ターボの構造とかについて教えてください。シングルターボとか、ツインターボ。

Answer 1

ivinmyveinさんへ

兎にも角にも、先ずはこちら
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%BF%E3%83%BC%E3%83%9C
をご一読なさるのがよろしいでしょう。で、

>シングルターボとか、ツインターボ。
ですか。。。

自動車用にTurboを使う場合、
・あっと思って
・アクセルを踏んで
・トルクが太って
・背中を押されて
から、Turboでの過給の効果を思い知る事が出来ます。d(^^)
実はこの脈絡の中には未だ何stepか在って、
・アクセル開度を増やした事で排ガス量が増え、
・羽より軽い排気で重金属の羽根車を押す。
・と、重い羽根車がよっこらしょっと加速して行って
・押し出される空気の量が増える事でインテークマニホールド等吸気系内の圧力が上がり、
・エンジンに吸い込まれる新気の量が増えて(充填効率Up)
と言う事なのです。
このTurboラグを小さくするにはどうしたら良いか?

駒はご存知ですよね?
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%8B%AC%E6%A5%BD
直径が大きく、中心軸から遠い所の質力が多い(重い)程、回転運動に蓄えられるエネルギーが大きい訳です。
Turboラグを小さくしたければ、この回転慣性モーメントを小さくして、加速され易くすれば良い。
GD^2等と言われますが、直径の2乗に比例して大きく成る物なので、数mmでも直径を小さい物にしたい、その為にTurboを2つに分けて、大Turbo1個では無くて小Turbo2個付けとするのが、ツインTurboと呼ばれる物なのです。d(^-^)

単にTurboのサイズを小さくするのでは、1 + 1 = 2 の関係には成りません。それは、スムーズな回転に不可欠な隙間(クリアランス)が、小型化したと同じ比率では小さく出来ないからです。
逆に言うと、Turboと言う物は、小さく成るだけで効率が悪化する代物。なので、本当はツインTurboはやりたく無い構造なのです。

Turbo2個を組み合わせた物に、シーケンシャルTurboと言う物も在ります。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%84%E3%82%A4%E3%83%B3%E3%82%BF%E3%83%BC%E3%83%9C#.E3.82.B7.E3.83.BC.E3.82.B1.E3.83.B3.E3.82.B7.E3.83.A3.E3.83.AB.E3.82.BF.E3.83.BC.E3.83.9C
これは、排ガス流量の少ない時は小Turboに任せる事で過給圧の立ち上がりを早め、ガス量が増えて来たら、詰まらせない様に大サイズTurboを併用しよう、と考えられた物です。
その昔、ユーノスコスモから量販が始まってFD-3、スープラ、レガシィにも採用されたのは、各自動車メーカーが自前でパイピング類を工夫してシーケンシャルにした物でした。
複雑で、制御が難しくて、その為に大Turboに移行する期間で、トルクの谷を作り易い。
ので、乗用車の分野では一度は廃れました。
随分と時間を置いて、ディーゼルエンジンの勃興と共に現れたシーケンシャル式は、昔の並列型とは違う、小Turboからの排気を常に大Turboに流して予め加速させておく、直列型に成りました。
この方が、小→大への制御を簡単にし易く、又、Turboメーカーが2つを1つに纏めた物を作った事で、自動車会社も採用し易く成ったのでした。

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最初は固定式で始まった物が、可変式や切替式、そしてそれが自動化される。
そうやって、効率の良い領域を広げる様に、機械は進化して来ました。
Turboも、エンジンの排気を全て滞り無く流せるだけの容量の物を採用すると、下スカ、下スカ、下スカ、、、やっと上の最後の端っこでブワッと吹き上がって、たったそれでお終いと言った特性に成ります。d(^^;) 羽根車が宿命的に持つ「速度型」の特性です。
これでは余りにも使い難い。幅広い回転域を、加速に連れて使って行く自動車に向いているとは言えない。
だから、もっとずっと小さいサイズを選ぶ事で過給圧の立ち上がりを早くし、途中から余って来る排ガスを、ウェイストゲートバルブから逃がしながら働かせる事で、過給圧が上がり過ぎない様に抑えると同時に、一定の過給圧が得られる運転領域を広げる様にして、やっと実用化しました。
しかしやはり、折角の圧、つまりエネルギーを捨ててしまうのは勿体無い。捨てずに制御するにはどうすれば良いか、と言った摸索が続けられ、登場が待望されているのです。
その最有力候補の1つが、吸気弁の閉じ時期を連続可変する機構
http://www.nissan-global.com/JP/TECHNOLOGY/OVERVIEW/vvel.html
で、吸気行程の長さを短くしたり長くしたりで、出力(ガソリンの場合)や過給圧の制御をしたいのです。

VG翼だの何だのと、Turbo側の工夫が取り沙汰される事が多いのですが、本質的には、エンジンの側にこう言った新機構が登場しない限り、次世代過給エンジンへの脱皮は難しい所に迄、既に到達しているのでした。

難しい話に成ってしまいましたね。f(^^;) 疑問が有りましたら何なりと補足なさって下さいナ。

質問者からのお礼コメント

ご丁寧に！ほんまにありがとう！

Answer 2

●ターボチャージャーの課題
コストや耐久性を除くと，下記3つがあります。

(1) 低回転域（低排気流量）からの駆動
(2) レスポンス
(3) 過過給の回避

●低回転域からの駆動／レスポンス
下記3つの対策があります

(1) 分割化
(2) 多段化
(3) タービン流入角

●分割化
たとえばV6気筒であれば，左右バンクごと，つまり3気筒ごとにターボチャージャーを配置すれば，ターボチャージャー1個あたりの過給量が少なくなり，タービンの慣性質量が小さくなるので，低回転域から駆動できます。またレスポンス（高回転数域までの立ち上り時間）も改善します。

～ ツイン・ターボなどの名称ですが，各社バラバラです

●多段化
たとえば低段，高段の2個のターボチャージャーを直列に配置します。低回転域では低段のみをつかい，中・高回転域では，低段，高段の2段圧縮をします。こうすることで，タービンの慣性質量を下がられ，さらに高回転域では，2個のタービンを回すことができるので，大排気流量を活用でき，大量過給が可能です

乗用車用としては，BMWの750d用トリプルターボがあり，3個のターボチャージャーを回転数と負荷条件で使い分け（組み合わせ）ています。

～ 2段ターボなどと呼びますが，これも各社バラバラです。

●タービン流入角変化
タービンへ流入する排ガスの流れを低回転域では絞り，高回転域ではあまり絞らないようにすると，低回転域ではレスポンスが良くなり，高回転域では，排気抵抗を抑えることができます。
またウェイストゲートのように無駄な損失も低減します。

～ VGターボあるいはVNターボと呼ばれます

●過過給の回避
一般に高回転域では，過給圧が高くなりすぎ，ガソリンエンジンではノッキングをおこしたり，エンジンを壊してしまいます。このため高回転域では，ウェイストゲートバルブを開いて，タービンに入る排ガスの一部をターボチャージャーをバイパスするように流します。

しかしウェイストゲートバルブが開いたとたん，タービン流量が減少し，過給量がガクンと少なくなるので，上記のようなVGターボが考えられました。しかしコストが高く，ウェイストゲートバルブが開く直前くらいでは，ターボの効率は，ウェイストゲートバルブ方式の方が良いので，一部の車両では，VGターボからウェイストゲートバルブ方式に戻っている場合もあります。

簡単ですが，ご参考になれば幸いです。

Answer 3

ターボの構造
エンジンの排気圧力を利用してタービンを回し、空気を圧縮して強制的にシリンダーに送り込み、爆発圧力を高める部品。

シングルターボ＝タービン１個
エンジンが低回転ではターボ効果が出にくい（ターボラグ）。
ある回転から急にパワーが出る傾向がある。（ドッカンターボともいう）
最近は燃費やドッカンを防ぐため、小さめで低回転からターボ効果の出るタービンを使う車が多くなった。
排気管の取り回しが単純なので安価に高出力が得られる。

ツインターボ
単純にツイン（ターボ２個）化したもの（例えば６気筒で３気筒ずつ）と、
シーケンシャルツイン（小さいタービン１個、大きいタービン１個）がある。
前者はタービンのピックアップを高めるため。
後者は低回転から高回転まで高出力を得るため（ターボラグをなくす）。
排気管が複雑でコストがかかる。

簡単に説明すればこんなところかな。

Answer 4

http://www.imgbbs.dtn.jp/car/data/535e4798108ae.jpg

http://www.imgbbs.dtn.jp/car/data/536f51c52efc7.jpg

http://www.imgbbs.dtn.jp/car/data/536f4a1acc326.jpg

Answer 5

お前、検索って知らないのか？

Answer 6

シングルターボ 大径のタービンひとつ
ツインターボ 小径タービンがふたつ