雙增壓

發動機增壓是很傳統的提升動力和燃油經濟性的措施，同時它還能減少發動機有害廢氣排放量，隨著新技術的不斷發展增壓技術也在不斷進步。傳統的渦輪增壓和機械增壓都存在著不如人意的地方，把兩種技術結合在一起不失為一種解決方法

今天用在汽車發動機上的增壓器根據結構的不同主要分為兩類——機械增壓和渦輪增壓。早期的增壓器都屬於機械增壓，被稱作“超級增壓器”(Supercharger)，後來渦輪增壓器發明了，就被稱為了Turbocharger。

就像發動機的附件轉向助力泵一樣安裝在發動機上，並由發動機皮帶驅動，將壓縮空氣輸送到進氣歧管。機械增壓器結構簡單，工作溫度介於70度～100度，不需特殊冷卻系統，機件維護簡單。不過增壓值會隨發動機轉速的提高而降低，當達到某一界限時，由於本身的阻力增壓器反而會成為發動機的負擔，嚴重影響發動機轉速的提升。因此，目前歐洲生產的機械增壓系統多半採取低增壓。它的優點是轉子的速度與發動機轉速是相對應的，沒有滯后，動力輸出流暢，成本低。缺點是要消耗發動機動力，機械增壓容易產生噪音。

像賓士公司的小排量汽油發動機就使用了機械增壓器。SLK兩款機械增壓4缸發動機輸出1 2 Ok W和1 4 5k W，強調了低速高扭矩，S LK 2 OCKOMPRESSOR在2 500rpm時就達到了最大扭矩230Nm，綜合油耗只有8.8L／1OOkm，以4缸發動機的燃油特性達到6缸發動機的扭矩特性。這種機械增壓器是賓士和Eaton公司聯合開發的，性能非常出色。增壓器的最大轉速達到1 4000rpm。

是利用發動機排出的廢氣驅動增壓器，由於廢氣有上千度，需要增設空氣中間冷卻器來給高溫壓縮空氣進行冷卻。優點是增壓效率高於機械增壓，缺點是受發動機轉速影響，低轉速時效果不明顯，待發動機提升到一定轉速時才會有出色表現。渦輪遲滯也是渦輪增壓發動機面臨的最大難題。在低轉速時，渦輪增壓器沒有介入，同時廢氣仍然要驅動渦輪旋轉，排氣沒有自然吸氣發動機順暢，此時的發動機扭力輸出要比同等排量的自然吸氣式發動機還要弱。隨著發動機的轉速升高。例如突破3000轉以後，渦輪增壓器突然介入，這個時候產生的動力將陡增。這種動力的突然增加影響了動力輸出的平順性。儘管渦輪增壓能給發動機帶來更強的動力輸出，但是作為一台民用汽車，流暢的動力輸出是非常重要的，而渦輪遲滯會給駕駛舒適性帶來一定影響。

機械增壓有助於低轉速時的扭力輸出，但是高轉速時功率輸出有限；而廢氣渦輪增壓在高轉速時擁有強大的功率輸出，但低轉速時則力不從心。發動機的設計師們於是就設想把機械增壓和渦輪增壓結合在一起，來解決兩種技術各自的不足，同時解決低速扭矩和高速功率輸出的問題。

2005年，大眾開始將這套技術裝配到量產的民用車型高爾夫1.4 TSI上，這套系統被稱作“雙增壓”，兼顧了低速扭力輸出和高速功率輸出。在低轉速時，由機械增壓提供大部分的增壓壓力，在1 500rpm時，兩個增壓器同時提供增壓壓力，其總增壓值達到2.5bar(如果渦輪增壓器單獨工作，只能產生1.3bar的增壓壓力)。隨著轉速的提高，渦輪增壓器能使發動機獲得更大的功率，與此同時，機械增壓器的增壓壓力逐漸降低。機械增壓通過電磁離合器控制，它與水泵集合在一起。在轉速超過3500rpm時，由渦輪增壓器提供所有的增壓壓力，此時機械增壓器在電磁離合器的作用下完全與發動機分離，防止消耗發動機功率。

1.4升的高爾夫”雙增壓”(Twincharger)發動機在雙增壓器的作用下最大輸出功率為1 25kW，最大扭矩為240Nm。從O至1 OOkm／h只需7.9秒。1.4L動力達到2.5L發動機水平，但油耗卻降低了20%，平均油耗只有7.2L／1 OOkm。在1 7 50rpm就發出了最大扭矩240 Nm，並一直到4500rpm。優點是適合全部工況。

是結構複雜，在高轉速區域的動力表現並不突出。按大眾公司的解釋，性能並非這台發動機的主要訴求，動力輸出的順暢度與經濟性才是重點。看來其它各大汽車公司都沒有力推此技術是因為它缺少鮮明的個性。

為解決上述矛盾足，讓渦輪增壓發動機在高低轉速下都能保證良好的增壓效果，VGT(Variable Geometry Turbocharger）或者叫VNT可變截面渦輪增壓技術便應運而生。在柴油發動機領域，VGT可變截面渦輪增壓技術早已得到了很廣泛的應用。由於汽油發動機的排氣溫度要遠遠高於柴油發動機，達到1000°C左右（柴油發動機為400°C左右），而VGT所使用的硬體材質很難承受如此高溫的環境，因此這項技術也遲遲未能在汽油機上應用。近年來，博格華納與保時捷聯手克服了這個難題，使用了耐高溫的航空材料技術，從而成功開發出了首款搭載可變截面渦輪增壓器的汽油發動機，保時捷則將這項技術稱為VTG（Variable Turbine Geometry）可變渦輪葉片技術。

VGT技術的核心部分就是可調渦流截面的導流葉片，從圖上我們可以看到，渦輪的外側增加了一環可由電子系統控制角度的導流葉片，導流葉片的相對位置是固定的，但是葉片角度可以調整，在系統工作時，廢氣會順著導流葉片送至渦輪葉片上，通過調整葉片角度，控制流過渦輪葉片的氣體的流量和流速，從而控制渦輪的轉速。當發動機低轉速排氣壓力較低的時候，導流葉片打開的角度較小。根據流體力學原理，此時導入渦輪處的空氣流速就會加快，增大渦輪處的壓強，從而可以更容易推動渦輪轉動，從而有效減輕渦輪遲滯的現象，也改善了發動機低轉速時的響應時間和加速能力。而在隨著轉速的提升和排氣壓力的增加，葉片也逐漸增大打開的角度，在全負荷狀態下，葉片則保持全開的狀態，減小了排氣背壓，從而達到一般大渦輪的增壓效果。此外，由於改變葉片角度能夠對渦輪的轉速進行有效控制，這也就實現對渦輪的過載保護，因此使用了VGT技術的渦輪增壓器都不需要設置排氣泄壓閥。需要指出的是，VGT可變截面渦輪增壓器只能通過改變排氣入口的橫切面積改變渦輪的特性，但是渦輪的尺寸大小並不會發生變化。如果從渦輪A/R值去理解的話，可變截面渦輪的原理會更加直觀。