ダブルターボか、ツインスクロールターボか:どちらが優れているのか?

Antonio Roncero    @roncero_antonio    19 8月 2021     4 min.
ダブルターボか、ツインスクロールターボか:どちらが優れているのか?

ツインスクロール式ターボチャージャーでは、構造を簡素化し故障のリスクを抑えながら、ツインターボ方式に近い効果が得られます。

Turbocharger For Ecotec 2.0l Turbo 2007 2.0l I 4 (lnf)

これまでにも、過給の種類と仕組みについて取り上げてきましたが、そこでは、エンジンが自力で吸入できる量以上の空気をシリンダーに送り込むことで出力を高める利点に焦点を当てました。ターボチャージャーの良い点は、エンジンの出力を効果的に高められることであり、そのため、ガソリンエンジンとディーゼルエンジンの両方で広く採用されています。

その結果、自然吸気エンジンを搭載した新車はほとんど存在しなくなりました。例外は、高い出力を必要としない都市部向けの小型車くらいです。また、ハイブリッド車では、電気モーターが(厳密な意味では違いはありますが)ターボに近い役割を果たし、特定の状況で燃焼エンジンの駆動を補助しています。

ターボ搭載車の欠点は、そのシステムが複雑であることです。非常に高い回転数で回転する機構であるため、特に潤滑に関して特別な手入れが必要になります。ターボチャージャーが故障すると、最も高額な修理の一つになることがあります。例えば、4気筒のターボディーゼルエンジンでターボを交換する場合、1,000〜1,500ユーロかかることもあります。

複数のターボチャージャーを搭載したエンジン

では、複数のターボチャージャーを備えた車について考えてみましょう。ターボチャージャーによる過給の問題点の一つは、「ターボラグ」、つまりターボの応答遅れです。これは、排気ガスの流れの圧力、言い換えればエンジンの負荷に依存して作動するためです。この問題を解決するために、可変ジオメトリーターボチャージャー、電動モーターでアシストするターボチャージャー、複数のターボチャージャーの採用、そしてツインスクロールターボチャージャーなどが登場しました。

小型のターボは排気ガスによってタービンが素早く加速され、即座に反応しますが、出力を高める余地は限られます。逆に、大型のターボは大きな出力を得られる一方で、タービンの慣性を克服して実際に過給を始めるまでに時間がかかります。小型の低圧ターボと大型の高圧ターボを組み合わせることは、直列気筒の過給エンジンでよく用いられる解決策です。

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技術的に言えば、各バンク(シリンダー列)に1基ずつターボを備えたV型エンジンは、この二段過給にはなりません。ただし、どちらの場合も「ツインターボ」エンジンと呼ばれます。また、両バンクに対して1基のターボを備えたV型エンジンや、すべてのシリンダーに対して直列に作動する2基のターボを備えたものもあります。さらに、BMWが直列6気筒ターボディーゼルエンジンでは、低圧2基と高圧2基の、計4基のターボチャージャーを採用しています。注目すべきは、同じシリンダー列に4基のターボを備えている点です。例えば、Bugatti Chironも4基のターボを備えていますが、これは16気筒エンジンで、各バンクに1基ずつ(4気筒エンジン4基分に相当)配置されています。

ツインスクロールターボ:低回転域からの優れた応答性

実は、BMWは、ツインターボの代わりにツインスクロールターボを採用し、そのメリットをいち早く活かしたメーカーの一つです。「ツイン」という言葉は混同を招きやすく、特に「ツインターボ」や「ツインスクロール」と言う場合、どちらの用語でもツインスクロールターボを指すことがあります。一方で、「ツインターボ」エンジンは2基のターボを備えていても、そのいずれもツインスクロール式ではないことがあります。

ツインスクロールターボは1基のターボチャージャーですが、排気ガスが1本の通路ではなく二重の通路を通ってタービンに届く点が異なります。

Turbo 4

目的は、排気ガスの慣性を可能な限り効率よく活用してタービンを回すことです。これにより、排気バルブがまだ開いている吸気行程中に、一部の排気ガスが一部のシリンダーに逆流する現象(再吸入)による圧力損失を防ぐことができます。簡単に言えば、ツインスクロールターボは排気ガスが持つエネルギーをより効果的に活用できるということです。

Turbo 5

ツインスクロールターボの利点は明らかです。エンジンの種類によっては、部品を二重に持つことなく、ツインターボに近い性能を得られるため、機構が簡素化され、価格が抑えられ、関連する故障のリスクも減らせます。

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