ツインスクロールターボ
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ツインスクロールターボ (英語: 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。
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[1]を小さくする。その場合、排気ガスの流路の断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、マツダの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
- 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
- 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。