双涡轮增压发动机

双涡轮增压发动机

双涡轮增压是涡轮增压的方式之一。针对废气涡轮增压的涡轮迟滞现象，串联一大一小两只涡轮或并联两只同样的涡轮，在发动机低转速的时候，较少的排气即可驱动涡轮高速旋转以产生足够的进气压力，减小涡轮迟滞效应。发动机增压是很传统的提升动力和燃油经济性的措施，同时它还能减少发动机有害废气排放量，随着新技术的不断发展增压技术也在不断进步。传统的涡轮增压和机械增压都存在着不如人意的地方，把两种技术结合在一起不失为一种解决方法。

双涡轮增压器的串联与并联

       在双涡轮增压的汽车上会看到2组涡轮通过串联或者并联的方式连接。

       并联指每组涡轮负责引擎半数汽缸的工作，每组涡轮都是同规格的，如保时捷911 turbo，Skyline GT-R的RB26DETT，Supra的2JZ-GTE和BMW新的3.0双涡轮增压都是并联涡轮的杰出代表，其优点就是增压反应快并减低管道的复杂程度。

      串联涡轮通常是一大一小两组涡轮串联搭配而成，低转时推动反应较快的小涡轮，使低转扭力丰厚高转时大涡轮介入，提供充足的进气量，功率输出得以提高，RX-7的13B-REW引擎就是串联涡轮的好例子。

常见的涡轮增压都是单涡轮增压，分机械式涡轮增压、废气涡轮增压和复合式涡轮增压。

今天用在汽车发动机上的增压器根据结构的不同主要分为两类——机械增压和涡轮增压。早期的增压器都属于机械增压，被称作“超级增压器”（Supercharger），后来涡轮增压器发明了，就被称为了Turbocharger。 『Golf GT上增加的增压显示表头』 机械增压器就像空气压缩机 机械增压器就像发动机的附件转向助力泵一样安装在发动机上，并由发动机皮带驱动，将压缩空气输送到进气歧管。机械增压器结构简单，工作温度介于70度～100度，不需特殊冷却系统，机件维护简单。不过增压值会随发动机转速的提高而降低，当达到某一界限时，由于本身的阻力增压器反而会成为发动机的负担，严重影响发动机转速的提升。因此，目前欧洲生产的机械增压系统多半采取低增压。它的优点是转子的速度与发动机转速是相对应的，没有滞后，动力输出流畅，成本低。缺点是要消耗发动机动力，机械增压容易产生噪音。 像奔驰公司的小排量汽油发动机就使用了机械增压器。SLK两款机械增压4缸发动机输出12OkW和145kW，强调了低速高扭矩，SLK 2.O CKOMPRESSOR在2500rpm时就达到了最大扭矩230Nm，综合油耗只有8.8L/1OOkm，以4缸发动机的燃油特性达到6缸发动机的扭矩特性。这种机械增压器是奔驰和Eaton公司联合开发的，性能非常出色，增压器的最大转速达到14000rpm。 『大众的1.4升双增压引擎结构图』 涡轮增压是利用发动机排出的废气驱动增压器，由于废气有上千度，需要增设空气中间冷却器来给高温压缩空气进行冷却。优点是增压效率高于机械增压，缺点是受发动机转速影响，低转速时效果不明显，待发动机提升到一定转速时才会有出色表现。 涡轮迟滞也是涡轮增压发动机面临的最大难题。在低转速时，涡轮增压器没有介入，同时废气仍然要驱动涡轮旋转，排气没有自然吸气发动机顺畅，此时的发动机扭力输出要比同等排量的自然吸气式发动机还要弱。 随着发动机的转速升高，例如突破3000转以后，涡轮增压器突然介入，这个时候产生的动力将陡增。这种动力的突然增加影响了动力输出的平顺性。尽管涡轮增压能给发动机带来更强的动力输出，但是作为一台民用汽车，流畅的动力输出是非常重要的，而涡轮迟滞会给驾驶舒适性带来一定影响。 『机械增加器结构图』以双增压技术来克服缺陷 机械增压有助于低转速时的扭力输出，但是高转速时功率输出有限；而废气涡轮增压在高转速时拥有强大的功率输出，但低转速时则力不从心。发动机的设计师们于是就设想把机械增压和涡轮增压结合在一起，来解决两种技术各自的不足，同时解决低速扭矩和高速功率输出的问题。 『机械增压与涡轮增压相组合的进气系统』 2005年，大众开始将这套技术装配到量产的民用车型高尔夫1.4 TSI上，这套系统被称作“双增压”，兼顾了低速扭力输出和高速功率输出。在低转速时，由机械增压提供大部分的增压压力，在1500rpm时，两个增压器同时提供增压压力，其总增压值达到2.5bar（如果涡轮增压器单独工作，只能产生1.3bar的增压压力）。 随着转速的提高，涡轮增压器能使发动机获得更大的功率，与此同时，机械增压器的增压压力逐渐降低。机械增压通过电磁离合器控制，它与水泵集合在一起。在转速超过3500rpm时，由涡轮增压器提供所有的增压压力，此时机械增压器在电磁离合器的作用下完全与发动机分离，防止消耗发动机功率。 『1.4升双增压发动机外观图片』 1.4升的高尔夫”双增压”（Twincharger）发动机在双增压器的作用下最大输出功率为125kW，最大扭矩为240Nm。从O至1OOkm/h只需7.9秒。1.4L动力达到2.5L发动机水平，但油耗却降低了20%，平均油耗只有7.2L/1 OOkm。在1750rpm就发出了最大扭矩240Nm，并一直到4500rpm。 优点是适合全部工况。缺点是结构复杂，在高转速区域的动力表现并不突出。按大众公司的解释，性能并非这台发动机的主要诉求，动力输出的顺畅度与经济性才是重点。看来其它各大汽车公司都没有力推此技术是因为它缺少鲜明的个性。