ツインスクロールターボとは？排気干渉を減らして応答を高める仕組み

ツインスクロールは排気干渉を抑え、低〜中回転の応答を高める

「スクロール」は、排気が入る渦巻き状の流路

ターボチャージャーは、排気でタービンを回し、その同軸上にあるコンプレッサーで吸気を圧縮する。排気がタービンへ入る渦巻き状の通路がタービンハウジングのスクロールだ。

一般的なシングルスクロールでは、複数気筒から出た排気が一つの流路へ集まる。ツインスクロールでは、エキゾーストマニホールドとタービンハウジングの入口を二系統に分離し、点火順序に合わせて気筒を組み合わせる。

目的は、排気量を二倍にすることでも、タービンを二基にすることでもない。各気筒から脈動して出る排気の波を、次の波に邪魔されにくい状態でタービンへ届けることだ。

図で見る、シングルとツインの違い

シングルスクロールは排気が一つの入口へ合流する。構造は比較的シンプルだが、ある気筒の排気パルスが、別の気筒から出ようとする排気へ干渉する場合がある。

ツインスクロールは流路を二つに分け、パルスの間隔がぶつかりにくい気筒同士を組み合わせる。分離壁はマニホールドだけで終わらず、タービンホイール直前まで続く。これによりパルスの圧力と速度を保ちやすくなる。

排気干渉を減らすと、なぜ応答が良くなるのか

4ストロークエンジンでは、各気筒の排気は連続した一定流ではなく、バルブが開くたびに圧力の波として出る。複数の波が一つの流路で重なると、排気ポート側へ押し返す圧力が生まれたり、波の勢いが均されたりする。

流路を適切に分けると、一つの排気パルスをより高いエネルギーのままタービンへ当てやすい。BorgWarnerは、分離されたダクトがパルス干渉を防ぎ、排気エネルギーの回収を高め、低速域の応答改善につながると説明している。

この効果は特に排気流量がまだ少ない低〜中回転域で感じやすい。高回転で排気流量が十分に増えると、パルス分離による相対的な利点は小さくなる。

シングルスクロールとの違い

ツインスクロールだから必ずシングルスクロールより高出力、というわけではない。タービンとコンプレッサーのサイズ、A/R、排気量、目標過給圧、可変バルブタイミング、ウェイストゲート制御まで含めて特性が決まる。

ツインターボとは何が違う？

「ツイン」という語が共通するため混同されやすいが、数えている対象が違う。ツインスクロールは各ターボ内部の排気流路が二つ、ツインターボはエンジン全体で過給機が二基だ。

そのため、ツインスクロールのターボを2基使う構成も成立する。たとえば2013年登場のBMW M6グランクーペは、公式資料でツインスクロールターボを2基備えると説明されている。流路構造と基数を分けて見ることが、名前に惑わされないポイントだ。

ターボラグをなくす装置ではない

ツインスクロールは排気エネルギーを使いやすくし、タービンの立ち上がりを助ける。しかし、アクセルを踏んでからトルクが増えるまでの時間差を完全になくすわけではない。

ターボラグには、排気流量が増える時間、回転体の慣性、吸気配管へ圧力が満ちる時間、スロットルや変速機、エンジン制御の応答も関わる。ツインスクロールはその中の「排気パルスを効率よくタービンへ届ける」部分を改善する。

したがって、大きすぎるターボや長い配管を選べば、ツインスクロールでも応答は鈍くなり得る。設計全体のバランスが先で、名称だけでは速さを判断できない。

交換・チューニングで見るポイント

• エンジンの点火順序に合うマニホールド配管か
• マニホールドからタービン入口まで分離が保たれているか
• タービンハウジングの入口形状とフランジが一致するか
• ウェイストゲートの流路と過給圧制御が適切か
• 排気量・使用回転域・目標出力に合うターボサイズか

シングルスクロール用マニホールドへツインスクロールのハウジングだけを付けても、手前で排気が混ざればパルス分離の効果は生かしにくい。反対に、分割マニホールドでもタービン入口側で流路がつながれば同じだ。

よくある質問