スカイXがイートン3葉コンプレッサーを使った訳は？
これ、スカイアクティブXの高応答エアサプライにも使われているそうだ。
多くの人は馴染みがないモノ。ルーツ式コンプレッサーと言えば、二葉式のコンプレッサーが一般的だけど、高応答、低損失、低騒音なら三葉式ツイストローブが主流。
一時期、四葉式も登場したけど、近年の傾向は三葉式がスタンダードと為りつつある模様。
この三葉コンプレッサー、多くのS/C搭載の純正モデルに純正採用されている。耐久性も15万キロ以上保証とか、信頼性も高く高性能な一品。
そんなスーパーチャージャーだけど、過給の掛かり方はターボチャージャー等とは大きく異なる。圧力式ではなく容積式。そして、エンジン回転数に応じて昇圧して、、、というプロセスは踏まない。動力で駆動されてエンジンの要求する空気量に対して常に一定倍の空気を送りだしている。言ってみれば、常に必要圧力を生み出している訳だ。必要圧力から生み出される送風空気量は全開運転時に設定された量であり、スロットルを閉じた状態では、過剰空気量が送り出される状態となっているわけである。ターボならエンジン回転が少ない状態では圧が立っていないので空気量が不足しており、相応のエンジン回転数以上でなければ必要な空気量は送られない。
機械式スーパーチャージャーでは空気量的には始動直後からスタンバイ状態となっているわけである。この空気量をスロットルに応じてエンジンに適正量送るためには、スーパーチャージャーで送られる空気量はスロットル全閉時では過給機の出口から入口に還流させてエンジンには送っていないのである。スロットル開度に応じて還流量を調節してスロットル開度に応じた空気量を瞬時にエンジンに送っているのである。これが低ロス、高レスポンスの秘訣である。
さて、スカイアクティブXの高応答サプライと呼ばれるシステムにイートン三葉スーパーチャージャーが用いられているか？そして、これに電動ターボを用いれば良い的な意見があるけど、何故に、電動ターボが使われないか？というと、想像するに、応答性と制御の複雑さの回避が最大の目的だったのだろう。
電動ターボの場合、必要な時に送風して、、、というパターンである。これは或る意味理屈にあっている。しかし、これはコンプレッサーが圧力式でないと成り立たない理屈である。そして使わない時にOFFとか、エンジンの要求空気量に応じてモーター回転数を変えるというのは制御が大幅に複雑化するし、求めた性能を満たすとは考えにくい。やはり、圧力式送風機というのは、エンジンの回転数に応じた空気量を吐き出す圧力を生み出す回転数を選ぶというのが簡単ではないのである。要求空気量を正確に送るにはコンプレッサー側が容積式である必要があるのだ。駆動をモーターでON/OFFするとなると、どうしても昇圧からの送風ではスロットル変化に対して追随しきれないのである。
スロットル開度に応じて必要な空気量を正確にダイレクトに送るには、スロットル開度と連動したスーパーチャージャーのバイパスバルブ開度制御が必要だけど、スロットル開度とバイパスバルブ開度を連動させるのは難しくない。そして、そのレスポンスは瞬間といって良いレベルである。そのためには、過給機たるスーパーチャージャーは常時、エンジン回転数で決まるエンジンの要求空気量の決められた倍数の空気量を送り出せるようにスタンバイしておいて、バルブ開閉に応じて正確な空気量を送り出せる必要がある訳だ。
スカイアクティブXの高応答エアサプライシステムをスーパーチャージャーだから、、、とか、電動ターボに置き換えろとか、そういう意見も聞くけど、そういうシステムではスカイアクティブXが要求する大量の空気量を正確にエンジンに供給するという仕組みは成立しないのである。
このスーパーチャージャーによる送風効果、実はマニホールド圧力が＋の過給状態をねらったものではないのだろう。
このイートン三葉スーパーチャージャーを装着した我がプロボックスだけど、ブーストメーターで負圧時においてもエンジンの要求空気量をしっかり正確に送っているのが実感できる。ノーマルよりもトルクは二割程度増大しているし、排気音的にもマフラーに排圧が掛かった状態となっており、相応の吸気が行われている。アクセル開度が小さく、過給されていない状態でもエンジンの要求する空気量をしっかり送れているのである。そして、この状態におけるアクセルレスポンスも、まるでNAエンジンかのような応答性を持っているのである。
スカイアクティブXにおける高応答エアサプライシステムもアクセル開度が少ない状態でもスロットル開度に連動してエアサプライシステムの還流量を調整するバイパスバルブが制御されて開閉されているものと想像出来る。
エンジンの回転数を決めるのがスロットル開度、このスロットル開度と完全に連動して送る空気量を制御出来るのは、過給システムの中でも、バイパスバルブ式のスーパーチャージャーしか有り得ないのである。そして、エンジン回転数と完全に連動したスーパーチャージャー故に、バイパスバルブ開度だけで要求空気量を正確に与える事が出来るのである。仮に、電動ターボとか、圧力式吸気であれば成立しないのである。
そして、常時駆動のスーパーチャージャーならば、選択肢は一つである。この世界の主流であり、殆ど駆動抵抗の無い三葉式ツイストローブのイートン三葉スーパーチャージャーの一択なのである。因みに、このコンプレッサー、駆動プーリーを動かすと、殆ど抵抗ナシである。10年使っても、そんな感じ。低抵抗、高効率、、、、これはスカイアクティブXには必要不可欠な機器であり、考えてみれば、補機とは言えない存在感なのかもしれない。
この度、プロボックスの過給不調の修正にバイパスバルブの開閉部の調整を行ったけど、調整後の過給応答性、スロットル開度に応じたトルクの出方、過給機であることを忘れさせるレベルである。アイドリング状態からトルクが完全に上乗せされている。
このバイパスバルブで空気量を調整するタイプのスーパーチャージャーシステム、一度乗ってみると目から鱗である。
恐らく、スカイアクティブX搭載のマツダ3というのは、それを感じさせるスロットルレスポンスと自然なトルクアップが実現されているのだろう。
試乗車がディーラーに配車されたら、是非乗ってみたい。
それにしても、スカイアクティブXのメカニズム解説や試乗記に、この高応答エアサプライであるイートン三葉スーパーチャージャーの機能と特性を解説した文章が全く見当たらないのは不思議。もしかして、インプレッションを書く人は、このシステムの構造とか圧力と空気量とか、そういう部分に対する工業的常識が無いのかな？と思ったりする。
また、ブログ等で、何故にスーパーチャージャーで、電動ターボを使わないか？とか言う人も居るけど、システムが過給するための存在でないという事を考えれば、電動ターボというエンジンと直結しないシステムを使う難しさが気付いていないのかな？と思ったりする。
マニアとかプロのインプレッション、、、、最近は、感想文的な説明の方が多いような気がする。
ただ、スカイアクティブXについてだけど、SPCCI燃焼？ということで、圧縮比15とか16.3のエンジンにスーパーチャージャーを加えて、、、となっているけど、我が家のプロボックス、通常の1.5LのNAエンジン、圧縮比10のエンジンだけど、これに同じくイートン三葉スーパーチャージャーを搭載している。これで140PS、19kgf･mのスペック。燃料はハイオク仕様だけど、燃費はノーマル時比較で街乗りで＋10〜15％の改善である。この効果は、トルクアップ分で高いギア比で走れるようになったから燃費が改善したパターンだけど、これで良くない？という気がしないでもない。
まぁ、超希薄燃焼で燃費をどんな運転でも悪化させずにパフォーマンスをアップしているのが売りなんだろう。