ツインターボ

内燃機関において、ツインターボとは、2 つのターボチャージャーを使用して吸入燃料/空気混合物 (直噴 エンジンの場合は吸入空気) を圧縮するレイアウトです。最も一般的なレイアウトは、2 つの同一または対称のターボチャージャーを並列に配置し、それぞれが独立した配管を通してV 型エンジンの排気ガスの半分を処理します。2 つのターボチャージャーは、同じサイズでも異なるサイズでもかまいません。

ツインターボ セットアップに使用されるタービン セットアップには、次の 3 種類があります。

• 平行
• 一連
• シリーズ

これらは、5 種類のコンプレッサー設定 (理論的には 15 種類の設定が可能) のいずれにも適用できます。

• 複合コンプレッサー
• 段階的複合コンプレッサー
• 段階的シーケンシャルコンプレッサー
• 並列シーケンシャルコンプレッサー
• 並列コンプレッサー^[1]

並列構成では、同じサイズのターボチャージャー2つがそれぞれ排気ガスの半分を受け取ります。^[2]一部の設計では、各ターボチャージャーからの吸入量を1つの吸気マニホールドにまとめますが、他の設計では、各ターボチャージャーに個別の吸気マニホールドを使用します。

並列構成は、各ターボチャージャーを 1 つのシリンダー バンクに割り当てることができるため、必要な排気パイプの量を減らすことができ、V6 および V8 エンジンに適しています。この場合、各ターボチャージャーには、個別の排気マニホールドから排気ガスが供給されます。4気筒エンジンおよび直列 6 気筒エンジンの場合、両方のターボチャージャーを 1 つの排気マニホールドに取り付けることができます。

パラレル ツインターボを使用する目的は、エンジンに単一のターボチャージャーを使用する場合よりも小型のターボチャージャーを使用できるようにすることで、ターボラグを減らすことです。複数のシリンダー バンクを持つエンジン ( V 型エンジンや水平対向エンジンなど) では、パラレル ツインターボを使用すると排気システムを簡素化することもできます。

1981年から1994年にかけて製造されたマセラティ・ビトゥルボは、ツインターボチャージャーを搭載した最初の量産車であった。^[3]

シーケンシャルターボチャージャーは、エンジンが低回転時に1つのターボチャージャーを使用し、高回転時に2つ目または両方のターボチャージャーを使用するセットアップです。このシステムは、低回転時に十分なブーストが得られない大型ターボチャージャーの制限を克服することを目的としています。一方、小型ターボは低回転時（排気ガス中の運動エネルギーが少ないとき）には効果的ですが、高回転時に必要な量の圧縮吸気ガスを供給することができません。したがって、シーケンシャルターボチャージャーシステムは、高回転時の出力を犠牲にすることなくターボラグを減らす方法を提供します。^[4]

このシステムは、エンジンが低回転数で作動しているときに小型（「プライマリ」）ターボチャージャーが作動するように構成されており、これによりブーストしきい値（有効なブーストが提供される回転数）とターボラグが低減されます。回転数が上昇すると、少量の排気ガスが大型（「セカンダリ」）ターボチャージャーに供給され、動作速度まで上げられます。その後、高回転数になると、すべての排気ガスがセカンダリターボチャージャーに送られ、高回転数でエンジンに必要なブーストを提供できるようになります。^[5]

シーケンシャルターボチャージャーを採用した最初の量産車は1986年から1988年にかけてのポルシェ959で、フラット6エンジンにシーケンシャルツインターボを採用した。^{[6] [7]}

直列ターボチャージャーは、ターボチャージャーが直列に接続され、最初のターボチャージャーの出力が 2 番目のターボチャージャーによってさらに圧縮され、場合によってはより大きなタービンに動力を供給するものです。

直列ターボは、出力圧力が単一のターボで提供できる圧力よりも高くなければならないシステムにも使用できます。これは一般に複合ツインターボシステムと呼ばれます。この場合、複数の同様のサイズのターボチャージャーが連続して使用されますが、常に作動しています。最初のターボブーストは初期圧縮を提供します (たとえば、吸気圧力の 3 倍)。後続のターボは、前の段階からチャージを受け取り、さらに圧縮します (たとえば、吸気圧力をさらに 3 倍にして、合計で大気圧の 9 倍のブースト)。

段階的ターボチャージャーの欠点は、ターボラグが大きくなることが多いことです。^[8]そのため、この方法は主にピストンエンジンの航空機で使用されます。ピストンエンジンの航空機では、通常、エンジン速度を急速に上げ下げする必要がなく、ターボラグが設計上の主要な考慮事項ではないため、高度の気圧が低いために吸気圧力が非常に低く、非常に高い圧力比が必要になります。高性能ディーゼルエンジンでもこの構成が使用されることがあります。^[9]ディーゼルエンジンは早期着火の問題がなく、高いブースト圧を使用できるためです。

http://mkiv.supras.org.nz/articles/twinturbosetups.htm