アクセルを踏んでから吸入空気圧が1barを超えてパワーが出るまでの時間差
ターボエンジンというのは、エンジンの吸入空気に圧力をかけて、パワーアップを狙ったものです。通常は吸入空気には大気圧＝1barが掛かっていますが、それをさらに1barの圧力を掛ければ合計2barになり、吸入空気量が2倍になり、パワーも2倍になります。
このときブースト圧は1barですが、ヨーロッパ車などでは吸気管圧力をメーター表示するので最大2barを差します。メーター表示が大気圧を加えたものになっています。
吸入空気に圧力を加えるのはコンプレッサーの役割です。そのコンプレッサーを回すのがタービンの役割です。このタービンは排気ガスのエネルギーを回転エネルギーとして受け取り、それをコンプレッサーに伝えます。
エンジンのパワーが出ているときは、排気ガスもエネルギーが高く、タービンの回転数も高いので、コンプレッサーは十分な圧力を作り出すことができます。ターボエンジンが機能するためには、エンジンがある程度のパワーを発揮している必要があるわけです。
では排気エネルギーが低いとどうなるでしょうか。タービンを回すことができないほど排気エネルギーが低いと、コンプレッサーは回転することができませんから、当然圧力をかけることができなくなります。この時はブースト圧はゼロなので、ノンターボと同じ大気圧の吸入空気を吸い込むことになります。
本来あるパワーアップ分はないので、アンダーパワーに感じます。排気エネルギーが低いというのは、結局アクセルペダルを踏んでいないときです。
そこからアクセルペダルを踏み込むと、排気エネルギーが少しずつ上がっていきますが、それにシンクロしてリニアにタービンの回転数が上がっていくわけではありません。止まっている風車に息を吹きかけると判りますが、ある程度の強さまでは風車が回らず、それ以上に強く吹くと一気に回転数が上がります。
動き始めというの摩擦抵抗も大きく、動いてしまえば慣性力が働くので、回転速度は高くなりやすいのです。その回り始めるまでのところでは「アクセルペダルを踏んでエンジンの回転が上がり始めているんだけど、パワーが出てこない」という感触になります。これがターボラグです。
アクセルペダルを踏んでエンジンの回転数が上がり始めると、当然エンジンのパワーは高まっています。しかしターボラグのあと、一気にターボによって吸入空気の圧力が高まって、パワーが急激にドカンと出てきます。その落差が大きいので、ターボのパワーを強く意識させるのです。
だから単純にターボが効くまでのタイムラグが長い短いよりも、印象的にはターボが効いたときのパワーの盛り上がりの大きさが、ターボラグを意識させることになります。そのため電子制御式ターボでは、あえてターボの立ち上がりを弱めにして、ターボラグを小さく感じさせる手法も使われています。
ターボラグを小さくするためには、いくつかの方法があります。最も単純なのはタービンを小さいサイズにして低回転向きにすることですが、それではエンジンが高回転になったときに詰まってしまってパワーが伸びません。
それで小さいタービンを2つ使って、低回転から高回転まで対応できるようにしたのがツインターボです。しかしさらにパワーとターボラグの縮小を狙うなら、低回転域ではシングルターボ、高回転域ではツインターボと切り換えるのがベターです。それがシーケンシャルターボという方式です。
また最近では可変ジオメトリーターボというのも登場しています。排気ガスがタービンに当たる角度を変えることで、低い排気エネルギーでもタービンを回し、高回転では逆に排気ガスの圧力が高くなりすぎないようにします。それによってパワーとターボラグの縮小を高い次元でバランスさせることができるのです。
