ツインスクロールシングルターボチャージャー
ツインスクロールシングルターボチャージャーは、ツインスクロール排気設計とシングルタービン構造を組み合わせた過給システムです。
エンジンの排気ガスエネルギー利用を最適化し、パワーレスポンスと効率を向上させるように設計されています。
以下に、その動作原理と特性の詳細な分析を示します。
I. 基本構造
1. ツインスクロールデザイン：
◦ 排気マニホールドは2つの独立したチャネル（スクロール）に分割されており、エンジンシリンダーの排気パルスは通常
点火順序に応じて交互にグループ化されます（たとえば、4気筒エンジンは1〜3気筒と2〜4気筒に分割されます）。
◦ 各渦は排気ガスを異なる角度または経路に導き、異なるシリンダーの排気脈動間の相互干渉を回避します。
2. 単一タービン構造：
◦ 排気はツインスクロールに分割されていますが、排気ガスは最終的に1つのタービンを駆動し、タービンローターは1つだけです。
ツインターボシステムよりも構造がコンパクトです。
Ⅱ. コアとなる利点
1. 排気干渉を低減し、排気ガスのエネルギー利用率を向上させる：
◦ 従来のシングルスクロール設計では、異なるシリンダーの排気パルスが互いに打ち消し合い、タービンの応答が遅れる（ターボラグ）可能性があります。
◦ ツインスクロールは排気脈動をグループ化し、排気ガスがタービンブレードに連続的かつ秩序正しく衝突することを可能にします。
低速時のタービン応答速度を向上させます。
2. 低速トルクの向上：
◦ 低速では、排気流量が少なくてもタービンを効果的に駆動できるため、エンジンの低トルク性能が向上します。
（BMW N20 エンジンの典型的なケースなど）。
3. パフォーマンスとコストのバランスをとる:
◦ ツインターボシステムと比較して、シングルターボ構造はよりシンプルで、製造コストと故障率が低く、
ツインスクロール設計はツインターボの応答特性に近いです。
Ⅲ. 動作シナリオの例
• 低速域: ツインスクロールにより、排気ガスの脈動がタービンを継続的に駆動し、ヒステリシスを低減してブースト圧力を素早く高めます。
• 高速域：排気ガス流量が十分でタービンが効率的に作動し、高い出力を維持します。
4. 代表的なアプリケーション
• BMW N20/N55 エンジン: ツインスクロールシングルターボ設計により、低速高トルクを実現します (最大トルクを出力する 1250 回転数 など)。
• トヨタ 8AR-FT エンジン: 燃費とパワーレスポンスを考慮。
5. 潜在的なデメリット
設計の複雑さが増す: ツインスクロールの鋳造とレイアウトは、エンジンの排気タイミングに正確に一致させる必要があります。
限られた高速ポテンシャル: 単一タービンの物理的限界は、ツインターボ並列ソリューションの限界よりも低い可能性があります。
概要ツインスクロールシングルターボチャージャーは、シングルターボチャージャーでツインターボに近い応答速度と効率を実現します。
排気ガスの流路を最適化することで構造を改良。性能、コスト、信頼性のバランスを取った革新的な設計です。
特に低トルクと日常の運転体験を重視するモデルに適しています。
