ターボコンパウンド

ターボコンパウンド（Turbo compound）とは、内燃機関の出力を増加させる装置の一つ。

概要

レシプロエンジンの排気ガスでタービンを回転させ、その出力を、減速機や流体継手などを通じて駆動軸に伝える。

本来捨てているものだった排気から直接動力に変換するので、（タービンの排気抵抗を除けば）燃費を悪化させること無く出力の向上を図ることができる。

大型トラック用、航空機用、大型船舶用のエンジンに用いられる事があるが、構造的に非常な複雑化と装置の大型化、何より本来のレシプロエンジン自身にとっては大きな排気抵抗となり、排気ブレーキをかけ続けていることと同義となること、などがネックとなり、各用途とも採用例は極端に少ない。航空機用としてはジェットエンジン主流化直前の1950年代に旅客機向けに導入された時期があったが、複雑化による整備難と故障多発、ジェットエンジンへの移行によって短期間で廃れている。

スウェーデンのボルボは、北米向けの大型トラック用としてターボコンパウンドエンジンを採用しているD13TC Volvo Trucks USA。型式はD13 TCで、12.8LのD13エンジンにターボコンパウンドを備えたもの。

概念におけるターボコンパウンドそのものは、エンジン吸気の圧縮する装置ではないので、過給器には属さない。だが、先述の通りレシプロエンジン本体の排気抵抗となって本末転倒の状態になるため、実際にはタービン軸出力動力を、歯車による分岐や、タービン動力を電気として取り出す場合は電動機を使うなどの形式で、エンジン本体への過給用コンプレッサーも駆動するターボチャージャー・コンプレックスというべき構成が多い。 また、フランスのルクレール主力戦車のパワータービンは、ジェットエンジンにおけるアフターバーナーのように再燃焼室でレシプロエンジン排気に少量の燃料を追加燃焼させている。ただしこのパワータービンは駆動軸には伝達せず、過給機を駆動しており、レシプロエンジン停止時にも起動できるため、ターボコンパウンドに分類されるかは議論の余地がある。

電気ターボコンパウンド 電気ターボコンパウンドは電動過給機の一形態で出力軸に減速機を接続する代わりに発電機を備えることにより排気ガスの熱エネルギーを電気エネルギーに変換して回収する。従来のターボコンパウンドと比較して複雑な減速機等の機構を排除することが可能で機器配置の自由度が高まり、燃料効率が最大約5%向上する。

ターボチャージャーの回転軸に備えられた発電機に加速時に通電することにより電動機として過給機を駆動することで、瞬時に大量の空気を供給することにより、ターボラグを減らせる。

2014年より2026年までフォーミュラ1(F1)において導入されたMGU-H (Motor Generator Unit - Heat)として利用された。

脚注

関連項目 ターボシャフトエンジン - レシプロ機関を通さず、燃焼ガスでタービンを回す事だけで回転力を得るエンジン スモークジャック - 炉からの上昇気流を羽根車に当てる事により動力を得る機構 ルクレール - ターボコンパウンドの使用例 ネイピア ノーマッド - ターボコンパウンドと類似した機構を有する 運動エネルギー回生システム - 自動車レース等で用いられる、余剰エネルギーの再利用システム。 MGU-Hと呼ばれるシステムは、エンジンの排気エネルギーを用いて発電を行い電力として回収する（回収された電力は動力や過給に再利用される）