What happened to variable-geometry turbos?

完全に消滅したとまでは言いませんが、10年前は市場で最もホットなエンジン技術の1つだったようです。

しかし今では、ガソリンエンジンのスポーツカーでそれを見つけることは稀なことです。

まず最初に、いくつかの説明をします。

可変容量ターボチャージャーがドライバーにとって非常に魅力的に見える理由の1つは、必要なときに一定のブーストが理論的に約束されることです。 ターボは常に最適な量の圧縮空気をエンジンに供給し、ラグもビルドアップもない、純粋で自由な「ストゥー・スゥー・スゥー・スゥー」を実現します。

はい。 Yes! Yes!

排気タービンに適応型ベーンを使用することにより、可変ジオメトリーターボは、その迎え角をリアルタイムで変更できます。

基本的に、可変ジオメトリーターボチャージャーは、低回転では小型で反応の良いターボとなり、エンジンが忙しくなると大型で肉付きの良いターボに変化させることができます。

すばらしい響きでしょう？それは、シーケンシャルツインターボのセットアップで、小さなターボと大きなターボを持つようなものです。

2つの別々のターボチャージャーを維持することを心配する必要はありませんし、地元の警察がボンネットの下に頭を突っ込んで、すべてが合法であることを確認しても、あなたがあえて複数の「フーン装置」を追加したという事実で困惑することはないでしょう。

他にも利点があります。

ターボがブーストにかかると、パワーデリバリーがより合理的になるので、エンジンは、古いポルシェ930のオーナーがよく知っているような「何もない、何もない、ああああ」という感じではなく、自然吸気ユニットのように多少挙動が変化します。

*80年代のターボチャージャーに足を踏み入れる

中域のトルク分布も長く、よりフラットになり、部分負荷でよりリーンで効率の良い空燃比で運転できるようになりました。 また、エンジンは、大きなターボの状況のように、十分なブーストを生成できるように回転を上げるのを待つ必要はなく、小さなターボによって高流量、高回転の状況で絞られることもありません。

それなら、なぜ私たちはそれを持たないのでしょうか。

さて、私たちはそうしました。

2007年、ポルシェは911ターボ（997）を発表しました。これは「なんて速いんだ」という911ターボの長いシリーズのひとつですが、このときポルシェは何か違うことをしました。

以前の911ターボのようにブーストを上げて伝説の「ターボ」をさらに恐ろしいものにするのではなく、ポルシェは新しい997ターボをよりクリーンで住みやすい車にすることを推し進めました。

これを達成するために、ポルシェは、パワーデリバリーと機械効率を合理化するためにボルグワーナーの可変ジオメトリターボの数々を搭載しました。

新車のパワーデリバリー、スロットルレスポンス、ターボチャージャーラグ（の欠如）のすべてが、かなり広く賞賛されました。

では、もしこれが理論的にも実践的にもうまくいく技術革新のひとつであるなら、なぜ可変ジオメトリーターボチャージャーがより手の届くスポーツカーに適用されるというトリクルダウン効果が見られないのでしょうか。 「VTG（Variable Turbine Geometry）ターボチャージャーは、ガソリンエンジンの高いEGT（排気ガス温度）に対処するための追加部品や高度に特殊な材料を使用しているため、製造コストが非常に高くなっています。

さらに、VGT はほとんど大型ディーゼル用途にしか見られませんが、Shields 氏は、ディーゼル エンジン用に作られた VGT は EGT が低いため、同じように非常に特殊な材料を必要としないという事実のためと思われると述べました。

「私たちの OEM 顧客のすべてに、VTG (Variable Turbine Geometry) 技術を採用する選択肢がありますが、彼らは常に、性能、効率、運転性、および排出に関する全体的な要件を念頭に置きながら、最もコストの低い選択肢を取ることになるでしょう」。 現在、私たちのガソリン VTG 技術を 1 段の強制誘導に使用しているのは、ポルシェだけだと思います」

実際、ガソリンエンジンのスポーツカーで可変ジオメトリーターボチャージャーを使用しているのは、ほんの一握りしか存在しません。 ポルシェの 718 モデル (ボクスター S/ケイマン S) と現行の 911 ターボがその 2 つです。 そして、スズキの新型スイフトスポーツ（25,490ドル）もそのひとつだ。

それなのに、なぜか911カレラの標準エンジンは、すべてモノスクロールターボを採用している。

そんなに簡単なら…

簡単に言うと、モノスクロールターボは最も基本的なものだ。

ターボを増やすことは素晴らしいことですが、現実的な解決策ではありません。

さらにお金をつぎ込んでも「破産しない」ようにはなりません。

可変ジオメトリーターボのように、ツインスクロールターボチャージャーは、より単純なモノスクロールの仲間に対して多くの技術的な利点を提供します。

低速トルクの増加、ブースト反応の改善、パワーバンド全体の出力向上、タービン効率の最大化、エンジン ポンプ損失の低減、燃費の改善、バルブ オーバーラップ時の吸気希釈の減少、排気ガス温度の低下などです。

VTGターボと比較すると、ツインスクロールユニットは強力な代替品のように思われます。 (image credit: DSportMag.com) この比較に使われた2つのターボチャージャーは、同じ空燃比とブースト圧を持ち、同じエンジンに搭載されました。 (image credit: DSportMag.com)

それはどのような点から見ても、かなり大きな改善と言えるでしょう。 (image credit: DSportMag.com)

スポーツカー市場を見ると、VTGターボにこだわっているのはポルシェだけのようです。

フォルクスワーゲンのゴルフGTIはツインスクロールセッティングで、現代自動車のi30 NやメルセデスベンツのA45 AMG、古き良きレクシーSTIやエボX、その他にもたくさんあります。

そして、ツインスクロールの利点はVTGと同等ですが、いくつかの差別化された特徴があります。 モノスクロールターボと同じように、シンプルなのです。 しかし、ツインスクロールターボチャージャーは、シリンダーの半分を1つのスクロールに、残りの半分を別のスクロールに組み合わせる分割吸気タービンハウジングと適切に設計された排気マニホールドを必要とします。

4気筒のアプリケーションでは、シリンダー1と3は1つのスクロールに排気ガスを吹き込み、シリンダー2と4は2番目のスクロールに吹き込みます。

どちらの設計が優れているかを言うのは難しく、特にそのような議論をすると、「すべては状況次第です」という迷惑な答えが返ってきます。

しかし、ツインスクロール ターボチャージャーは VTG ターボと同様の利点を持っていますが、全体としてその利点はそれほど強くありません。

そして、VTGターボチャージャーは印象的で、おそらくターボチャージャー設計の最高峰ですが、かなり高価なものなのです。

さらに、そもそも意図されていないエンジンに取り付け、調整するのはかなり困難です。

しかし、可変ジオメトリーターボチャージャーがそれほど優れているなら、なぜ市場のほとんどすべてがツインスクロールターボチャージャー技術を採用したのでしょうか?