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ターボチャージャーとは?仕組みと構造と原理と、スーパーチャージャーとの違いを徹底解剖!

最近よく耳にする「ターボエンジン」とはなんのこと?

ターボチャージャー

「ターボ」は「ターボチャージャー」の略

最近よく聞くようになった「ターボ」とは「ターボチャージャー」の略語です。日本語訳すると「過給機」と言います。

エンジンのシリンダーに強制的に空気を送り込む機構のことで、そのエンジンの排気量以上のパワーを出すことができます。

「ダウンサイジングターボ」として一般車まで広く普及

フォルクスワーゲン ポロ
https://pl.wikipedia.org/

ヨーロッパではフォルクスワーゲンのポロが「ダウンサイジングターボ」の先駆けと言われています。
以前まではスポーツカーに採用されるのが一般的だったため、どうしても加速重視で燃費は悪化するイメージを払拭できませんでした。

その常識を覆したのが「ダウンサイジングターボ」ということになります。
ダウンサイジングターボは「排気量を小さく、よりパワーのあるエンジン」というコンセプトであり、最近では小排気量の軽自動車やコンパクトカーでも当たり前のように採用されています。

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「ターボチャージャー」の仕組みと構造

車のエンジンはガソリンを燃焼させて出た排気ガスをマフラーから排出します。
しかし「ターボチャージャー」の場合は、この排気ガスを排出する前に「タービン(羽根)」に送り込みます。

この排気ガスを受けて「コンプレッサー(風車)」が回りだし、空気を圧縮してエンジンへ送ることができます。
この「タービン」は1分間あたり20万回以上の超高速回転を行います。

エンジンへ送り込む空気の量が増えるとより大きな爆発を行えるようになり、排気量以上のパワーを出せるという訳です。

ターボチャージャーで圧縮した空気の冷却も必要

空気は圧縮されると温度が上昇します。タービンによって圧縮された空気も高温になるため、「インタークーラー」という冷却装置で冷やしてあげる必要があります。

高温のままの空気をエンジンに送ってしまうと酸素不足によりノッキングを起こしたり、エンジン出力の低下、燃費悪化の原因となります。

インタークーラー自体も冷却が必要

圧縮された空気との熱交換によりインタークーラー自体も高温になるため冷却が必要になります。
スポーツカーなどでボンネットにエアインテークが見られる車はインタークーターを冷却するために設けられています。
身近な例では水平対向エンジンを搭載するスバルのターボ車によく見られます。

ただ、中にはインタークーラーがエンジン前面にあるためエアインテークが不要だったり、スポーツテイストを出すためにダミーのエアインテークが設けられている車もあります(写真はスバル レヴォーグのエアインテーク)。

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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メリットは排気量以上のパワーを出せること、ダウンサイジングコンセプトにより燃費が向上する、排気量が小さくなることで税金が安くなることが上げられます。
また、ハイブリッドシステムやディーゼルエンジンに比べて、コストが安いのも魅力です。

一方のデメリットとしてはターボラグが上げられます。
ターボチャージャーはエンジンの排気を利用してタービンを回すため、排気の出にくい低回転時はタービンを回すための十分な力が得られません。
そのため、アクセルを踏み込んだ際にターボが効き始めるまでに遅れが生じてしまいます。

しかし、最近では「ツインスクロールターボ」といって排気をタービンに送る流路を2つに分けることで、低回転時でもターボの力が得られるようになりました。

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「スーパーチャージャー」とはどう違うの?

エンジンに圧縮した空気を強制的にエンジンに送り込むという目的はどちらも一緒ですが、「スーパーチャージャー」の場合、エンジンの出力の一部を利用してコンプレッサーを回転させます。
そのため、アクセルを踏んだ瞬間から過給が始まるので「ターボチャージャー」のような「ターボラグ」は発生しません。

しかし、エンジンのパワーを利用するので、パワーロス、燃費の悪化、最高速が伸びないなどの欠点があります。
低速時の過給は「ツインスクロールターボ」で補うことが可能になったこともあり、現在はメリットの多い「ターボチャージャー」が一般的となっています。

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今後は日本でもターボモデルが普及する?

ダウンサイジングターボが採用されたトヨタ・オーリス

トヨタ オーリスHYBRID G Package 2016年

ターボチャージャーの仕組みと構造と原理について、いかがでしたか?
「ターボチャージャー」について少しでも理解していただければ幸いです。

日本はハイブリッドシステムの開発を重点的に行ってきたためダウンサイジング技術では海外にやや遅れをとっています。
しかし、最近は日本でもダウンサイジングターボ搭載のモデルが普及しつつあり、今後もコンパクトカーを中心にターボモデルが増えていくものと思われます。

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この記事の執筆者
MOBY編集部 第4グループ