Keskinopeiden polttomoottoreiden kehittämisen painopisteitä ovat typen oksidipäästöjen vähentäminen ja polttoainetaloudellisuuden parantaminen. Yleensä molempia tavoitteita ei voida saavuttaa yhtäaikaa, sillä typen oksidipäästöjä alentavalla ratkaisulla on negatiivinen vaikutus polttoaineen kulutukseen ja päinvastoin. Kaksivaiheisella turboahdinjärjestelmällä, hyödyntäen Miller-ajoitusta, pystytään yhtäaikaa alentamaan typen oksidipäästöjä ja polttoaineen kulutusta. Miller-ajoituksessa moottorin imutahti päättyy normaalia aiemmin, johtaen alhaisempaan imuilman lämpötilaan imutahdin päättyessä. Tämän seuraksena myös puristustahdin loppulämpötila on alhaisempi, jolloin korkeissa lämpötiloissa muodostuvat typen oksidipäästöt laskevat. Miller-ajoituksen hyödyntäminen vaatii hyvin korkeita ahtopaineita, joiden tuottamiseen kaksivaiheinen turboahtaminen on osoittautunut käyttökelpoisimmaksi ratkaisuksi. Kaksivaiheinen turboahdinjärjestelmä on kuitenkin yksivaiheista turboahdinjärjestelmää kookkaampi ja painavampi.

Työn päämääränä oli suunnitella kompakti kaksivaiheinen turboahdinjärjestelmä hyvällä dynamiikalla keskinopeaan moottoriin. Kaksivaiheisen turboahdinjärjestelmän suurempi koko ja massa muuttivat järjestelmän dynaamista käytöstä. Suunnittelun ensimmäiset kahdeksan mallia arvioitiin ja pisteytettiin, painottaen alhaista painopistettä, hyvää huollettavuutta ja kompaktia rakennetta. Näistä kaksi valittiin jatkosuunnitteluun. Ensimmäisessä valitussa mallissa kaikki turboahtimet olivat kiinnitetty yhteen turboahdinhyllyyn. Toisessa valitussa mallissa turboahdinjärjestelmä oli jaettu erillisiin matala- ja korkeapaineosiin. Ratkaisu lisäsi suunnittelun vapautta, mutta kasvatti turboahdinjärjestelmän komponenttimäärää, kokoa ja massaa.

Järjestelmän dynaamista käytöstä mallintava ominaistaajuuslaskenta suoritettiin jatkosuunnittelun malleille. Ensimmäisen mallin kohdalla dynaaminen käytös oli ongelmallista, johtuen suuresta massasta ja vähäisestä tuennasta moottoriin. Toisessa mallissa dynaamisen käytöksen ongelmat esiintyivät matalapaineosassa ja ongelmalliset ominaistaajuudet olivat korkeammalla kuin ensimmäisessä mallissa. Toisen mallin kahden erillisen turboahdinjärjestelmän ansiosta suunnittelulla on enemmän vapauksia säätää dynaamista käytöstä. Molempien mallien dynamiikkaa voitaisiin tulevaisuudessa parantaa säätämällä niiden massaa, jäykkyyttä ja komponenttien sijoittelua.