ブローオフバルブ

ブローオフバルブ(英: Blowoff valve, BOV)とはターボチャージャー付き内燃機関において、ターボチャージャーのコンプレッサとスロットルバルブに発生する圧力を解放するバルブである。コンプレッサーバイパスバルブ(英: compressor bypass valve)やディバーターバルブ(英: diverter valve)と呼ばれることもある。

概要

ブローオフバルブは、スロットルが閉じられた際にコンプレッサとスロットルバルブ間の余剰圧力を解放することで、スロットルレスポンスの悪化やコンプレッサブレードの負荷の原因となるコンプレッササージングを防ぐ。予混合燃焼機関ではスロットルバルブでエンジンの出力を調節し、特に自動車などの用途ではスロットルを急速に閉じる頻度が高い。ターボチャージャー付のエンジンでは急速にスロットルを閉じてもターボチャージャーは慣性によって高速回転を続けるため、ターボチャージャーで圧縮された空気がスロットルに遮られて行き場を失う。圧縮された空気はコンプレッサーの回転を阻害する方向に圧力を与えてコンプレッサブレードに大きな荷重がかかり、回転速度が低下して再加速時にスロットルレスポンスの悪化を招く。ブローオフバルブはターボチャージャーを搭載したガソリンエンジンに特有の欠点を改善する装置である。また、過給圧が設計された許容範囲を超えた場合に圧力を解放してエンジンやターボチャージャーを保護する機能も持つ。

ターボチャージャーを通過した吸入空気には排気再循環による排ガス成分が含まれていて、多くの国や地域では法規により排ガス成分を大気に解放しないよう定められているため、一般に販売される車種ではブローオフバルブで解放された空気はコンプレッサーの手前の吸気管に還流する配管をとっている。このことからリサーキュレーションバルブ(英: recirculation valve)やサクションリターンシステム(英: suction return system)とも呼ばれる。一方で社外パーツとして販売されているブローオフバルブには吸入空気を再循環させずに大気解放するものもある。

ブローオフバルブの基本構造はダイヤフラムバルブであり、通常時はスプリングによってバルブが閉じられている。アクチュエーターチャンバーは電磁弁を介してインテークマニホールドに接続され、スロットルが閉じられると電磁弁が開いてインテークマニホールドの負圧が作用してバルブを開く。また、過給圧がある一定以上になるとスプリングがバルブを閉じる荷重を上回り、バルブが開かれる。電磁弁の開閉はECUによって制御され、バルブを閉じるスプリングレートはエンジンの許容最大過給圧に達すると作動するように設定されている。

社外品の弊害

乗用車では純正の環流式ブローオフバルブをサードパーティ製の大気開放型ブローオフバルブに換装する例があるが、このときターボチャージャーの手前にエアフロメーターを装備している車種では空燃比の再調整が必要となる場合もある。エンジンコントロールユニット(ECU)はエアフロメーターで検出された吸入空気の体積を基に適切な空燃比となるように燃料噴射量を計算し、点火タイミングを制御するが、一部が系外に放出されることで、実際にインテークマニホールドに送られる空気が検出された空気量より少なくなり、結果として適正量よりも多く燃料が噴射される。

ポップオフバルブ

ターボチャージャーを搭載したF1やインディカー、チャンプカー(CART, CCWS)では、過剰な過給圧を解放する機能のみを持つポップオフバルブ(英: PopOff-Valve, POV)と呼ばれる機構が採用されていた。

多い場合には4barを超える過給圧で1,500PS以上^[要出典]を発揮していた当時のターボエンジンの出力を抑制し、チーム（エンジン製造メーカー）間の技術・資金格差を是正するために導入された。インテークマニホールドのサージタンクに取り付けられ、吸気管内に規定圧力以上の過給圧が掛かると大気放出する機構である。

F1の場合には1987年から導入され、同年の作動圧力は4.0bar、翌1988年には2.5barとされてターボエンジンの過給圧を規制していた。しかし国際自動車スポーツ連盟（FISA）から供給されたPOVは製造誤差により作動する圧力のばらつきがあり、導入当初は「最初から開きっぱなし」なものもあったほか、まともなものでも「4barまで持たず、3.6 - 3.7barぐらいでバルブが開く」状態だった^[1]。あまりの酷さに、ホンダでは一時独自にPOVを製造することを検討したほどである^[1]。ただし当時のF1においてまともに4barの過給圧を使えたのはホンダぐらいであったため、マクラーレン（当時はTAG ポルシェユーザー）などは「うちには問題は出ていない」としてホンダの主張を否定するなど、POVの存在自体がレースの駆け引きの一つとなった^[1]。シーズン途中よりFISA供給のPOVが改良され「一応3.8 - 3.9barぐらいまでは持つ」ようになったため、多少状況は改善されたが、それでも完全に問題が解決することはなかった^[2]。F1では1988年を最後に一旦ターボエンジンが全面禁止されたため（2014年より再解禁）、POVは姿を消した。

チャンプカーでは2008年に競技カテゴリーが無くなるまでターボエンジンとともにPOVが採用された。チャンプカーでのPOVは往時に比べて製造誤差はかなり解消されていたが^{[独自研究?]}、2001年のCART時代には当時のエンジン製造メーカーであるトヨタ、ホンダ、フォードの間でPOVを巡る係争が発生した^[要出典]こともあった。

スーパーチャージャーのリリーフバルブ

機械式過給機（スーパーチャージャー）の場合はリリーフバルブ(英: relief valve)が搭載され、過剰な過給圧を開放する。純正でスーパーチャージャーを搭載する車種の多くはスロットルバルブの後にスーパーチャージャーが置かれ、リリーフバルブはスーパーチャージャーとエンジンの間の圧力を解放する。解放された空気はスーパーチャージャーの手前に戻されるのが通常である。

ラムエアインテークのリリーフバルブ

スーパースポーツなどの高性能オートバイには、高速走行時に走行風を効率的に取り込むラムエアインテークが用いられている。高速走行時に走行風圧を利用してエアクリーナーボックスへ取り込む空気の抵抗を抑制するが、スロットル操作の仕方によってはエアクリーナーボックス内に不規則な吸気脈動を発生する場合がある。吸気脈動によってエンジン出力の過渡特性において不安定性を招きやすくスムーズなドライバビリティを損なう要素となる場合があるため、車種によってはエアクリーナーボックスにかかる余剰圧力を解放するバルブが取り付けられることがある。

脚注

[脚注の使い方]

^ ^a ^b ^c 『F1走る魂』（海老沢泰久著、文藝春秋、1988年）pp.129 - 132
^ 『F1走る魂』p.151

概要

社外品の弊害

ポップオフバルブ

スーパーチャージャーのリリーフバルブ

ラムエアインテークのリリーフバルブ

脚注

関連項目