Motor s twin-turbem používá místo jednoho dvě turbodmychadla a překonává tak kompromisy nevyhnutelně spojené s každým jediným přeplňovaným ústrojím. Jediné turbo musí být voleno jako kompromis: malé se roztočí rychle, ale ve vysokých otáčkách dochází dech, zatímco velké má skvělé plnění nahoře, dole však reaguje liknavě. Dvě turbodmychadla dávají inženýrům druhý stupeň volnosti, takže mohou rozšířit využitelné spektrum otáček, zvýšit celkový plnicí tlak nebo zlepšit plnění způsobem, jaký jediná jednotka snadno nezvládne.
Dvě hlavní uspořádání se zásadně liší účelem. U paralelního twin-turba pracují dvě stejně velká turbodmychadla současně, přičemž každé obvykle obsluhuje jednu řadu válců motoru ve tvaru V. Protože každé turbo zpracovává jen polovinu výfukových plynů a vzduchu motoru, jsou turbíny menší a lehčí, než by musela být jedna jediná, a tedy se roztáčejí rychleji a omezují turbodíru, přičemž stále dodávají dostatek vzduchu, jaký objemný motor potřebuje. Paralelní uspořádání proto přirozeně sedí motorům V6 a V8, kde obě řady šikovně poskytují oddělené proudy výfuku.
Sekvenční twin-turbo funguje docela jinak — obě turbodmychadla pracují stupňovitě napříč otáčkami. V nízkých otáčkách odvádí práci jediné malé turbo, které poskytuje rychlý plnicí tlak a minimální turbodíru. Jak otáčky a proud výfuku rostou, řídicí systém postupně zapojuje druhé, často větší turbo, aby udrželo silný plnicí tlak tam, kde by malá jednotka už nestačila. Výsledkem je široké a plynulé rozložení točivého momentu od nízkých po vysoké otáčky, které prakticky kombinuje pohotovost malého turba s vysokokapacitní povahou velkého — ovšem za cenu značné složitosti potrubí a řízení.
Lákadlem přeplňování twin-turbem je pro řidiče výkon, který působí současně okamžitě i nekompromisně. Dobře provedené systémy nabízejí svalnatý moment v nízkých otáčkách, eliminují velkou část hluchého místa typického pro starší jednoturbové vozy a táhnou až k omezovači. Proto bývají dvojice turbodmychadel běžné u silných sportovních motorů — od sportovních sedanů a grand tourerů po supersporty — kde spojují vysoký výkon se snadno využitelným průběhem.
Nevýhodami jsou cena, hmotnost, teplo a složitost. Dvě turbodmychadla, jejich svody, mezichladiče, přívody oleje a chladicí kapaliny i řídicí ventily zvyšují náklady a zaplňují i tak rozpálený motorový prostor, zatímco zejména sekvenční systémy vyžadují propracované řízení, aby přechod mezi turby nebyl znát. Mnoho motorů dosahuje podobných cílů jednodušeji s jediným twin-scroll nebo variabilním turbem, takže twin-turbo uspořádání se volí tam, kde absolutní schopnosti tuto složitost ospravedlňují. Při řádném mezichladiči a údržbě zůstávají základním kamenem konstrukce vysoce výkonných motorů.
- Motor se dvěma turbodmychadly
- Paralelní uspořádání obsluhují každou řadu válců zvlášť, omezují turbodíru
- Sekvenční uspořádání rozšiřují plnicí tlak napříč otáčkami
- Běžné u silných motorů V6 a V8