【初心者向け】「ターボ」は、どうしてパワーが出るの?

クルマのエンジンのパワーをアップさせる機械「ターボ」。どうしてパワーがでるのか、どのような仕組みになっているのか、ご存知ですか? 今回は、名前はよく聞く「ターボ」の仕組みを説明します。

燃料を爆発させるには空気が必要

クルマのエンジンは、燃料を爆発させることでパワーを生み出します。燃料はガソリンや軽油です。エンジンの中にはピストンを納めたシリンダーという縦長の円柱の空間があります。そのシリンダー内で燃料を爆発させ、その爆発力をピストンからクランクシャフト経由で、最終的に円回転として取り出されます。クルマを動かす根本的な力は、燃料を爆発させる力によって、生み出されているのです。

では、エンジンのパワーを上げたいときは、どうするかというと、「より強い爆発を生み出せばよい」となります。

より強い爆発は、より多くの燃料を使えば可能です。そこで思い出してほしいのは、火が燃えるには空気が必要だということ。燃料の爆発も同じように空気が必要です。ちなみにガソリンを燃料とした場合、燃料1に対して、空気が14.7という比率が、最も良い爆発になります。これを理想空燃比と呼びます。

パワーを出すために燃料を増やすと空気が足りなくなる

現在のクルマの多くは、燃料をエンジン内に噴射するのにインジェクターという燃料噴射機を使っています。これを使えば、機械の性能のうちで、好きなだけの量の燃料をエンジン内に送り込むことができるのです。

しかし、燃料を増やせば、それに見合った空気も必要になります。理想が1:14.7ですから、燃料を2倍にすれば空気も2倍の29.4が必要になります。ある程度のところまでは、空気側は何もしなくても燃料に見合っただけが吸い込まれますが、ある程度のところで限界に達します。その限界を突破するために生まれたメカニズムが過給機です。

過給機は、よりたくさんの空気をエンジン内に送り込みます。そして、過給機の一種が「ターボ」と呼ばれています。正式名は「ターボチャージャー」で、“タービンを使って空気を詰め込む”という意味合いの名称です。

構造を見てみると、風車のようなタービンが2つ軸でつながっており、片方のタービンを回すと、もう片方が回ります。エンジンの排気ガスの流れる力で片方のタービンを回し、その力を使ってエンジンに空気を送り込みます。こうすることで、何もしない状態よりもたくさんの空気をエンジン内に送り込むことが可能となるのです。

過給機のないエンジンでは、燃料をたくさんエンジン内に送るのは簡単でしたが、それに応じた量の空気を取り込むことが難しいのです。でも、ターボチャージャーを使えば必要な量の空気を取り込むことが可能となります。つまり、「たくさんの燃料を爆発させることができる」=「よりたくさんのエンジンのパワーを生み出すことができる」ことを意味します。

ポイントは、<たくさんの燃料とたくさんの空気>。その、たくさんの空気を取り込む機械がターボチャージャーだったのです。

ちなみに、ターボ以外にも、エンジン内にたくさんの空気を送り込む過給機が存在します。それは「スーパーチャージャー」です。こちらはターボとは違って、エンジンの排気ガスの力ではなく、エンジン出力を利用するもの。仕組みとしては、エンジンの出力軸にベルトをかけて、その力でポンプを動かしてエンジン内に大量の空気を送り込みます。

エンジンのパワーからスーパーチャージャーを動かす分の力を使うため、もともと捨てられた排気ガスを使うターボよりも、スーパーチャージャーは効率が悪いとされています。

(文:鈴木ケンイチ 編集:ミノシマタカコ+ノオト)

[ガズー編集部]

あわせて読みたい!

  • 【初心者向け】プリウスとはどう違う? 最近耳にする「マイルドハイブリッド」を解説!
    【初心者向け】プリウスとはどう違う? 最近耳にする「マイルドハイブリッド」を解説!
  • 【初心者向け】似ている競技「ラリー」と「ダートラ」の違いはなに?前編 ~競技の特徴と車両、ドライバーの資質~
    【初心者向け】似ている競技「ラリー」と「ダートラ」の違いはなに?前編 ~競技の特徴と車両、ドライバーの資質~
  • 【初心者向け】似ている競技「ラリー」と「ダートラ」の違いはなに?後編 ~参加費用と観戦の仕方~
    【初心者向け】似ている競技「ラリー」と「ダートラ」の違いはなに?後編 ~参加費用と観戦の仕方~
  • 【初心者向け】諸元表を読み解くために必要な単位 「kW」や「Nm」ってナニ?
    【初心者向け】諸元表を読み解くために必要な単位 「kW」や「Nm」ってナニ?

コラムトップ

  • コラムトップ
    コラムトップへ