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{{OtherusesRevision|工学（主にエンジン）に関するツインターボ|[[競走馬]]のツインターボ40788494|ツインターボ 2012年1月13日 (競走馬金) 17:48(UST)の版}}
[[image:Nissan RB26DETT 001.JPG|thumb|240px|right|ツインターボ仕様のエンジン<br />（[[RB26DETT]] '02 JGTC用 FR仕様）]]
'''ツインターボ'''（Twin Turbo Charging）は、[[自動車]]の[[エンジン]]において低速トルクとターボラグ改善と出力向上を両立させる手段の一つとして、[[ターボチャージャー]]を2機用いる[[過給機]]構成の呼称である。なお、自動車技術会「自動車技術ハンドブック」においてシーケンシャルターボはツインターボに含まれていない<ref name="tb">{{Cite book|和書
|editor = 自動車技術ハンドブック編集委員会
|title = 自動車技術ハンドブック
|edition = 改訂版第2刷
|date = 2007-04-01
|publisher = 自動車技術会
|isbn = 4-915219-43-7
|page = 103
}}</ref>が、シーケンシャルツインターボとも呼ばれる<ref name="stb">{{Cite book|和書
|editor = GP企画センター
|year = 2003
|title = マツダ・ロータリーエンジンの歴史
|publisher = グランプリ出版
|page = 127
|isbn = 4-87687-242-2
}}</ref>ため本項で扱う。
 
== 概要 ==
低速トルクおよびターボラグ改善には小型のタービンが有効であるが、高回転域で背圧の上昇とバイパスする排気ガス量の増大によって、ポンピングロスの増加とタービン効率の低下が起こり、エンジン出力が低下してしまう<ref name="tb" />。これを改善するため、二つのターボチャージャーを分離して設置するアイデアが生まれた。
 
レイアウトとしては、エンジンからの排気管を排気干渉が少なるなるよう二系統にまとめ、それぞれに小型のターボチャージャーを取り付ける<ref name="tb" />。これにより、排気ガス流量が少ない低回転域では排気干渉の減少からシリンダー内のガス掃気効率が向上する<ref name="tb" />。また、動圧過給を積極的に利用しタービン入力エネルギーを増大させられるのでタービン回転の立ち上がりが早くなる<ref name="tb" />。さらに、同一性能を発揮する1機のターボチャージャーに対し、小型のターボチャージャーを使用することで回転体の慣性モーメントを低減させるので、ターボラグが低減できる<ref name="tb" />。
 
前後3気筒ずつの排気を合流させると排気干渉が低減できる直列6気筒エンジン<ref name="tb" />や、[[V型エンジン|V型]]、[[水平対向エンジン|水平対向]]の6気筒エンジンのように片バンクの排気タイミングが等間隔で排気干渉が少なくなるレイアウトの場合に採用例が多い。W型16気筒の[[ブガッティ・ヴェイロン]]は4機のターボを搭載している（クアッドターボ）が、片バンク8気筒分の排気を前後4気筒ずつ分離してターボチャージャーへ導入しており<ref>[http://www.rsportscars.com/bugatti/2006-bugatti-veyron-164/pictures/2547 2006 Bugatti Veyron 16.4 Pictures] RSPORTSCARS.COM（2012年1月2日閲覧）</ref>、これも前述の効果を狙ったものである。
 
なお、[[クロスプレーン]]タイプのクランクシャフトを使用するV8エンジンの場合、片バンクの排気をそのまままとめると排気が不等間隔でターボチャージャーに流入することになる。これを解消するには左右のバンクを跨いで排気系を取り回す必要があるが、排気管が複雑になるなどデメリットが大きくなってしまうため、やむなく片バンクずつ排気をまとめているものが多い。ところが、BMWはS63B44で排気ポートをバンク内側にするレイアウトとし、さらに特殊な排気系を用いることでそれぞれのターボチャージャーに等間隔で排気ガスが流入するようにしている。S63B44のベースで、バンクごとに排気をまとめているN63B44に対して、ツインスクロールターボの採用なども相まってトルクは約13%(600N・mから680N・mに)向上している<ref>「World Engine Databook 2011-2012」『Motor Fan illustrated 特別編集 ワールド・エンジン・データブック 2011-2012』、三栄書房、2011年、30-31頁。ISBN 978-4-7796-1336-4</ref>。
 
== 採用例 ==
日本車のガソリンエンジンにおいては、トヨタの1G-GTEU、日産のRB26DETTなどの直列6気筒エンジンや、日産のV6エンジンであるVQ30DETTに採用されていたが、2002年の排出ガス規制強化でガソリンターボエンジンが激減した際にツインターボ搭載機種は消滅した。その後、2007年に発売された[[日産・GT-R]]用のV6エンジン[[日産・VR38DETT|VR38DETT]]にてツインターボエンジンが復活した。
 
日本国外の自動車メーカーにおいては6気筒以上のエンジンにツインターボが組み合わされる例が多数ある<ref name="wed">「World Engine Databook 2011-2012」『Motor Fan illustrated 特別編集 ワールド・エンジン・データブック 2011-2012』、三栄書房、2011年。ISBN 978-4-7796-1336-4</ref>。
* BMWが直列6気筒のN54B30や、V8のN63B44、V12のN74B60に採用しており、特にX5MとX6Mに搭載されるS63B44は前述の通り2機のツインスクロールターボをVバンクの間に搭載する独特なレイアウトになっている。
* メルセデス・ベンツにおいてはV8のM278やV12のM275、M285に採用例がある。
* ポルシェでは水平対向6気筒エンジンのMA170S、M96/70Sにおいて、可変容量ターボの一種であるVGターボを左右バンクに1機ずつ搭載している。
* ジャガーではV6ディーゼルターボのAJD-V6(Gen.III)にVGツインターボが採用されている。
* フォードはV8からのダウンサイジングであるEcoBoostの3.5L V6エンジンにツインターボを採用している。
* VWグループでは前述のW16気筒エンジンWR16にてツインターボ×2のクアッドターボが採用されている。また、ディーゼルエンジンではV6、V8、V12の各TDIエンジンにて片バンクに1機ずつVGターボを配置しツインターボとしている。
 
== シーケンシャルターボ ==
[[画像:ツインカムターボTOYOTAマークⅡ.jpg|thumbnail|240px|[[トヨタ・マークII]]のツインターボ（並列タイプのシーケンシャルターボ）]]
エンジンの作動状態によって二つのターボチャージャーを使い分けるのがシーケンシャルターボである<ref name="st">{{Cite book|和書
|editor = 自動車技術ハンドブック編集委員会
|title = 自動車技術ハンドブック
|edition = 改訂版第2刷
|date = 2007-04-01
|publisher = 自動車技術会
|isbn = 4-915219-43-7
|page = 104
}}</ref>。前述のツインターボと同様に2機のターボチャージャーを使用するため、シーケンシャルツインターボとも呼ばれる<ref name="stb" />。シーケンシャルターボは直列タイプと並列タイプの2種類に分けられる。
 
直列タイプでは小型のターボチャージャー（小型ターボ）と大型のターボチャージャー（大型ターボ）を直列につなげて使用する<ref name="st" />。
排気側はエンジン、小型ターボ、大型ターボの順に直列につながっており、小型ターボをバイパスする経路が設置される。吸気側のレイアウトは大型ターボ、小型ターボ、エンジンの順に直列につながり、排気側と同様に小型ターボをバイパスする経路がある<ref name="st" />。
エンジン回転数が低く排気ガス流量が少ない領域では、全排気ガスを小型ターボへ集中させて、ターボラグを少なく低速トルクを確保できる。エンジン回転数が上昇し、排気ガス量が増加してきたところで徐々にバイパスバルブを開き、小型ターボをバイパスさせて大型ターボへ排気ガスを導入する<ref name="st" />。バイパスバルブが開くに従い、小型ターボのタービン前後圧力差は小さくなるため、以降の過給は大型ターボのみが受け持つ<ref name="st" />。なお、このとき小型ターボのコンプレッサーが抵抗になるため、吸気側のバイパスバルブを開き小型ターボは吸気側でもバイパスされる。
 
並列タイプは一つ目のターボチャージャー（プライマリーターボ）と二つ目のターボチャージャー（セカンダリーターボ）が並列に設置される<ref name="st" />。排気側ではどちらか片方のターボにウェストゲートが設置され、セカンダリーターボ上流には排気ガス導入を制御する切換えバルブが設置される<ref name="st" /><ref>{{Cite book|和書
|editor = GP企画センター
|year = 2003
|title = マツダ・ロータリーエンジンの歴史
|publisher = グランプリ出版
|page = 128
|isbn = 4-87687-242-2
}}</ref>。吸気側ではセカンダリーターボに、コンプレッサーを通過した吸気を再循環させるリリーフバルブがあり、プライマリーターボ側の吸気管との接合前に切換えバルブが設置される<ref name="st" />。
エンジンの低回転領域では直列タイプと同様に全排気ガスをプライマリーターボに導き過給圧を立ち上げるが、中高速域では吸排気の切換えバルブを開きプライマリー、セカンダリーの二つのターボで過給を行う<ref name="st" />。
 
どちらのタイプも二つのターボの作動状態を切り替えるときにトルクの段差が生じやすいため、この制御が課題になっている<ref name="st" />。
 
=== シーケンシャルターボの採用例 ===
シーケンシャルターボの乗用車用ガソリンエンジンへの適用は[[1987年]]の[[ポルシェ・959]]が初であるとされる。日本車では[[1990年]]の[[マツダ・コスモ|ユーノス・コスモ]]用20B-REW、13B-REWが初である。後に[[トヨタ・マークII]]などの[[トヨタ・1JZ-GTE|1JZ-GTE]]、同・[[トヨタ・スープラ|スープラ]]などの[[トヨタ・JZエンジン#2JZ-GTE|2JZ-GTE]]や、2代目[[スバル・レガシィ]]の[[スバル・EJ20|EJ20]]でも採用された。なお、トヨタは単に「ツインターボ」、富士重工業は「2ステージターボ」<ref>[http://www.fhi.co.jp/news/98_4_6/06_17_a.html スバル レガシィ ワゴンシリーズをフルモデルチェンジ『新世紀レガシィ』を発売] 富士重工業ニュースリリース、1998年6月17日</ref>と呼んでいた。現在、ポルシェは[[ポルシェ・911|997型911]]から可変容量ターボの一種であるVGターボを片バンクに1基ずつ使用したツインターボで低速トルク・ターボラグの改善と出力向上を両立させている。日本車においては、2002年の排出ガス規制強化により、マツダはロータリーエンジンへのターボチャージャー搭載をやめ、トヨタは1JZ/2JZともに途中でシングルターボへと切り替えた。富士重工業は4代目レガシィから低回転時のトルクを向上できる[[ツインスクロールターボ]]（ツインエントリーターボ）に切換え、ターボチャージャーの数は1基のみになっている。
 
ガソリンエンジンにおけるシーケンシャルターボの採用は少なくなっているが、ディーゼルエンジンでは、BMWがバリアブル・ツインターボと呼ぶ直列タイプをN47D20T0に採用し、メルセデスのOM651も直列タイプであるボルグワーナーのR2S(Regulated 2-Stage turbocharging)<ref>[http://www.3k-warner.de/products/r2s.aspx Regulated 2-stage turbocharging(R2S<sup>TM</sup>)] BorgWarner Turbo Systems （2012年1月3日閲覧）</ref>を採用、フィアットも1.9 Multijet Twinturboに直列タイプのTST（ツーステージターボ）を、ヒュンダイも直列4気筒のU2 1.7およびR 2.2に直列タイプの2 Stage-Turboを採用しており<ref name="wed" />、完全に廃れてしまったわけではない。
 
また、トラック用ディーゼルエンジンとして、[[いすゞ・エルフ]]の4JJ1や同・[[いすゞ・フォワード|フォワード]]の4HK1には2ステージターボと呼称される直列タイプのシーケンシャルターボが採用されている。
 
=== シーケンシャルターボの動作 ===
シーケンシャルターボシステムの理解を深めるため、1990年に発売された[[マツダ・コスモ|ユーノスコスモ]]の20B-REW、13B-REWに搭載された並列タイプのシーケンシャルターボの動作を例として挙げる。このシステムの特徴は、セカンダリーターボの立ち上げをスムーズにする「予回転方式」が採用されたことである<ref name="mazda127">{{Cite book|和書
|editor = GP企画センター
|year = 2003
|title = マツダ・ロータリーエンジンの歴史
|publisher = グランプリ出版
|page = 127
|isbn = 4-87687-242-2
}}</ref>。また、プライマリーターボには低速レスポンス重視のインパクトタービンブレードを、セカンダリーターボには高流量時に通気抵抗の小さいハイフロー型を、それぞれ採用している<ref name="mazda127" />。
 
レイアウトはほぼ前述の並列タイプの通りで、セカンダリーターボへの排気導入部に設置される切換えバルブが大小二つになっており、それぞれマツダでは「ターボメインコントロールバルブ」、「ターボプリコントロールバルブ」と名付けられている<ref name="mazda129">{{Cite book|和書
|editor = GP企画センター
|year = 2003
|title = マツダ・ロータリーエンジンの歴史
|publisher = グランプリ出版
|page = 129
|isbn = 4-87687-242-2
}}</ref>。また同様に、セカンダリーターボ吸気側のリリーフバルブは「過給リリーフバルブ」、プライマリー、セカンダリーの吸気合流部の切換えバルブは「過給コントロールバルブ」と呼ばれている<ref name="mazda129" />。
 
まず、エンジン回転数が低い領域では全てのバルブが閉じられており、排気ガスはプライマリーターボに集中して流れ、エンジンの低速トルクを立ち上げる<ref name="mazda129" />。プライマリーターボが設定過給圧に到達した後、ターボプリコントロールバルブを開き、セカンダリーターボを約8万rpmに保つ<ref name="mazda129" />。このとき、過給コントロールバルブは閉じているためセカンダリーターボの過給圧はエンジンには送られない<ref name="mazda129" />。このままだとサージングによりコンプレッサーが破損してしまうため、過給リリーフバルブを開くことでコンプレッサ内に一定の流量を確保してサージングが起きないようにしている<ref name="mazda129" />。この状態ではプライマリーターボのみの作動から二つのターボでの並列過給に切換えるには回転数が足りないため、並列過給への移行直前に過給リリーフバルブを閉じて意図的にサージングを起こし、セカンダリーターボの回転を12万rpm程度まで加速させる<ref name="mazda130">{{Cite book|和書
|editor = GP企画センター
|year = 2003
|title = マツダ・ロータリーエンジンの歴史
|publisher = グランプリ出版
|page = 130
|isbn = 4-87687-242-2
}}</ref>。その後、ターボメインコントロールバルブと過給コントロールバルブを開き、プライマリーターボにセカンダリーターボの過給を加えた中高速域の過給モードにスムーズに移行する<ref name="mazda130" />。
 
なお直列タイプの場合、制御バルブは小型ターボの吸排気バイパスバルブの二つだけなので、制御は並列タイプよりも単純になる。
 
<!--下記は旧版に記載があった搭載車種です。この項で過去にまでさかのぼり、全ての採用車種を列挙する必要はないと考えます。特筆性のあるもののみを残したいと考えますが、どれがどんなタイプのなのかわからないため、いったんコメントアウトで残しておきます。
== 搭載される主な車種 ==
* [[ポルシェ・911#996型（1998年～2005年）|ポルシェ・911]]（996型）
* [[メルセデス・ベンツ SLクラス]] SL600
* [[メルセデス・ベンツ Sクラス]] S600L
* [[マイバッハ#新・マイバッハ|マイバッハ]] 57/62
* [[BMW・3シリーズ#5代目（2005年-）E90/E91/E92|BMW・335i]]（セダン/クーペ/カブリオレ/ツーリング）
* [[BMW・1シリーズ#初代（2004年-）E87|BMW・135i]] クーペ
* [[日産・GT-R]]
* [[いすゞ・フォワード]](2010年-) [[いすゞ・H系エンジン|4HK1エンジン搭載車]]
* [[いすゞ・エルフ]](2011年-) 4JJ1エンジン搭載車
* [[いすゞ・エルガミオ]](2011年-) 4HK1エンジン搭載車
* [[マクラーレン・MP4-12C]]
 
== 過去に採用された車種 ==
* [[トヨタ・アリスト]]
* [[トヨタ・スープラ]]
* [[トヨタ・ソアラ]]
* [[トヨタ・マークII]]
* [[トヨタ・チェイサー]]
* [[トヨタ・クレスタ]]
* [[日産・スカイライン#8代目（R32型、1989年-1993年）|日産・スカイライン]] GT-R
* [[日産・フェアレディZ#4代目（Z32型、1989-2000年）|日産・フェアレディZ]]
* [[日産ディーゼル・ビッグサム]]
* [[三菱・GTO]]
* [[三菱・ギャラン]] VR-4
* [[三菱・レグナム]] VR-4
* [[三菱ふそう・スーパーグレート]]（トラクター）
* [[日野・スーパードルフィン|日野スーパードルフィン・プロフィア・テラヴィー]]（トラクター）
* [[日野・セレガ#グランビュー(P-RY638AA)|日野・グランビュー]]
* [[スバル・レガシィ#2代目BD・BG型（1993年10月-1998年6月）|スバル・レガシィ]]
* [[マツダ・RX-7#3代目・FD3S型（1991-2002年）|マツダ・RX-7]]
* [[Hennessey Viper Venom 1000 Twin Turbo]] Hennessey Performance Engineeringによる改造車(コンプリートカー)
-->
== 脚注・出典 ==
{{Reflist}}
<!--
{{DEFAULTSORT:ついんたあほ}}
[[Category:自動車エンジン技術]]
 
{{Car-stub}}
 
[[en:Twin-turbo]]
[[nl:Biturbo]]
[[pt:Twin turbo]]
[[sk:Twin-turbo]]
-->
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