ターボチャージャー スーパーチャージャー違い メリット デメリット比較

ターボチャージャー スーパーチャージャー違い

ターボチャージャーの構造と仕組み

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ターボチャージャーは、排気パイプと吸気パイプの間にタービンを直結し、排気ガスの圧力でタービンホイールを回転させる過給機です。エンジン回転数が上昇すると排気ガスの排圧が高まり、タービンが回転することで同軸に接続されたコンプレッサーが駆動され、吸気を加圧します。ガソリンエンジン向けターボチャージャーは、950℃以上の排気にさらされ、一分間当たり30万回転に届くような過酷な条件で使用される高速回転機械です。排気ガスという従来は捨てていたエネルギーを利用するため、エンジンの効率を大幅に向上させることができる優れた技術となっています。
参考）ターボチャージャーとは？｜コラム｜株式会社ＩＨＩ 車両用過給…
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スーパーチャージャーの構造と駆動方式

スーパーチャージャーはエンジンのクランクシャフトにベルトを接続して回転し、空気を圧縮してエンジンに送り込む機械式過給機です。代表的な構造としてルーツ型があり、二組の2葉から4葉のねじりローターを回転させて空気を送り込む仕組みとなっています。ルーツ型では片側1本のシャフトがメインシャフトからの動力を受けて回転し、もう片方はギヤによって駆動されるため、2本のシャフトは逆回転します。回転数は14000から24000rpm程度で、ターボチャージャーに比べると10分の1程度の回転域で作動するのが特徴です。
参考）ターボとスーチャーの違いって知ってる？　 自動車情報誌「ベス…
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ターボチャージャーとスーパーチャージャーの作動方法の違い

両者の最大の違いは動力源にあります。スーパーチャージャーはエンジンの出力を直接利用して過給機を動かすのに対し、ターボチャージャーの動力源はエンジンそのものではなく、エンジンを動かすことで発生した排気ガスです。設置場所も異なり、スーパーチャージャーはクランクにかかっているベルトが動力源なので駆動ベルト付近に設置されますが、排気が動力源のターボチャージャーはエキゾーストマニホールドの一部として設置されます。この構造の違いにより、それぞれが得意とする回転域や特性に大きな差が生まれるのです。
参考）スーパーチャージャーの仕組みとは？ ターボとの違いも含めて詳…
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ターボチャージャーのメリットとデメリット

ターボチャージャーの最大のメリットは、排気ガスという無駄になっていたエネルギーを再利用するため、効率が良く燃費性能に優れている点です。排気を利用して過給するので、無駄になっていた動力を再利用することになり、小排気量エンジンとの組み合わせで低燃費を追求できます。また、高回転域では排気ガス流量が増えるため、高トルクが得られ高速道路利用が多い場合に適しています。一方、デメリットとしては低回転域では排気ガス流量が少ないため十分に過給できず、アクセルを踏み込んでから実際にエンジンの反応があるまでのタイムラグ、いわゆる「ターボラグ」が発生する点が挙げられます。
参考）スーパーチャージャーとは？ターボとの違いや取り付け費用
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スーパーチャージャーのメリットとデメリット

スーパーチャージャーのメリットは、低回転域から過給圧を得られることです。圧縮する動力にエンジンの回転を利用するため、アクセルを踏み込んだ瞬間から高い出力で走り出せ、アクセルレスポンスが良く停車時からの加速が速いという特性があります。エンジン回転と直接連動するため、ターボラグのような現象が起きないのが大きな利点です。一方、デメリットとしては、エンジンパワーの一部をスーパーチャージャーの駆動に利用するためロスが大きい点が挙げられます。特に高回転域ではスーパーチャージャーそのものがエンジンの足かせになって十分なパワーが得られません。また、サイズが大きく重量も重くなる点、エンジン上部に取り付けるため重心が高くなり車両の前後重量配分にも影響する点もデメリットです。​

ターボチャージャーとスーパーチャージャーの燃費性能比較

燃費性能では、ターボチャージャーの方が有利とされています。ターボは排気ガスを利用して過給するため、エンジン出力のロスが少なく効率的にパワーを得られます。排気を利用するという性質上、無駄になっていた動力を再利用することになり、小排気量エンジンとの組み合わせで低燃費を追求できるのです。一方、スーパーチャージャーはエンジンから直接動力を得るため、その回転にエンジンのエネルギーを直接使い、どうしてもロスが発生してしまいます。ただし、日産マーチスーパーターボのように両者を組み合わせたダブルチャージシステムでは、燃焼エネルギーを効率よく使用することで高い出力と燃費性能の両立を図ることができました。
参考）「ターボエンジンは燃費がいい」ってホント？ - webCG
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ターボラグ現象とその対策技術

ターボラグとは、アクセルを踏んでからターボチャージャーの効果が現れるまでのタイムラグのことです。エンジン回転数が低い状態では排気ガスの勢いも弱いため、タービンを十分に回すことができず、アクセルを踏み込んでもすぐにターボチャージャーが効果を発揮しないことで加速が遅れてしまいます。この問題を軽減する技術として、ターボチャージャーの小型化、可変ノズルターボ、ツインターボ、電動ターボなどが開発されています。小型化により回転する質量が減るためレスポンスが向上し、可変ノズルターボは排気ガスの流量に応じてノズルの角度を変化させることで、低回転域から高回転域まで常に最適なブースト圧を得ることができます。最近のダウンサイジングターボでは、少ない排気エネルギーでも効率よく回転する小径タービンを採用し、ターボラグは極めて少なくなっています。
参考）ターボラグを解説！そのメカニズムと解消方法とは？ - クルマ…
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ツインチャージャーシステムの特徴

ツインチャージャーは、ターボチャージャーとスーパーチャージャーの両方を同時に搭載するシステムです。スーパーチャージャーはエンジン回転軸と機械的に接続されるため低回転から確実な過給が可能ですが、高回転ではそれ自体がエンジンの機械的負荷となり効率が悪くなります。一方、ターボチャージャーは排気ガス流量が少ないエンジン低回転では十分に過給できませんが、高回転になるにつれ盛り上がるような過給特性を発揮します。ツインチャージャーではそれぞれの利点がそれぞれの欠点を補い、低回転ではスーパーチャージャーが主に過給を担当し、回転数が上がるとターボチャージャーが駆動を開始して両方で過給を行い、高回転ではスーパーチャージャーの駆動負荷を切りターボチャージャーのみで過給を行います。全ての回転域で効率よく過給による高出力を得る手法ですが、重量増加、補器類レイアウトの複雑化、コスト高騰などの欠点もあります。
参考）ツインチャージャー - Wikipedia
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ターボチャージャー搭載車の選び方とメンテナンス

ターボチャージャー搭載車は、高速道路利用が多く燃費を重視するドライバーに適しています。ターボチャージャーは高速回転機械であり、950℃以上の排気にさらされるため、構成部品の摩耗劣化がほかのパーツよりも多くなります。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です。エンジンからターボチャージャーを取り外す前に必ずその状態を点検し不具合原因を調べることが、トラブルシューティングで一番重要なポイントとなります。定期的なオイル交換と品質の良いオイルの使用が、ターボチャージャーの寿命を延ばす基本的なメンテナンス方法です。
参考）【ディーゼル】ターボチャージャーの相性は？構造・仕組みを解説…
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スーパーチャージャー搭載車の運用とケア

スーパーチャージャー搭載車は、街中で停車をしながら走ることが多く、停車時からの瞬発力を重視するドライバーに適しています。スーパーチャージャーのメンテナンスは、エンジン全体の健康に直結するため定期的な点検とメンテナンスが不可欠です。ベルトとプーリーの点検では、定期的に摩耗や亀裂がないか確認し、必要に応じて交換します。一部のモデルでは専用のオイルを使用するため、定期的にオイルを交換することで摩耗を防ぎ効率的な動作を維持できます。インタークーラーは空気を冷却する役割を果たすため、定期的に清掃することで効率的な冷却を保つことが重要です。マーチスーパーターボのようなツインチャージャー搭載車では、バキュームホースの定期的な交換やバキュームコントロールバルブの清掃も重要なメンテナンス項目となります。
参考）ジムニーにスーパー チャージャーを装着する方法と利点
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ターボチャージャーとスーパーチャージャーの最適な選択基準

どちらを選ぶかは車の使い方や好みによって変わります。ターボは燃費が良く出力が高いため、日常使いや長距離ドライブにも向いています。排気ガスのエネルギーを回収する仕組みのため効率が良く、小排気量エンジンとの組み合わせで低燃費を追求できるのが特徴です。一方、スーパーチャージャーは即座にパワーが欲しいスポーツ志向の方にピッタリで、低回転から滑らかなパワー向上を実現します。燃費を重視するならターボチャージャー、瞬発力が欲しいならスーパーチャージャーと、それぞれの特徴に合わせた選択がポイントになります。究極のパフォーマンスを目指す方には、両方の良いとこ取りをしたツインチャージャーもオススメで、低速から高速まで幅広い回転域で強力なパフォーマンスを発揮します。
参考）ターボ vs スーパーチャージャー：車のパワーアップの違いを…
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スズキ ジムニー JB23W JB23V / マツダ AZオフロード JM23W タービン ターボチャージャー 13900-81AC2 VZ39 VZ51 互換品 純正交換