ツインターボとは?シングルターボとの違いと仕組み、メリットを解説!

ダウンサイジングターボの普及に伴い、「ターボ」という単語は私たちにとってより身近な言葉となりました。しかし、「ターボ」の仕組みについて知っていても「ツインターボ」や「ツインスクロールターボ」まできっちり説明できない人もいるのではないでしょうか?

ターボエンジンとは?

ターボチャージャーとは

出典:http://car.watch.impress.co.jp/

「ターボ」とは「ターボチャージャー」の略で「過給機」とも言います。
最近は欧州を発端にダウンサイジングターボが普及していますので、聞いたことのある方も多いと思います。

しかし、今回ご紹介するツインターボはコンパクトカーなどにはあまり採用例がありません。
シングルターボとどのような使い分けがされているのか、仕組みや構造、メリット、デメリットをご紹介していきます。

ターボエンジンの仕組みを知ろう

ツインターボの説明に入る前に通常のターボチャージャーの仕組みについておさらいしましょう。

ターボチャージャーとはエンジンから排出された排気ガスのエネルギーを利用し、風車のような羽根(タービン)を回すことによって同軸上の風車(コンプレッサー)を回し、空気を圧縮して強制的にエンジンへ空気を送り込み高出力を得る装置。

出典:http://www.hks-power.co.jp/

このときの送る空気量(圧力)を過給圧(ブースト圧)といい、排気ガスがタービンに当たる量によってブースト圧を調整する。排気ガスのタービンにあたる量の調整は、エンジンからタービンの間にバイパスバルブがあり、排気ガスをタービンに当てずに逃がしてやる量によって調整。このバイパスバルブは、コンプレッサー圧力によって作動している。

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ブースト圧を上げればより多くの空気をエンジンに送り込めるが、実際はエンジン強度や異常燃焼(ノッキング)などの問題があり、ブースト圧は制限される。ノーマル車のブースト圧設定はユーザーの様々な使用条件・用途を考慮し、また排気ガス規制の問題などで、ある程度余裕をもって設定されているのが一般的だ。

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ツインターボとは?

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「ツインターボ」とは名前の通り2基のターボチャージャーが搭載されているエンジンを指します。大きなターボが1つ付いているより、小さいターボが2つ付いている方が効率が良いためです。

排気ガスの少ない低回転域ではシングルターボの場合、タービンを回すための十分な排気が得られません。しかし、小さいターボを2つにすることで、少ない排気ガスでもタービンが回り、低回転域でもターボの特性を生かすことができます。

もう少しわかりやすく説明します。
風車(かざぐるま)に息を吹きかけるのを想像してみてください。風車を勢いよく回すためには大きい風車よりも小さい風車の方がよく回りますよね?ツインターボはこの原理を利用しています。

これによりターボの欠点であるターボラグを改善しています。

ターボラグとは?

ターボラグとはターボチャージャーが加速する際の動作の遅延のことである。 ターボチャージャーは「タービン」および「コンプレッサー」の回転によって、吸気を加速、圧縮してエンジンへ送り込む装置だが、エンジンが低回転の場合は排気ガスの量が少ないため、タービンの回転数も少なくなっている。

出典:https://automotive.ten-navi.com/

大きさの違うターボを2つ搭載している「シーケンシャルツインターボ」

ツインターボには大きさの違う2つのターボを搭載している場合もあります。これを「シーケンシャルツインターボ」といいます。

この場合、小さいターボは低回転域用、大きいターボは高回転域用と使い分けられます。小さい方のタービンを「プライマリータービン」、大きい方のタービンを「セカンダリータービン」といいます。

この構造の理由はやはりターボラグの改善で、低回転域でもしっかりトルクを得ることを目的としています。

「ツインターボ」は排気量の小さいエンジンには採用されない?

昨今の流行であるダウンサイジングターボはツインターボではなく、シングルターボになります。

小排気量でもツインターボにした方が効率が良いと思われるかもしれませんが、ツインターボにもデメリットが存在します。

ツインターボは部品点数が多いためコストが高く、ターボも2つになるので重量も増してしまいます。この2点は軽量・コンパクト・低価格を売りとしている車には逆に欠点になってしまいます。

最近は技術の発展に伴い低回転域でもターボの特性を生かせるようになってきているため、小排気量のコンパクトカーにはシングルターボの方が理に適っているのです。

中排気量の車に多い「ツインスクロールターボ」

出典:ja.wikipedia.org

「ツインターボ」とよく間違えられる仕組みが「ツインスクロールターボ」。
ツインターボはターボを2つ搭載しているのに対してツインスクロールターボはシングルターボになります。

ツインスクロールターボとはタービンへ排気ガスを送る流路が2つに分かれている構造のものをいいます。低回転域では1つの流路を使い、高回転域では2つの流路を使用します。
これにより低回転域でもしっかり排気ガスをタービンへ送ることができ、高回転時でも排気干渉を防ぐことができます。

ツインターボとシングルターボどちらが優れてる?

ツインターボエンジンとして有名な日産GT-R

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ツインターボについて説明してきましたが、仕組みやメリット、シングルターボとの違いはお分かりいただけたでしょうか?

1.5L以下の小排気量エンジンであればシングルターボでも充分ですし、1.5~2.5Lのある程度のスポーツ性が求められる車ならば、ツインターボよりもツインスクロールターボの方が効率が良いです。3.0Lを超えるような大きいエンジンの場合、シングルターボは逆に効率が悪くなってしまうのでツインターボの採用例が多くなります。

ツインターボとシングルターボはどちらが優れているということはありません。
メリットが多くデメリットの少ない、つまりそれぞれの特性を最大限に発揮できるエンジンと組み合わされるようになっているのです。

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