ターボチャージャー付き内燃機関において、アンチラグシステム(ALS )は、レースや高性能用途におけるターボラグを低減するためのシステムです。このシステムは、点火時期を遅らせ、燃料(場合によっては空気も)を追加することで、燃焼効率の低下をタービン圧力の上昇で相殺します。余分な燃料/空気混合気は排気バルブから排出され、高温の排気マニホールド内で燃焼し、ターボチャージャーを回転させ、より高い有効圧力を生み出します。
ALSは、1980年代のF1におけるターボチャージャーの黎明期に初めて使用されましたが、燃料規制により使用が不適切となりました。その後、吸気口に義務付けられたリストリクタープレートによるターボラグの増加に対応するため、この技術はラリーカーで広く使用されるようになりました。リストリクターによって吸気圧が大幅に低下するため、一定のブースト圧に対する圧力比がはるかに高くなり、制限がない場合と同じブースト圧を発生させるにはターボチャージャーをはるかに速く回転させる必要があり、ターボラグが著しく増加します。
ALSにはエアバイパスが必要で、一般的には2つの方法のいずれかで行われます。1つ目の方法は、スロットルを迂回してエンジンに空気を供給するスロットルエアバイパスを使用する方法です。これは、外部バイパスバルブまたはスロットルを12~20度わずかに開くソレノイドのいずれかです。2つ目の方法は、チャージエア(ターボコンプレッサーと吸気バルブ間の加圧された吸気)を排気マニホールドに直接供給するバイパスを使用する方法です。
スロットルバイパス、または「スロットルキック」システムは、点火時期の遅延とわずかな燃料増量(主に冷却のため)と組み合わされています。通常、点火は上死点後35~45°で行われます。この遅い点火により、シリンダー内のガスの膨張はごくわずかであるため、排気バルブが開いたときに圧力と温度が高くなります。同時に、クランクシャフトに伝達されるトルクは非常に小さく(エンジンの回転を維持するのに十分です)、排気圧力と温度の上昇、および質量流量の増加により、ターボチャージャーを高速で回転させ続けることができます。スロットルが開かれると、点火と燃料噴射は通常の状態に戻ります。
ALS作動中は多くのエンジン部品が極端な温度と高圧パルスにさらされるため、この種のシステムはエンジン、ターボチャージャー、排気マニホールドに大きなストレスを与えます。[ 1 ]温度の問題に加えて、制御されていないターボ回転数はターボチャージャーをすぐに破壊する可能性があります。ほとんどのアプリケーションでは、冷却水が110~115 ℃に達すると、過熱を防ぐためにALSは自動的に非アクティブ化されます。
ALSは吸気バイパスバルブと連動して、排気マニホールドに直接空気を送り込み、そこでエンジンから排出される部分燃焼ガスと混合させ、再燃焼させてターボチャージャーを回転させる。このようなシステムは、上述のスロットルバイパスシステムよりも洗練されたものにすることができる。
この種の初期のシステムの 1 つは、1980 年代にフェラーリ F1 チームで使用されました。 [ 1 ] [ 2 ]この種のアンチ ラグ システムのもう 1 つのよく知られた応用例は、 1995 年型三菱ランサー エボリューション IIIとトヨタ セリカ GT-Four (ST205)の世界ラリー選手権バージョンです。このシステムは、ECU によって操作される 2 つの圧力バルブによって制御されていました。レース バージョンに加えて、アンチ ラグ システムの配管は、公道走行可能なセリカ GT-Four WRCホモロゲーションモデルにも設置されましたが、システム自体は無効化されており、配管とバルブはホモロゲーション目的のみで存在していました。後の日本市場向け三菱ランサー エボリューション モデル (IV ~ IX) では、SAS (セカンダリー エア システム) を改造してアンチ ラグを提供できます。プロドライブ P2プロトタイプは、より現代的で洗練された吸気バイパス システムを使用しています。[ 1 ]
ダン・カルキンバルブまたはDバルブとも呼ばれるこの方法は、スロットルボディの直前に大きな逆止弁を挿入し、スロットルボディ入口の空気圧が負圧の期間中にターボ、インタークーラー、チャージパイプを迂回して空気を流すものです。これにより安定した空気供給が実現し、より多くの燃料が燃焼してタービンを駆動します。インタークーラーハウジング内の圧力が正圧に達するとすぐにバルブが閉じます。これは真のアンチラグシステムというよりはクイックスプールシステムであり、他のALSシステムに組み込むことができます。[ 1 ]
マスエアフローセンサー(MAF)と併用する場合、チェックバルブはMAFを通して空気を吸い込み、適切な空燃比を維持する必要があります。スピードデンシティ方式の場合は、この動作は不要です。
多くのプログラマブルエンジン制御ユニット(ECU)には、発進時やシフトチェンジ時にターボをスプールさせるように設計された「アンチラグ」機能も備わっています。[ 1 ]前述のターボバイパスと同様に、これは真のアンチラグシステムというよりはクイックスプールシステム(他のシステムと組み合わせることもできます)ですが、真のALSにより近いものです。
車両が発進準備完了で発進回転数に達すると、一部のECU(スイッチまたは追加のスロットルを介して)は、点火を数度遅らせ、燃料を大幅に増やすようにプログラムできます。燃焼イベントは、エンジンが空気/燃料混合気をシリンダーからタービンに近づけて押し出すときに発生し、その結果、通常よりも低い回転数で回転数が上昇するか、発進回転数でより大きなブースト圧が発生します。[ 1 ]
一部のソフトウェアでは、フルスロットルシフト時のクラッチ入力によってこの「アンチラグ」機能を有効にし、シフト間の動作を効果的に行うこともできます。他のタイプのアンチラグと同様に、このタイプのアンチラグを過剰に使用すると、空気/燃料混合気が燃焼室のほぼ外側(または完全に外側)で自然発火することによる高圧のため、タービンホイール、排気マニホールドなどに損傷を与える可能性があります。[ 1 ]また、アフターファイアが発生する可能性もあります。
このタイプの「アンチラグ」は、スロットル全開時のみ作動するため、エンジンに流入する空気量が多くなり、効果的に機能します。そのため、上記で説明した二次空気システムやバイパスと組み合わせない限り、部分的なスロットル開度やスロットル全閉時には、性能が低下したり、全く作動しなくなったりします。
現代のフォーミュラワンエンジンは、ターボチャージャー付きV6エンジンにハイブリッドシステムを追加した形をとっています。2026年までは、このハイブリッドシステムは「モータージェネレーターユニット -キネティック」(MGU-K)と「モータージェネレーターユニット - ヒート」(MGU-H)の2つのモータージェネレーターユニット(MGU)で構成されていましたが、MGU-Hは2026年のパワーユニット規則で禁止されました。[ 3 ]ターボラグをほぼ完全に排除するために、車載バッテリーに蓄えられた電気エネルギーの一部がMGU-Hに供給され、コンプレッサータービンを回転させました。これにより、ターボシステムがほぼ瞬時に最大ブースト圧に達することができ、ターボラグを効果的に解消しました。
通常のレース条件下では、エンジン回転数が上昇し、排気ガスが所望のブースト圧を維持できるようになったため、電動モーターへの入力は徐々に減少した。予選ラップ中、そしてレース中も戦略的に、エンジンが高回転で稼働している場合でも、必要に応じてMGU-Hにエネルギーを供給することができた。これにより、排気ガスがウェイストゲートを介してターボをバイパスすることが可能になった。この方法によって出力が5~10%向上したと言われているが、その代償として蓄積エネルギーレベルは低下した。
MGU-Hは、通常タービンを回転させる電動モーターをターボシステム自体で回転させることで、電気エネルギーを生成するためにも使用できた。このプロセスは「エネルギーハーベスティング」として知られている。このシナリオは、排気ガスがターボを通過し、ターボシステムが従来の方法で動作している場合に存在した。エネルギーハーベスティングは全体の出力を犠牲にするものの、ピーク出力レベルを必要としないコースセクション(例えば、ストレートの終わりや特定のコーナーの間)で行われたり、生成された電力を使用できるセクションでトルクの損失が補われることが計算で確認されたりした場合に行われたりするため、ラップタイムの短縮という正味の利益をもたらすことができた。
呼ばれるものも開発しており、排気マニホールド内で燃料/空気混合気を点火していた。