ツインスクロールターボ

ツインスクロールターボのカットモデル。排気が導入されるタービンハウジング(赤い部分)の内部が二つに分かれている。

ツインスクロールターボ(twin scroll turbo)とは排気通路に特徴のあるターボチャージャー過給機)で、エキゾーストマニホールドからタービンハウジングへの流路が2つに分割されたものを指す。

目次

概要編集

「ツイン」の呼称からツインターボと誤解されることがあるが、ターボチャージャーの装着数を表すものではない[1]

通常ターボチャージャーを低回転域より作動させるためには、タービンハウジングのA/Rを小さくするが、その場合 排気ガスの通路面積が狭くなる傾向にあるため、高回転域で排気ガスが流れにくくなり、エンジン出力の頭打ちが早くなる。

それに対しツインスクロールターボは、タービンホイールへの排気ガスを導く流路(エキゾーストマニホールドからタービンハウジング)を2つに分けることにより他気筒からの排気エネルギーの干渉を低減させ、A/Rを小さくすること無く、低回転域でのタービン回転の立ち上がりを早めたもので、低回転域でのレスポンスとパワーを向上させるものである[2]

シーケンシャルツインターボの様に、低回転域と高回転域等で使うタービンを変えるものでもなく、また可変ノズルターボの様に、機械的にタービンブレードに当たる排気を制御するような機構は備えないため、低回転域以外の特性は一般的なターボと変わらない。

元来、マツダ2代目サバンナRX-7(前期型)に搭載された、分割された2つのスクロール入り口の片方に開閉バルブを設け[3]、タービンブレードに当たる排気ガスの流速と角度を変化させることによって、可変ノズルターボの様な特性を持たせたものをツインスクロールターボと呼んでいたが、近年では、スバル・インプレッサスバル・レガシィ三菱・ランサーエボリューション等に採用されている、切替えバルブを持たない前述のタイプ(自動車技術会ではツインエントリーターボチャージャー[4]、マツダではツイン・インディペンデントスクロールターボ[5]と呼ぶ)をツインスクロールターボと呼ぶことが多い[4]

ツインエントリーターボチャージャーとツインスクロールターボはターボチャージャー単体での構造は非常によく似ている。しかし、前者は排気干渉を低減することを目的とするためターボまでの排気管は2本で接続され、後者は可変ジオメトリーの一種で排気管はターボ入り口までに1本に集合され、セカンダリースクロール入り口にバルブが設置された上で接続されるという違いがある。

利点編集

  • シーケンシャルツインターボ同様に、低回転域から過給を始めつつ、中回転域以上では高い最大過給圧を得ることができる。このため、一般的なシングルターボを用いるよりは、低回転域のトルクと高回転域のパワーを両立させやすい。
  • スロットル開度が小さい場合(部分負荷状態)においてもターボが効率的に作動するため、スロットルを踏んでからパワーが出るまでの微妙な時間差(ターボラグ)を軽減でき、レスポンスが良くなる。
  • 同様の効果が得られるシーケンシャルツインターボに対し、ツインスクロールターボではタービンを1基だけ搭載するため、タービン本体やウェイストゲートバルブ等の補器類がとるスペースを小さくできる。

欠点編集

  • レイアウトによっては前述の利点に相反するが、タービンまで流路を2本取り回さなければならないため、スペース的に不利となる場合がある。
  • 切替えバルブ付の場合、1つのターボで段階的に過給圧を変化させる機構のため、複雑な電子制御を必要とすることからコストが高くなる。
  • ウェイストゲートバルブも2つの流路に対応させなければならないため、コストが高くなる。

現状編集

シーケンシャルツインターボは低回転での過給よりは、高回転域での最大過給圧を重視する傾向があるため、スポーツカーに搭載されることが多い。その影響もあり、ツインスクロールターボは低回転域のトルクを重視するGTカーに搭載されることが多く、一種の棲み分けができている。

本来の目的である「過給によって熱効率を高め、同じ馬力とトルクを得るうえで、自然吸気エンジンに比べて低燃費化を図る」という点では、ツインスクロールターボは優れているとされる。2Lの自然吸気から1.6L直噴ツインスクロールターボに切り替えたプジョーは、CO2排出量の低減と車体の大型化・高級化を両立させている好例と言える。

搭載車種編集

トヨタ

マツダ

三菱自工

富士重工スバル

ダイハツ

BMW

プジョー

ルノー

脚注編集

  1. ^ PSゲームソフトレーシングラグーン」、 PS2ゲームソフト首都高バトル01」では、ツインスクロールターボをツインターボと誤解している記述がある。
  2. ^ S15型シルビアの純正のターボは、約2,000rpmより作動し始め、約3,000rpmで最大過給圧の約0.7kg/cm2に達する。
    BL5/BP5型レガシィでは、約1,500rpmより作動し始め、1,500~2,000rpmで0.4kg/cm2程度、約2,000rpmを超えると最大過給圧の約0.8kg/cm2に達する。
  3. ^ タービン軸に対し、直角方向にスクロールを分割。ターボ出口側をプライマリースクロール、コンプレッサ-側をセカンダリースクロールとし、セカンダリー側にバルブを設けている。
  4. ^ a b 社団法人 自動車技術会『自動車技術ハンドブック<設計(パワートレイン)編>』P.103
  5. ^ GP企画センター編(2003)『マツダ・ロータリーエンジンの歴史』グランプリ出版,P.123-126
  6. ^ a b トヨタ企業サイト トヨタ自動車75年史「技術開発・エンジン」 [1]

関連項目編集