
自動車メーカーは、高騰する石油価格と厳しい燃費基準への対応として、大型のガソリン エンジンをより小型で効率の良いエンジンに置き換えています。そして多くの場合、パワーを犠牲にすることなく切り替えを行うためにターボチャージャーを使用しています。ターボチャージャーの問題は一般に、高コスト、機械の複雑さ、および「ターボ ラグ」と呼ばれるパワー伝達の遅れです。2 つのターボチャージャーを使用するとターボ ラグは短縮されますが、複雑さとコストがさらに増加します。ツイン スクロール ターボチャージャーは、これらの問題をすべて解決します。長い間高価なスポーツ カーにしか見られなかったツイン スクロール ターボは、2 つのターボチャージャーの効果を模倣し、現在では 2012 年 BMW 3 シリーズなどのそれほど高級でない車にも搭載されています。新しい TwinPower 4 気筒エンジンは、置き換え先の 6 気筒エンジンと同等のパワーを発揮しながら、燃料消費量を 15 パーセント削減します。ほぼすべての他の自動車メーカーが、同様の小型ターボチャージャー付きエンジンの開発に取り組んでいます。 [注: 画像内の番号は、後続のキャプションのリストに対応しています。]
1. キャプチャ
燃焼中に発生した高温のガスは、排気管から排出されるのではなく、ターボチャージャーへと流れます。内燃機関では、シリンダーが(一度にすべてではなく)順番に点火するため、排気ガスは不規則な脈動となって燃焼室から排出されます。従来のシングルスクロールターボチャージャーは、これらの不規則な排気ガスをタービンへと導きますが、その際に排気ガス同士が衝突して干渉し、流れの強さを弱めてしまいます。一方、ツインスクロールターボチャージャーは、2つのシリンダーから交互に排気ガスを集めます。
2. スピン
排気ガスはタービンブレードに衝突し、最大15万rpmで回転します。排気ガスの交互脈動により、ターボラグが解消されます。
3. ベント
排気ガスは、その役割を終えると、出口を通って触媒コンバーターに流れ、そこで除去される。
排気管から排出される前に一酸化炭素、亜酸化窒素、その他の汚染物質を除去します。
4. 圧縮する
一方、タービンはエアコンプレッサーを駆動します。エアコンプレッサーは、通気口から冷たく清浄な空気を集め、大気圧より30%高い圧力、つまり1平方インチあたり約19ポンド(約1.5kg/cm2)まで圧縮します。この高濃度で酸素を豊富に含んだ空気が燃焼室へと流れ込みます。酸素の供給量が増えることで、エンジンはガソリンをより完全に燃焼させることができ、より小型のエンジンでもより高い性能を発揮します。その結果、ツインパワーエンジンは、同サイズのターボチャージャーなしのエンジンと比較して、30%高い出力を発揮します。
ツインパワーターボ4気筒
排気量2.0リットル
出力240馬力
トルク260ポンドフィート
燃費36 mpg(高速道路)
今月の「How It Works」特集の残りを以下でご覧ください。
- 地下ロボット図書館
- 世界最速のエレベーター
- 消防モンスタートラック
- 長距離ナーフライフル
- 時速175マイルの電気自動車
- リサイクルエアスキューバシステム
- 電動ギアシフター
- サーモン輸送
- デュアルブレードバズソー
- ツインパワーターボチャージャー