スーパーチャージャーとはどのような機械なのでしょうか。ターボチャージャーとの仕組みのちがいや、スーパーチャージャーを車に搭載する事でのメリット、デメリットをご紹介していきます。また、スーパーチャージャー搭載の車種も紹介しますので、購入の参考にしてみてください。
スーパーチャージャーの仕組みとは
スーパーチャージャーとは、エンジンのパワーを上げるための装置で、過給機の一種です。
クランクシャフトの回転やモーターの力を利用してコンプレッサーを駆動させ、多量の空気をエンジンのシリンダーに送り込むことで、自然吸気よりも高い燃焼エネルギーを生み出すという仕組みです。
飛行機や自動車に使用されますが、スーパーチャージャーの中でも仕組みや方式の違いがあるため、用途に合ったものを搭載する必要があります。
飛行機に使用
飛行機へのスーパーチャージャーの使用は、技術の発展により飛行機が大気圧の低い高度まで飛行するようになった際の、エンジンの出力低下を補うことを目的としていました。
元々は飛行機のために開発された仕組みですが、その後新たにターボーチャージャーやジェットエンジンが登場したことに伴い、飛行機への使用は主に小型機への搭載に限ったものとなり、自動車用として普及していきました。
自動車に使用
自動車への使用については、エンジンの排気量はそのままに、より大きなパワーを得るための仕組みとして搭載されています。
自然吸気のエンジンであれば、出せるパワーは排気量によってある程度決まっています。しかしエンジンの排気量を増加させようとすると、エンジンが大きく重たくなるという問題が生じます。
スーパーチャージャーの使用は、排気量を変えずに多くの空気をシリンダーへ取り込むことでパワーを得ることを目的としています。
スーパーチャージャーとターボチャージャーの仕組みの違い
スーパーチャージャーが、クランクシャフトの回転やモーターの力でコンプレッサーを駆動させるのに対して、ターボチャージャーはエンジンの排気ガスを利用する仕組みです。
ターボチャージャーは、排気ガスの流れを利用してタービンを回し、その力でコンプレッサーを駆動させます。
いずれもシリンダーに空気を押し込むことで出力を上げるという仕組みは同じですが、空気を送るためのコンプレッサーの駆動方式の違いで区別します。
スーパーチャージャーの仕組み2選
スーパーチャージャーの仕組みは、空気から生まれる圧力をどう使うかによって分類する事ができます。発生する力の使い方の違いや、それによって生じるメリット・デメリットに合わせて、飛行機用や自動車用など用途に合わせて搭載します。
ここでは、スーパーチャージャーの仕組みを大きく2つにわけ、それぞれの特徴などについてご紹介します。
仕組み1：速度型方式
速度型方式とは、空気をインペラという回転式の羽根車によって加速させ、その高速の空気の流れを利用する仕組みのことです。
ガスタービンエンジンやジェットエンジンなども、速度型の方式を採った機関です。燃焼効率がよく、大きなエネルギーを連続して扱うことができるため、飛行機や工場設備などの大型機器に使用されることが多い傾向にあります。
デメリットとして、タービンが高速回転する際の騒音の問題などが挙げられます。
特徴
速度型方式の特徴は、連続作動を行うことにより大量の作動ガスを利用できる点です。
機関容積や質量に対して大きな出力を実現できる仕組みのため、そのメリットを利用してジャンボジェット機などの航空用エンジンや、ロケットエンジンにも使われることがあります。
燃焼効率の面では優れていますが、自動車のように走行状況に合わせて細かく速度などを変える必要があるシーンではロスが生じるため、大型機向きと言えるでしょう。
仕組み2：容積型方式
容積型方式は、空気を圧縮して起こる体積変化を利用するものです。
エンジンが回転する力を利用してピストンやスクリューを動かし、空気を圧縮させ、それをエンジンに送り込むという仕組みです。
自動車やバイクに搭載されるレシプロエンジンやロータリーエンジンは、そもそもが容積型の機関であるため、速度型よりも容積型のスーパーチャージャーと相性がいいとされる傾向にあります。
特徴
容積型方式の特徴は、間欠的な作動であるという点です。
連続作動ではなく、一定の間隔をあける間欠作動であることから、出力変化のコントロールがしやすく、自動車やバイクに搭載するにあたって使い勝手がよい仕組みだとされています。
容積型方式の中でも、更にルーツ型、リショルム型、スクロール型などに分かれますので次にご紹介します。
ルーツ型
ルーツ型とは、繭型や三つ葉型の一対となるコンプレッサーローターを互いに逆回転させることで空気を吸入し送り出す仕組みです。
ルーツブロアと呼ばれることもあり、元は溶鉱炉の送風機として誕生しました。
コンプレッサーローターの駆動はエンジンのクランクシャフトに連動させて行うため、エンジンの回転速度と空気の吐出量が比例することになります。
リショルム型
リショルム型は、ねじれた一対のスクリュー型ローターが作る空間が、回転によって狭まるのを利用して空気を圧縮し、吐出するという仕組みです。
ルーツ式にはない内部圧縮機構が備わっているため、高圧力比領域でも効率がよいとされています。また、作動時の振動が比較的少ないことも特徴と言えます。
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