売れない。そこで700cc圧縮＋加給で1000cc程度の出力を確保している。これで1000cc圧縮1000cc膨張のオットーサイクルのエンジンより”毛が生えた程度には”効率が良くなる。こんな感じでしょうか。

No.6 回答者： madisan 回答日時： 2014/12/31 18:38

ダウンサイジングターボのキーテクノロジーはガソリン直噴です。

まず、直噴にすることでノッキングに対応でき圧縮比を高く設計することができます。

また、
シリンダー内に直接ガソリンを噴くことで、
点火プラグ付近のみ混合比を濃くすることができ、
特に低負荷走行ではガソリンの量を減らした運用ができます。

従来のポート噴射の場合、混合気がシリンダー内に流入するときに
均一化してしまいプラグが失火してしまうのでガソリン量を
減らすことができませんでしたが、
直噴にすると切り離して考えることができるのです。

さらに、直噴にすると、
常にスロットルバルブを開けておくことができ、
（シリンダー内には常にたくさん空気を吸い込み出力はガソリンの噴射量で調整）
ポンピングロスを大きく改善することができます。
これも燃費改善に貢献します。

No.5 回答者： BOMA-DE 回答日時： 2014/12/31 15:44

２Ｌターボで過給圧（ブースト）１掛ければ　排気量２倍　４Ｌ相当になります。

過給１は、普通海藻ですが・・・

小排気量でも　ターボという過給器を付ければ　環境に良いのか？？？

ダウンサイジング車は、車体の割に小さいエンジンを搭載　非力な部分を　ターボ過給器で補う形で
燃費を考えると　Ｌｏｗプレッシャーターボでしょうね

いずれにしても　ターボ過給器を付け　小排気量でむりくりパワーを出すので　エンジンダメージは、早いものです。
まあ　メーカーも長持ちせずに　買い替えてもらうのが　今のものの製品作りですから。
しばらく　ダウンサイジング車の　寿命や　トラブルを見守ってみた方が良いでしょう。

レボークの　１・６Ｌターボは、燃費が　カタログ値よりガタ落ち　高速で１２ｋｍ／Ｌやっと
市街地は一桁と聞きます。１．６ｔ越えの思い車体に　１．６ターボでは、無理も有るのかな？
車重を１．３ｔ程度にすれば　良く走る車でしょうが　いかんせん１．６ｔは重過ぎ。

No.4 回答者： rgm79quel 回答日時： 2014/12/31 12:23

ダウンサイジングターボエンジンは

その名の通り、エンジンが小さくなると言うことが一番のメリットです。

室内など車体全体の設計の自由度が上がりますし
エンジン本体は軽くなり、それにより制動系統やその他各所も軽くなります。

よってメリットは大きいと言うことで今の主流になっています。

まぁ・・・
オイルショック後、国産ターボ車が出てきたときも
そしてさらに時を経て
昭和の終わり頃にターボ車が再び出てきたときも
カタログには大きく

「ターボで燃費性能向上！！」とか「ターボで燃費抜群！！」

等と書かれていましたので
歴史が繰り返されているだけなんですよ。

No.3 回答者： onnsennhego 回答日時： 2014/12/31 11:06

#1さんに補足ですが

エンジンパワーは大雑把に言えば、燃やす燃料の量に比例します
いっぱい燃料を燃やせば大きいパワーが出ます
いっぱい燃料を燃やしきるためには、その分の空気（酸素）が必要ですが
NAは、排気量で多くの空気を吸い込み、ダウンサイジングターボエンジンは少ない排気量にターボで空気を押し込んでいます

やはり大雑把に言えば、同じパワーなら燃費も同じです

ポイントは、実際に大パワーや最大パワーを出す場面は少ないということです
例えば、最大出力200kwのエンジンで50kwで済むような走行状態だと、少ない燃料で済みますが、NA大排気量だと燃料が少なすぎると火が着かないので、しかたなく余分に燃料を供給します
ダウンサイジングエンジンは、排気量が小さいので少ない燃料でも濃度が十分になり火を着けられます

つまり、大排気量NAは小パワー時は燃費が悪いのです
小排気量だと小パワーでも燃費が良いですが、そのままだと大パワーは出ないので、必要な場面のみ過給して補っています

No.2 回答者： trajaa 回答日時： 2014/12/31 10:21

ポイントは

昔の馬力を稼ぐためのターボは、高い回転数の時にパワーを増量できるように大口径タービンで大量の圧縮能力を得る構造だった

今のダウンサイズターボは、エンジン回転数が少ない段階(エンジン出力が低い)で不足するパワーをアシストするように、少しの排気でも効率的に回るように小口径の軽いタービンを使う

だから、昔のターボ車は発進時は決して早くないけど、一定速度以上になるとドッカ～ンとパワーが出てくるドッカンターボ
今のターボ車は、ハイブリッドエンジンと同じ様な考え方で、パワーが不足する時だけアシストする感じ


本来であれば２Ｌクラスのエンジンを積まなければモタモタ走るような車格の車に
１．５Ｌぐらいのエンジンを積んで、発進時とか上り坂とか出力を要する時だけターボを効かせて
定速走行時の様なパワーが必要ないときには少ない排気量で効率的に走行する

そういうこと

No.1 回答者： ntnnsknmb 回答日時： 2014/12/31 08:46

ダウンサイジングターボエンジンは、NA並みの圧縮比があって、NAにターボを付けたような感じです

通常は過給しないでNAの状態で走行し、それではパワー不足な場面のみ過給するイメージです

なので、例えば平地を定速で巡航するような場面では、ほとんど過給せずにNAで走行しています

MBやBMWやボルボの1.6リットルダウンサイジングターボエンジンは、従来の2.4リットル並みのパワーがありますが、
例えば平地定速巡航時は、1.6リットルNA的に動いているのに対し、2.4リットルだとその排気量での希薄燃焼は限界があるので同じ低いパワーなら小排気量の方が低燃費です

また、軽量化も低燃費に貢献しています