ターボエンジンは徹底的にサクション抵抗を低減すべき

エアクリーナーからターボコンプレッサーまでの抵抗は極力抑えることが重要です


※今回はちょっと攻撃的な文面になりますことをご了承ください。 一部業者からは反感を買うかもしれ

ませんが、一般ユーザーのためにも言うべきことは正直にストレートに書いたほうがいいと思ったので。

↑私のJA22ジムニーの現在のエアクリーナー周辺およびサクションパイプ周り。

 

●よく吸気系で見かける文面で「エアクリーナーやサクションパイプはある程度の抵抗が必要。

抵抗が減りすぎるとトルクダウンする」というのをわりと頻繁に目にします。 しかし、私はこの

考えには賛同できません。と言うか、なぜそうなのか理論的に説明ができる人がいますか?もしできる人

がいるのなら説明を求めたいです。 明らかに物理上ありえない話ですので。 そんな「似非科学」を

マトモに信じているなら他人に対して納得できるだけの理論的説明および説得ができるのなら是非して

もらいたい。

 

これがNA(自然吸気)エンジンならば、慣性過給効果や吸気脈動効果などを積極的に利用したサクション

レイアウトのことを「抵抗」と呼ぶ人もいるみたいですが、これは大きな間違いで、決して抵抗などでは

なく、吸気される空気の質量と流速を利用し、空気の持つ慣性マスを利用した慣性過給効果であったり、

吸気管長を利用した脈動のタイミングを利用してシリンダーへの充填効率を上げる効果なので、前述した

ようなエアフィルターによる抵抗とはまったく別の物理現象です。 それを何を勘違いしているのか、

一部の無理解なチューナーはいかにもそれっぽい言い回しをして「エアフィルターの抵抗を減らしすぎ

るとトルクが落ちる」などと言って素人を騙している(あるいはじつは言っている本人自体がよくその

理由を理解できていない)のです。 少なくともエアフィルターによる「何の益ももたらさない無駄な抵抗」

は少ないに越したことはありません。 それを「フィルターでわざと抵抗をつけてやる」なんて無知蒙昧な

ことをよくもチューニングのプロが言えるものだと呆れかえるばかりです。 エアフィルターの前後差圧

は必ず損失となる。当然、少ないほどエンジン性能には有利なのです。それを「ある程度の抵抗が必要だ」

なんて無学にもほどがある。 だったらラム圧効果の有効性をどう説明するのでしょうか?ラム圧だって

慣性過給と同様、空気の加圧現象を利用してエアフィルターによる前後差圧を可能な限り減らす、すなわち

エアフィルターの抵抗を可能な限り低減することでエンジン性能を向上させることですので、これを否定

すると言うことはまったくもって矛盾することになってしまうのです。 これらのことについては以前の

記事でも触れたことがあります。

<参考> →エアクリーナーについて

 

私が現在使用しているエアフィルター

↑私は自分の信念に基づき、徹底的にエアフィルターの抵抗を低減するため、軽自動車には大きすぎる

くらいの低抵抗なエアフィルターを使用しています。これは本来なら500PSから600PSクラスのエンジン

に対応するエアフィルターです。


とくにターボエンジンではこのサクション抵抗をいかに低減するかが鍵

このページはあくまでもJA22Wジムニーのページですので今回はNAは置いといて、K6Aターボエンジン

に的をしぼって話をすすめます。

 

さて、NA(自然吸気)と違いターボの場合、一言に「吸気抵抗」と言ってもターボチャージャーを挟んで

2つのセクションに分けられます。

ひとつは、エアクリーナーからターボコンプレッサーまでのサクション部分(前半部分)、もうひとつは

ターボコンプレッサーからエンジン本体に至るまでのインテーク部分(後半部分)です。

とくにターボエンジンは、この後半のインテーク部分の抵抗が大きく、コンプレッサーから出た圧縮された

空気はインテークパイプを通りインタークーラーを通り、またインテークパイプを通り、スロットルバルブ

を通過し、サージタンクに入って各シリンダーのマニホールドに至ります。 この長い道中はNAエンジン

にはない経路でターボ特有のものです。 ただ、もちろんパイピングレイアウトの工夫や抵抗の少ない

インタークーラーを使用するなど可能な限りの抵抗の低減はできますが、構造上、根本的に無くすことは

できないものです。

 

それに対して、前半部分のサクション抵抗については徹底的に低減することはそれほど難しくありません。

なので、エアフィルターからターボコンプレッサーまでの経路は可能な限り低抵抗にすべきです。

たとえば、あなた自身がターボコンプレッサーになったつもりで口を開けて空気を吸い込んでみてくだ

さい。 そのまま吸い込むぶんにはとくに抵抗を感じることなく楽に息ができるはずです。

しかし、マスクをして同じことをしてみると、吸い込むのに大きな抵抗を感じるはずです。 あるいは、

ストロー等で息を吸う時も細いストローで息を吸うよりも太いホースで息を吸うほうが抵抗が少なく息を

吸えることが分かるでしょう。 ターボコンプレッサーにとってもこれはまったく同じことなのです。

「タービンホイールをいかに軽く回すことができるか」を考えた場合、やはりエアフィルターやインテーク

パイプなどのサクション部分の吸気抵抗は徹底的に減らすべきなのです。 こんなの小学生でも解りそうな

簡単な理屈です。

それをどういう理屈か知りませんが「抵抗の少なすぎるエアクリーナーやサクションパイプはかえって

性能の低下になる」とか私に言わせれば「ほんと、笑わせてくれる…」と言えるようなトンデモ理論を平気

で書いているプロショップのアホチューナーがいるのには呆れます。

 

参考までにいくつか市販されているチューニングパーツで「悪い意味での実例」を挙げます

例1) 無駄な段つきのある効率の悪いサクションパイプ

↑どこのショップの製品かはあえて書きませんけど、JB23ジムニー用のサクションパイプですが、なんで

わざわざこんな「段差」をつけるのかまったくもって理解不能です。理論的にまったく意味がないどころか、

こんな段付きをつけたら無駄な乱流を生じさせて実質的なパイプ内径の有効径を減少させてしまい吸気流速

を低下させるだけで、なんのメリットももたらさず、ただひらすらサクション抵抗の増大になるだけです。

なぜゆるやかなテーパーにして「エアロダイナミックポート形状」にして縮流効果を狙わないのか疑問です。

こんなデチューンにしかならない製品を平気で売るなんて自らの無知さ、技術の無さを世間に晒している

だけで、ぶっちゃけアホじゃないかとほんとに呆れます。 これを売っているチューナーは「抵抗の少な

すぎるエアクリーナーは空気を吸いすぎて逆に性能が低下する」などと馬鹿丸出しなことを平気で

書いており、プロショップとしてほんと恥ずかしくないのかと思います。

↑これはまた別のショップのサクションパイプ。やはりこのように段つきのないなだらかな流線をもった

テーパー形状にしなければサクション抵抗の低減および流速の向上は期待できません。これは良い製品です。

 

例2) サクションパイプへの空気の「流線」を考えていないインダクションボックス

↑これもあえてどこのショップの製品とは書きませんが、同じくJB23ジムニー用で、一見すると良くできた

インダクションボックスのように見えますが、残念なことにサクションパイプとのジョイント部の形状が

最悪極まりないのです。

↑このサクションパイプジョイント部があまりに酷いです。上下方向の空間がほとんどないため、ここで

吸い込んだ空気が狭められた上に、直角に急激に曲げられるため凄く大きなサクション抵抗が生じてしまい

ます。 もっと上下方向に空間を持たせ、なおかつ内部にファンネルでも設置できるような設計にするか、

最悪でもゆるやかなR形状でサクションパイプにつないで、流線を乱さないようにすることはできなかった

ものなのでしょうか。 個人的には好きなメーカーの製品だけに本当にガッカリな出来で残念な製品です。

正直、これなら純正のエアクリーナーボックスとサクションパイプのほうがずっとマシですよ。

 

例3) 冷気を取り込むことに傾注して吸気抵抗低減をおろそかにしたインダクションボックス

↑こちらもあえてどこのメーカーとは書きませんが、JB23ジムニー用のインダクションボックスキット。

これも一見よくできてるように見えますがこちらは上記のキットとは逆にインテーク部に問題があります。

↑インダクションボックスのインテークの開口部の面積が非常に狭く、しかもダクト部分が細長いため、

この部分で大きな吸気抵抗(サクション抵抗)となってしまっています。 いくら冷えた空気を取り入れる

ことにこだわったと言え、こんなに吸気抵抗の大きいダクト形状および開口部面積ではエアリストリクター

になってしまい、エアクリーナーやターボが「窒息状態」になってしまってパワーなんて出ませんよ。

通常、フロントグリルを通過した空気の流速は車速の1/3程度にまで低下していると言われており、そこに

この程度の開口部しかないダクトを設置したところで見た目ほど空気は入ってくれないのが常識です。

「大御所メーカー」製品としてほんとお粗末です。そのくせこれメチャメチャ高価なキットなんですから

笑うに笑えないです。 もういちどはじめから設計しなおしてもらいたいくらいです。

 

●残念ながら世の中にはこのようなチューニングパーツと呼ぶにはあまりに「お粗末な」製品があふれて

います。 ただ、どれも基本的な考え方は悪くないので、もっとよく研究し、工夫と技術でずっと良い

ものになると思えるだけに、どの製品もあとちょっとのところで詰めが甘く非常に残念としか言い様が

ありません。 しかも、どの製品も「それなりに知名度のあるブランド」の商品だけに、なんでもっと

じっくり開発してパーフェクトな製品としてプロデュースしないのかほんと疑問です。

※いちおう擁護しておきますと、上に挙げた各製品も「ブーストアップ程度のチューニング」ならばさほど

問題はないと思います。ですが、タービン交換して100PS以上を最低目標とするハイパワーチューニング

においてはどれもすべて絶対的に「吸気能力不足である」と言う意味で捉えてください。


NAとターボのサクション部分の考え方の違い

前述したようにサクション部分の考え方やチューニングの仕方はターボとNAは違います。 エアフィルター

はどちらも抵抗が少ないほうが良いのは同じなので置いておくとして、NAエンジンはサクション部分での

チューニング(慣性効果や脈動効果)によってトルク特性に味付けをするチューニング方法もありますが、

これと同じことはターボエンジンの場合は主にインタークーラー以降のインテーク部分やサージタンクおよび

インテークマニホールドの長さや太さでおこないます。 なのでとくに前半部分のターボまでのサクション

パイプ部分ではとにかく低抵抗に徹するべきです。 極端な話、ターボコンプレッサー本体のインデュース

に直接エアファンネルをつけてもいいくらいです。

とにかくターボはタービンをより早くから回してブーストの立ち上がりを速くし、コンプレッサーホイール

に負担をかけないためにもできるだけサクション抵抗は減らすよう努力すべきなのです。 その結果もし、

サクション抵抗を減らしすぎてトルクの低下を感じたのだとしたらそれは吸気抵抗を減らした結果、空気の

供給量が増え、空燃比(A/F)セッティングがずれただけにすぎません。 吸気効率は間違いなく上がって

いるのですから、きちんとセッティングをとり直せば理論上絶対にトルクアップしなければおかしいのです。

実際、私の車も抵抗の少ないエアフィルター、エアファンネル、拡大加工サクションパイプなど、サクション

系の改良を重ね、抵抗を減らしていけばいくほど低回転からのトルク、あるいは低アクセル開度からのトルク

やレスポンスは確実に上がっていることが体感できています。 ターボでサクション抵抗が減ってトルクが

下がるなんて理論的に絶対にありえないことです。

↑私が現在使用しているEA21Rカプチーノ用の拡大加工したサクションパイプ。 内径をリューターで徹底的

に拡大加工してありますが、この効果は絶大なものでした。低回転のピックアップ、トルクから高回転域の

パワーまでトータルで向上しました。 ターボにとってサクション抵抗の低減がいかに重要であるかを身を

もって体感できた非常に効果的なチューニングです。 社外ボルトオンタービンでRHB31FWやHT06、HT07

などに交換している方、このサクションパイプ内部が純正のままではほんとに吸気抵抗が大きくてもったい

ないですよ。 ここをしっかり加工してやることでタービンのもつ性能を100%とまでは言わないまでも、

相当引き出せますから。この加工をやるとやらないでは同じタービンとは思えないくらいに全域で変わります。

↑私のJA22に使用している純正エアクリーナーケース内に設置したエアファンネル。 このファンネル

の効果も絶大で、これがあるとないとで最大ブースト圧に0.1kg/cm^2以上もの違いが出るほどです。

インダクションボックス形状を採用するなら、サクションパイプ入口は絶対にカールファンネル形状に

しないと損をします。 これもサクション抵抗を低減するのにかなり有効なチューニングとなります。

 

●どっかのショップがこんなことを書いているのを見ました。「試しに純正のエアクリーナーボックス

からエアフィルターを外して走行してみてください。低速トルクが落ちるのが体感できると思い

ます。だからエアフィルターの抵抗は必要なのです」と。 これは当たり前でしょう。前述した通り

エアフィルターの抵抗を無くして吸気効率が上がったぶん、空燃比の補正をしていないのですから、空燃比

が薄くなってトルクが落ちたわけです。悪いのはエアフィルターの抵抗が無くなったからではなく、それに

対し何の補正セッティングもしてないことが悪いのです。 それをさも「エアフィルターの抵抗は必要だ」

と素人に思い込ませるための巧妙な言いまわしでミスリードしようとしているのです。

こういう悪質(というかただ無知なだけか?)なショップのアホな能書きに騙されてはいけません。

(注意:カルマン渦式のエアフローメーターを使用しているエンジンでは単にフィルターを外した状態に

すると乱流の影響でセッティングすらマトモに出せないことがあります)

 

ただし、もし唯一ターボでわざとエアクリーナーやサクションパイプで抵抗をつける必要があるとしたら、

それはサージング回避のために限られるでしょうね。 回転の立ち上がりレスポンスの良すぎる小さな

タービンでは止むを得ず吸気抵抗をつけてブーストの立ち上がりを遅くしてサージング現象を抑えなけば

ならない場合もあるからです。 こういう理由ならば私も理解はできます。

<参考> →ターボのサージング現象について


チューニングは各パーツの「相乗効果」を引き出すことが大切

ターボエンジンでエアクリーナーやサクション抵抗を減らしてトルクダウンしたと言っているような人は

たいていそれ以外の部分をないがしろにしています。 一番良い例が前述したような抵抗の極端に少ない

エアクリーナーやサクションパイプにポン付け交換しただけでECUリセッティングなどをせず空燃比補正

などを一切おこなってない場合がそうです。極端に太いマフラーと抵抗の少ないむき出しエアフィルター

に交換して、その他がそのままでは低速トルクが落ちて当たり前です。

 

チューニングというのはどこか1箇所を変えて結論を出すものではありません。 高性能なパーツであれば

あるほどそれを活かすために他の部分も手を加えてトータルで煮詰めていかないとならないものです。

いわゆる「相乗効果」を引き出せるかどうかが重要なのです。 世の中にはポンとつけただけで大幅に性能

アップが体感できるものと、それ単独では性能を発揮できず、ポン付けではかえってデチューンになって

しまうものがあります。 こういうパーツは他のパーツとの組み合わせや適切なセッティングをすることで

はじめて秘めたポテンシャルを発揮できるというものもあるのです。 このあたりをよく理解して総合的に

考えなければなりません。

そもそも「チューニング」という言葉は本来「調律」という意味です。私に言わせると最近のチューニング

ショップは「パーツ交換屋」としか思えない低レベルのショップ、チューナーが増えたように思えます。

ただパーツを取り付けてそれでオシマイではなく、それぞれのパーツや車とのマッチングを図っていくのが

チューナーの仕事であるはず。なのに「このパーツをつけたらパワーが下がった。だからこのパーツはダメ」

みたいな短絡的な結論を出すバカが多い。 それはただ単にそのパーツの性能を引き出せていないだけか、

他のパーツとのマッチングが合ってないだけということもあるかもしれないのに、です。 どんなに秘めた

高いポテンシャルをもつパーツでも「豚に真珠」ではかわいそうです。 私もそれなりのチューナーさんや

レース屋ともつきあいがありますが、きちんと理論的、科学的な追求をしている人は昔に比べ少数になった

ような気がします。 チューニングショップがただのパーツ取り付け屋になったらオートバックスやイエロー

ハットなどの量販店と変わらないじゃないですか。そうなったらそのショップはもう終わりです。


私のジムニーの現在の吸気サクション構成

↑エアフィルターからターボコンプレッサーに至るまでのサクション部分の写真。

まず、キノクニ(RUN-MAX)の200φのラージサイズエアクリーナー、内部隔壁を拡大加工した純正の

エアクリーナーボックス、ボックス内部に設置したカール状リップのエアファンネル、ステンレスパイプ製

のワンオフ加工サクションパイプ、さらにEA21Rカプチーノ用純正サクションパイプの内径を限界まで拡大

加工…といった具合になっていて、純正経路を変えないという制約の中で最大限サクション抵抗を減らして

います。 しかし、ここまでやっても最高速アタックするときなどのフルブースト1.3kg/cm^2の全開時に

はこのサクションパイプ内部の負圧は-500mmHg以上もの強力な吸引負圧が発生します。 このことは

それだけサクション抵抗が大きいということで、吸気抵抗によるロスをしている証拠なわけで、じつに

もったいない話なのです。 もし、この抵抗をなくすことができればさらに低回転からブーストが立ち上が

り、レスポンスも良くなり、当然、最高出力も上がるはずなのですから。

しかし純正エキマニを使い、純正位置にボルトオンタービンである以上は、レイアウト上これ以上の改良は

現時点では困難です。 もちろん、お金をかけて際限なくやればなんでもできますが、軽自動車にどこまで

投資できるかということと、コストパフォーマンスを考えるとかけられる金額には限りがありますので、

この程度で妥協しておいたほうが利口かなと考えています。 これが仕事なら徹底的に理想を追求しますが、

このジムニーはあくまで個人の趣味でDIYでやっているものですので、上を見たらキリがないですのでアホ

みたいに金はかけられません。

 

パワー重視なら究極はやはり「エアフィルタータービン直付け」がベスト

↑これは私の車ではありませんが、以前にヤフオクで出品されていたJA22「サーキット仕様」の車です。

ここまで過激なオンロード仕様に改造をしたジムニーはちょっと他には私は知りません。使用タービンは

おそらくIHI RHF4だと思われますが、このようにターボチャージャー直付けフィルターっていうのが

もっともサクション抵抗低減に理想的なのは間違いありません。私の車もこれができれば是非やってみたい

くらいです(ただし、インテークチャンバー容積を稼いでレスポンスを重視したい場合はこのフィルター

直付けというのは不利にはなりますが)。 しかしいずれにせよ、ターボはサクション抵抗を可能な限り

少なくし「タービンを楽に回してやる」。まずはこの考えに徹することが肝要なのです。 低回転トルク

や実用域のトルク特性に重要な慣性過給効果や吸気脈動効果などはターボチャージャー以降のインテーク

部分の改良でチューニングしてやればどうにでもなりますので。

↑上記のJA22のエンジン単体写真。

それにしてもこのJA22はすごいですよね。チョップドルーフにして当然FRの2駆、前後18インチにフロント

にはインテグラ タイプRのブレンボを入れています。改造費いくらかかったのか恐ろしくなります。 ただ、

エンジン本体はノーマルらしいので出力的には140馬力程度だそうです。 いずれにしても、私にはとても

軽自動車にここまでの情熱を注いでお金をかけることはできませんけどね。


<追記>

今回の記事は、名指しこそしていませんが、特定の製品についてかなり攻撃的な書き方をしたので、もしか

したらクレームが入る可能性があります。 警告程度なら無視しますが、もし「訴えるぞ」みたいなメール

が来た時には記事を削除するかもしれませんのでご了承ください。

ただし、私は間違ったことは一切書いていないつもりです。 良い製品を選ぶポイント、悪い製品はどこが悪い

のかを正直に書いているだけですので。けっして「根拠なく誹謗中傷」しているわけではありません。

今回の私の意見が少しでも参考になって、メーカーさんやショップさんには「本物を求めるユーザー」のため

にも「より良いチューニングパーツを作っていただきたい」一心ですので、このあたりはどうか主旨をご理解

下さい。 ジムニー系のチューニングパーツメーカーやショップさんにひとつ考えていただきたいのは、私が

タービン交換チューンをはじめた十数年前はまだ100馬力を超えるようなパワー系チューニングをするような

ジムニーユーザーはほんの少数でした。 しかし、現在は100馬力オーバーなんて当然、150馬力を超える

ようなハイパワーを求めるジムニーオーナーも多くなっている時代なのです。 ですので、ショップさんや

メーカーさんにもそういった「本物のパワーを求めるヘビーユーザー」の要求に対応できる優れた製品を開発

していただきたいのです。 これからはジムニーのエンジンチューンの世界でも見せかけだけではない本当の

技術力が求められる時代になっていくと思います。 マジ気合い入れて頑張ってください。

 

<余談ですが> SNS「みんカラ」について思うこと

しかし、今回のような内容は「みんカラ」では絶対に書けませんね。 私も以前にみんカラに登録していた

時期があり、今回のような「理屈に合わないチューニングパーツ」について批判的なことをみんカラブログ

に書いたことがあったのですが、なんと1日も経たないうちに「アカウントごと削除されてしまいました」

どうもあそこは「みんカラ+」に登録しているショップやメーカーに不利になるような記述を書くと、運営

が速攻で消去、それも記事だけでなく最悪はアカウントごと削除する姿勢のようです。いくらSNSとは言え、

そんなに「馴れ合い」がしたいのでしょうかね。 いい歳をした大人が「お友達ごっこ」ばかりしていて、

本音で書きたいことが書けない、書けば消されるなんてのを見ていると腹が立ちますね。 良いものは良い、

悪いものは悪いと、車について本音でハッキリ討論できる場が必要でしょう。だから私はこんなヌルヌルで

アマアマな雰囲気の現状のみんカラは嫌いなのです。ほんとヘドが出ます。


えんいー! ヽ(´ー`)ノ~~~