188 らコンプレッサーは回り出すことになる。これは , 過給圧が上昇するのに時間がか かることであり , ターボラグを大きくする原因となる。 これを解決したのが , ポルシェのインテークリリーフバルプ・システムだ。 インテークリリーフバルプは , コンプレッサーの出口と入口を結んでしまう , 種の吸気バイバスをつくる。リリーフバルプが閉じているときには , コンプレッサー から出た圧力の高い吸気は , そのままシリンダーに向う。リリーフバルプが開くと , コンプレッサーから出た吸気は , 再びコンプレッサーの人口に導かれ , コンプレッ サーに流入する。したがって , コンプレッサーとスロットルバルプの間ではいたず らに圧力は上昇せす , コンプレッサーの回転の低下はゆっくりとしたものとなり , 次にアクセルを踏んだときにも過給圧はスムーズに立ち上がるのである。 このインテークリリーフバルプは , それまでレーシングターボ工ンジンの大きな 欠点であるターボラグによる応答性の悪さを解決する上で , 大いに効果があった。 このシステムは , ポルシェ 9 3 5 , 9 3 6 , 9 1 1 等に採用されている。 2 ) 大気の導入 スロットルバルプを全閉状態から急激に開けると , マニホールド内の圧力は一瞬 大気圧以下になる。これはエンジンのレスポンスを悪化させる。スロットルバルプ が全閉状態では , コンプレッサーの回転は低く , 過給されていない。この状態でス ロットルバルプを急激に開くと , 工ンジンが空気を吸いこむため , 一瞬マニホール ド内の圧力は大気圧以下となるのである。 ポルシェは , これに起因するレスポンスの悪化を防ぐために , マニホールド ( イ ンダクションチャンバー ) にバルプを設けた。このバルプは , マニホールドの圧力 が大気圧以下になる一瞬だけ開き , 大気をここから吸いこむ。これもターポエンジ ンの欠点であるタイムラグを少なくするために効果があった。ポルシェ 9 1 7 で開 発されたものである。 3 ) シリンダーヘッドに近いスロットバルプ シリンダーヘッドからスロットルバルプが遠く離れていると , スロットルバルプ を閉じても , その間には過給された吸気が大量 ( とはいってもわずかだが ) に残っ ており , これはエンジンの回転力を維持するために使われてしまう。このようなス ロットルバルプの配置だと , アクセルを閉じてもすぐにはエンジンプレーキが効き にくい。 そこでポルシェでは , スロットルバルプはスライド式ではなくバタフライ式とし ,

第 2 章高性能工ンジンの諸問題 101 さらに , 現在では排出ガスの浄化が義務づけられているから , その面からの空燃 比の正確なコントロールも大切なものとなってくる。 また , 燃料がよく霧化されることも重要である。各シリンダーに平等に燃料を分 配することもあわせて , 吸気マニホールドの形状がここでは大切となる。たとえば , 4 気筒に対して 1 コのキャプレターであると , 霧化も分配も理想的とはいえなくな る。それを吸気マニホールドを長くして改良しようとすると . 吸気マニホールドが 長いことで , 工ンジンレスポンスが悪化してしまう。また , マニホールドにわざと曲 りを設けて , これを改良する場合には , その曲りが流路の抵抗となり , 全開時の吸 入効率を低下させてしまう。 気化器 絞り弁 ライザ 吸気管 〇 排気管 - 工 . ンシン 2 # 0 図 22 キャプレター式の吸気系 3 # 4 # 4 気筒でシングルキャプレターであると , 吸気管 はこのような形となる。低中速トルクの向上には メリットもあるが , 高性能工ンジンではデメリッ トのほうが多い。 図 23 4 シリンダーエンジンの吸気管 0 したがってキャプレター方式であると , 1 気筒あたり 1 キャプレターという , キ ャプレターの多連装が必要になってくるのである。 また , キャプレターでは , 流路に設けられたスロットルバルプが吸入抵抗となる。 これを解決するには , バタフライ式ではなくスライド式のバルプが必要になる。 加速時の応答性も重要だ。これは上記の霧化の促進や分配に関係すると同時に . キャプレター式では . その構造自体の応答遅れが問題になってくる。たとえば , 部

ージャーエンジン 第 4 章ターポチャ 185 ところで , 過給圧を検知して , 過給圧が高まったら , 燃料供給量もふえるように したとする。しかし , 吸人空気中の酸素濃度は , 吸人空気の温度によっても変るは ずで , ターポチャージャーでは過給することによって吸人空気の温度は高くなる。 そのためこれらの条件の変化に応じられる電子制御燃料噴射が , ターボには適した ものとなる。だが , キャプレターであっても , ターボ工ンジンにマッチングさせる ことも可能である。 2 ) 上流配置式キャプレター 空燃比のコントロールを容易にしているのが , このキャプレターの配置である。 上流配置式キャプレターというのは , 勝手につけた形式名であるが , ターボのコ ンプレッサーの上流にキャプレターを配置したもので , ェアクリーナーからの空 気は , キャプレター→コンプレッサー→シリンダーの順で吸入される。 この方式だと , キャプレターを通過する吸人空気は過給されておらず , 過給圧や 吸気温度の上昇を考えずに , 空燃比をコントロールできる。これがこの方式の大き なメリットだ。 一方 , 問題は 2 つある。ひとつはキャプレターからシリンダーまでの吸気マニホ ールドの長さが長くなること。もうひとつは , コンプレッサーにガソリンの混った 空気が流れることだ。 吸気マニホールドが長くなると , 工ンジンの応答性が悪化する。アクセルのオン ・オフに対して , 敏感に反応しなくなる。この弱点に対して , キャプレターターボ 工ンジンをミラージュⅡ及びコルディア / トレディアに採用する三菱では , コンプ 3 ) 下流配置式キャプレター 三菱ではシールを改良して , この問題を解決している。 コンプレッサーにガソリンが流れこむと , シールを痛めてしまう。 マニホールドを短くするという工夫をしている。 レッサーハウジングを専用につくり , 直接ハウジングにキャプレターを取り付け , そこで同じく ーーシリン 先の上流配置式キャプレターだと , マニホールドが長くなってしまうために , イ ことだ。 ンのレスポンスを悪化させずにすむことと , インタークーラーの装着が可能である この方式のメリットは , キャプレターとシリンダーとの距離を短くでき , 工ンジ ダーと流れるものである。 これは , 工アクリーナーからの空気がコンプレッサー→キャプレタ

232 なるという関係がある。 したがって . 吸入効率の向上を狙うのであれば . バルプはさみ角は大きくして . バルプ径を大きくしたい。ところが . そうすると燃焼室の形状が悪くなり . 燃焼効 率は低下する。 一方 , バルプはさみ角を小さくすると . 上記と逆のことが起る。 市販乗用車用 4 バルプ D O H C 工ンジンでは , バルプはさみ角を大きくとるが , レーシングエンジンの 4 バルプ D O H C では . バルプはさみ角は小さくとる。これ はコスワース D F V. マトラ等のレーシングエンジンの変遷をみていると , 多くの 迷いの中から決定されてきたことがわかる。 レーシングエンジンでとくに強調される技術としては . 吸排気の脈動効果と慣性 効果を大いに利用することである。 すでに述べているように , トルクの最大値はどこかに決めなければならず , それ は結果として他の回転数域のトルクを犠牲にすることにつながる。 開発期のコスワース D F V も , 中速域にトルクの谷ができて . 大いに悩ませられ たという経過がある。これを解決するのが , 吸排気系の脈動効果と慣性効果の利用 である。コスワース D F V では . エキゾーストの集合方法を 4 ー 2 ー 1 とすること で , 当面この問題を解決している。 また過去にホンダが F 1 にチャレンジした頃 , その独特のエキゾーストノートか ら , ホンダミュージックなる言葉が生まれたが , これもホンダ F 1 工ンジンが吸排 気の脈動および慣性効果を大いに利用していたことを示す事実である。 そのほか , 吸入効率の向上技術でいえば , マニホールドの段っきをとり , 鋳ばり を研削して壁面を鏡面のようになめらかにすることも行なわれる。これはグライン ダー等は使うものの , 究極的には人間が 1 本 1 本のマニホールドを手で磨くことで あり . 量産工ンジンでは考えられない技術である。 2. 高回転化技術 高回転・高出力を狙うレーシングエンジンでは , 高回転化技術が重要である。そ の基本は , 多気筒化とバルブ系の軽量化である。 多気筒化は , ェンジンの機構を複雑にしノヾーツの点数がふえ , 品質管理をむず かしくする。ひとつひとつのパーツをいかに厳重に管理するかも , 重要な高回転化

200 防いでいる。また副室の形状も改良している。これは火炎の貫通力を高めて燃焼を 速めるためのものである。 燃料系にはホンダ初の電子制御燃料噴射が採用された。噴射方式は各気筒別で , FJ20 型のシーケンシャル方式と同様である。特長としては , 吸入空気量の計量に 圧力センサーを用いて応答性を高めたことと , 吸入空気温度の変化にも対応できる ようにしたことである。過給することによって , 吸入空気温度は高まるが , その補 正を行なっているのは国内ターボェンジンでも E R 型のみである。 制御部 圧力センサー 燃料噴射量は , 吸入空気量を 検出し制御部でこれを判断し 決定される。その際吸入空気 量の計量はできるだけシリン ダーヘッドに近い所で行なう ←空気 とエンジンのレスポンスが向 上する。そこで E 日型では圧 カセンサーをスロットルバタ フライの下流に設置し , セン サー自身の応答性も高めてい る。 吸気マニホールド 図 30 ER 型ターポエンジンの燃料供給システム E R 型ターポエンジンの出力は , 自然吸入式の 67ps / 5500rPm から 100PS / 5500 rpm へと 49 % 向上し , トルクは 10kgm / 3500rpm から 15kgm / 3000rpm へと 50 % 向上している。出力 / トルクの向上率も国内ではもっとも高いものとなっている。 インジェクター シリンダーヘッド スロットルノヾタフライ 吸気管 スロットルボディ

178 ・スウイングバルプ式排気バイバス。 別体型というのは , ターポユニットから離れた場所に排気バイバスパルプを持っ もので , ポルシェ 924 ターポ , B MW 745 i ターボなどに採用されている。 スつイングバルプ式というのは , ターボユニットと一体に排気バイバスパルプを 設け , これを過給圧コントロールアクチュエーターによって開閉するものである。 国産ターボ車は , この方式を採用している。 吸気リリーフ方式というのは , 排気ガスの流れをコントロールするのではなく , 過給圧そのものをコントロールするものだ。過給圧が設定値以上になると , 吸気リ リーフバルプが開いて , 過給された吸気を外部に逃がしてやるものである。 なお , 排気バイノヾスパルプが故障し , 排気が逃がされないと , 過給圧は設定値以 上に上昇してしまい危険である。そこで , ニッサンでは吸気マニホールドにリリー フバルプを設けて吸気を逃がし , トヨタや三菱では燃料の供給をカットして , 安全 過給圧コントロール を確保している。 過給圧コントロールアクチュエーター . 入口、・← 排気ガス リリーフ 工ンジンカ、ら ・←の排気ガス コンプ レッサー ロッド , ④スウイング / レプ スウイングバルプ シャフト軸受 排気バイバスポート タービンホイール 図 5 別体型排気パイバスパルプ 図 6 スウイングパルプ方式排気パイバス また , 特別なコントロール装置がなくともターボユニットに小型のものを選べば , 過給圧は設定値以上には上がらなくなる。しかし , この方法だと低速域でのトルク を確保することがむずかしい。

170 からだ。ノッキング防止のために , 圧縮比を下げたり , 点火時期を遅らせたりする 必要があり , それは期待するほどの出力を得られないことにも通ずる。 吸人抵抗は吸気管を流れる空気に渦が生じることによっても大きくなるが , 圧縮 されて圧力の高くなった空気は , 渦ができにくいので , 過給しない場合にくらべて 多少吸気管やバルプまわりの構造が悪くても , それによる影響は受けにくい。 コンプレッサー自体の問題は , ・回転速度と効率。 ・応答性。 である。 EGI ⑦インテークリリーフバルプ インテークマニホールド 0 ④エグゾースト マニホールド 工アクリーナー ⑤排気バイバスパルプ コントローラー ⑥排気バイバス / ヾルプ 工アフロー メーター 触媒コンバーター ②タービン ③コンプレッサー ①タ ターポチャージャーには 2 つの気体の流れか の一部はタービンを経由せすにマフラーから ある。ひとつは吸気 , もうひとつは排気だ 排出される。一方 , 吸気はェアクリーナーか シリンダーから出た温度が高くエネルギーを ら入り , ェアフローメーターで流量を検出さ 持つ排気ガスは図の矢印の流れに沿って②の れたあと矢印の流れに沿って③のコンプレッ タービンに入る。 , こでタービンに持ってい サーで圧縮される。その後インテークマニホ る熱の一部を与えタービンをまわすとマフラ ールドに入りシリンダーに向うわけであるが , ーから排出される。また , 過給圧が設定値に インタークーラーはコンプレッサーとインテ 達すると , ⑤の排気バイバスパルプコントロ ークマニホールドの問に設けられることにな ーラー ( アクチュエーター ) の作用により⑥ る ( 図では省略されている ) 。 の排気バイバスパルプが開くので , 排気ガス 図 1 ターポチャージャーのシステム図

198 圧が 620mmHg 以上に異常上昇した場合は , フューエルカット機構が働く。燃料系 は E F I である。特長としては吸気マニホールドをねじり曲げたスワールポートが 採用されている点だ。 図 5 5600 0 に 0 出Ⅱ 0 IOO カ 90 80 70 60 50 40 30 20 幻 . 5 3000 軸トルク PS 燃料消費率 200 g/psh 6 X 田 3 240 205 2600 機関回転数「 pm 図 26 5M - TEIJ 型工ンジン 5M - TEU 型工ンジン性能曲線図 図 27 最高出力は , 自然吸入式の 125ps/6000rpm から 145ps/5600rpm へと 16 % 向上し , トルクは 17kg ・ m / 4400rpm から 21. 5kg ・ m / 3000rpm へと 26.4 % 向 上している。 4. ホンダのターボ工ンジン ホンダ初のターポエンジンは , シティに搭載される排気量 1.2 宅の小排気量ターボ である。 ER 型ターボェンジンの特長は , まず国内最小の小排気量であること , 高 過給タイプであること , 燃料供給系に工夫が凝らされているといったことである。 べースエンジンは , 同じくシティに搭載される直列 4 気筒 E R 型で , ボア x スト ロークは 66 x 90mm, 排気量 1231 cc の超ロングストロークである。燃焼室形状は独 特のスロート状をしており , ノッキングに強く , 10.0 という高圧縮比を可能にして いる。ターボを装着するにあたってはこの特長を生かし , 高過給・高出力タイプと している。 ターボユニットは I H I 製。小型なものであるが , タービン径は三菱の T C 04 型 5 4 3 2

150 サーチや三菱のものと変わるものではない。過給圧は 380mmHg ( 0.5 気圧 ) 。これ はニッサン系の 350 mmHg に対して 8.6 % 高く , シテイターボの E R 型に対しては 31 % 低い。シテイターボほどではないが , 3 T ー G T E U も高過給・高出力型のタ ーボ工ンジンということができ , 今後この傾向が強まることを予想させるものであ インターセプトボイントは 2500 rpm 近辺に設定されている。 1.8 宅クラスのター ボとしては平均値である。これ以下の低回転域ではエンジン自身のトルクに頼るわ けであるが , 1.8 の排気量があるため , トルク不足にはなっていない。 過給圧のコントロールは , 排気バイバスパルプ方式である。マニホールド内の圧 力をアクチュエーターに導き , 排気バイノヾスパルプを作動させるもので , 2 ぞター ボの M 一 TEU 型と同じ機構である。 過給圧を高めに設定しているために , 圧縮比は 7.8 に下げられている。このほかの ノッキング対策には , ノックセンサーによるノッキングコントロールシステム ( 点 火時期の遅角 ) と 2 プラグ方式が上げられる。 2 プラグ方式は , ニッサンの Z 18 E T 型にも採用されている。同時に 2 カ所で点 火することによって , 火炎速度を速め , 工ノドガスが高温・高圧にさらされて自発 火を防ぐものである。 2 の M ー TEU 型では吸気ポートにひねりを加えて , スワ る。 田 0 軸図 0 出 力に 0 PS 60 40 20 0 / 6000 軸トルク E っこ 0 8 CD 4- っこ 0 0 ) 燃 料 400 消 200 率 g/PS ・ h 6 x 田 3 3 4 工ンジン回転数「 P m レーサー 3T ツインカムエンジン性能曲線 図 31 図 30 レーサー 3T ツインカムエンジン 0 205 / 2200 5 2

第 3 章 D 0 H C 工ンジン 145 考えると , 1 G ー G E U は十分に回転を上げて使ってはじめてその良さを味わえる 工ンジンだといえる。 IG ー GEU 型のエンジン寸法は , 長さが 799mm , 幅が 616mm , 高さが 662 側で ある。やはり 6 気筒であるために全長が長い。コンペティション用としては , 扱い にくい寸法である。 整備重量は 160k9 である。 FJ20 型が 4 気筒で 160k9 であるから , かなり軽量な 工ンジンである。それだけにチューニングの余裕はないともいえる。しかし , 高性 能グランドッーリスモ用工ンジンと考えたときには , この軽さは大きなメリットで ある。 T —V I S はトヨターバリアプル・インダクション・システムの略称である。吸 気系を回転数に応じて可変としたシステムだ。 構造は , 独立した 2 つの吸気ポートのうち片側のポートに吸気制御バルプを設置 , 排気バルプ吸気バルプ △ T - Ⅵ S の高速回転時 VSV ON △ T - Ⅵ S の低中速回転時 VSV OFF T-VI S ( トヨターバリアプル・インダクション・ ち片側は閉じられている。 5200 「 pm 以上では システム ) の作動図である。図はマニホール これが開く。吸気慣性効果と渦流の発生を狙 ドを上から見たもの。 5200 「 pm 以下では左図 ったものである。 のように 2 本のインテークマニホールドのう 図 24 T - Ⅵ S の作動 T - Ⅵ S によるトルク特性の違いを示したもの。 2 本の実線はいずれも T - Ⅵ S を装着した場合 で , 制御弁が閉じられたままであると高回転 域でトルクは低下するが , 開かれているとト ルクの低下は少ない。一方点線は T - Ⅵ s を装 着しない場合を示しており , 低中速回転域で はトルクカープに谷ができるが , 高回転域で は T - Ⅵ S を装着し制御弁を開いている場合と 同じトルク特性を示している。 T - Ⅵ S の効果 図 25 マ T- VIS トルク曲線 T-VIS 軸トルク 開 制御弁閉 ェンジン回転数