ブックタイトルマツダ技報　2016 No.33

概要

マツダ技報　2016 No.33

No.33(2016)マツダ技報ターボチャージャーは、排気ガスを回転力に変換する装置である。そのタービンの駆動エネルギーQは下記の式で表され,エンジンから排出される排気ガス圧力を拡散膨張させずに高圧力かつ高流速の状態でタービン入口に導きPiを大きくすることで、高いタービン駆動力を得ることができる。????・?・??・??・?1 ? ? ???? ???????/??:タービン駆動エネルギー??:定圧比熱??:タービン入口温度??:タービン効率??:タービン入口圧力??:タービン出口圧力?:比熱比ボに比べ,20~25%の低速トルク向上効果が得られている。次に,ダイナミック・プレッシャー・ターボシステムの構成を説明する。シリンダーヘッドは排気干渉のない4-3排気ポートとし,ウォータジャケットを配したヘッド一体の水冷排気マニフォールド構造を採用している(Fig. 9)。これにFig. 10の上に示す排気通路ごとに絞りノズル形状にした低速ポート,Fig. 10の下に示す可変バルブをもつ高速ポートを備えた排気マニフォールド,低速ポートと高速ポートに仕切られたFig. 13の2段A/Rのツインフローターボチャージャーを組み合わせている。この原理から導き出した,排気ポートを含む通路容積が最小かつ等容積で排気干渉を抑制した新開発の排気マニフォールドをターボチャージャー前に搭載している。1620rpm以下では排気マニフォールドの可変バルブをコンピュータ信号で作動する負圧アクチュエータにより閉状態にして排気気筒の排気ガスが他の気筒へ拡散することを防止し,シリンダーヘッドからの高圧排気ガス脈動流を直接ターボチャージャーに導く。加えて,排気ガスの拡散防止効果が他気筒に低い排気圧状態を発生させ,掃気効果によってシリンダー内の残留ガスが低減し充填効率が向上する。これら2つの効果で15%のトルクアップを可能にしている(Fig. 8)。Fig. 9 Cylinder Head Exh. Port and Water JacketFig. 8 Effect of Dynamic Pressure Turbo System1620rpm以上では,排気マニフォールドの可変バルブを開にして以下の二つの効果を得ている。①排気脈動を他気筒通路に拡散させることで排気抵抗を低減させる効果,②必要な排気ガス通路径が確保され大きなA/R(通路面積Areaとタービン半径Radiusの比率,この値が大きいと高回転タイプのターボチャージャーになる)をもつターボチャージャーと等価な過給効果。これに電子制御のエアーバイパスバルブとウェイストゲートを採用したことにより,過渡の過給圧コントロール性の向上および低回転から高回転の広い範囲でトルクとレスポンスの向上を実現した。このダイナミック・プレッシャー・ターボシステムは従来のシングルスクロールターボやツインスクロールのターFig. 10 Dynamic Pressure Turbo System-19-