出处： 爱卡汽车网 范雅楠 【原创】

    前言：为了在发动机高输出功率、低尾气排放和燃油经济之间寻找到平衡点，各大厂商频频使用涡轮增压系统。涡轮增压的主要作用就是提高发动机进气量，从而提高发动机的功率和扭矩，让车子更有劲。这样也就意味着同样一台的发动机在经过增压之后能够产生更大的功率。如今之汽车市场，多家车企都有各自的一套涡轮增压系统，可谓一直上演着“T”字之争，下面我们就针对多家车企涡轮增压引擎的特点及优势来为大家逐一解析。

    为何涡轮增压发动机会大行其道？

    我们知道，只有燃油充分燃烧，才能令每滴燃油所储存的能量最大化地发挥作用，使发动机在消耗更少燃料的情况下，产生更低排放，输出更强劲的动力。涡轮增压技术就是来提高发动机效率。不仅为车辆提供出众的动力性能，还为使用者带来更佳的燃油经济性。

涡轮增压发动机可以让性能得到极大的提升

如今高效省油的小排量涡轮增压发动机发展迅猛

    与传统汽油发动机相比，它体积更小、质量更轻，却拥有更好的动力输出及更为清洁的排放。以往涡轮增压发动机多是为了提升性能，在提倡低碳和高油价以及电动车等新能源汽车还没有普及的大背景下，“T”型车尤其是搭载小排量涡轮增压发动机迎来了最好的发展机会。

著名涡轮制造商Garrett的产品

    涡轮增压发动机简介、分类及优缺点

    涡轮增压器(Turbo)实际上就是一个空气压缩机。它是利用发动机排出的废气作为动力来推动涡轮室内的涡轮(位于排气道内)，涡轮又带动同轴的叶轮(位于进气道内)，叶轮就压缩由空气滤清器管道送来的新鲜空气，再送入气缸。当发动机转速加快，废气排出速度与涡轮转速也同步加快，空气压缩程度就得以加大，发动机的进气量就相应地得到增加，就可以增加发动机的输出功率了。

 


涡轮增压发动机示意图

    增压发动机主要分为以下四种类型：

    1.机械增压系统(Supercharger)：装置在发动机上并由皮带与发动机曲轴相连接，从发动机输出轴获得动力来驱动增压器的转子旋转，从而将空气增压吹到进气岐道里。

    优点：转子的速度与发动机转速是相对应的，所以没有滞后或超前，动力输出更为流畅；

    缺点：由于它要消耗部分引擎动力，会导致增压效率不高。

机械增压发动机（Supercharger）

    2.废气涡轮增压系统：是目前应用最为广泛的发动机增压装置。它是利用发动机排出的废气达到增压目的。增压器与发动机无任何机械联系，压气机由内燃机废气驱动的涡轮来带动。一般增压压力可达180-200kPa，或300kPa左右，需要增设空气中间冷却器来给高温压缩空气进行冷却。

废气涡轮增压发动机

 


废气涡轮增压发动机示意图

    优点：增加效率高于机械增压；

    缺点：发动机动力输出略滞后于油门的开启，加大油门后一般需要等片刻，稍后发动机会有惊人的动力爆发。

涡轮增压+机械增压+燃油直喷的大众TSI发动机

    3.复合增压系统：即废气涡轮增压和机械增压并用，大功率柴油机上用的较多。复合增压系统发动机输出功率大、燃油消耗率低、噪声小，但结构过于复杂。

双涡轮增压发动机

 

涡轮虽然可以自行改装但是我们不推荐

    4.气波增压系统：利用高压废气的脉冲气波迫使空气压缩。这种系统低速增压性能好、加速性好、工况范围大；但尺寸大、笨重和噪声大是最大的缺点，不太适合安装在体积较小的轿车里面。

    涡轮增压技术的鼻祖—萨博Saab

    事实上，发动机增压技术首先来自于德国人的创意，1880年德国人开始着手研究发动机增压技术，并在一战期间应用于飞机上，当时采用的是机械式增压器，这项技术的发明使得当时的航空发动机能够尽可能的轻量化。1909年瑞典人Alfred Buchi博士提出采用废气涡轮增压，但在当时这一概念并不被多数人所接受。

萨博Saab始终走在Turbo技术开发研究的最前沿

    而制造飞机出身的萨博，是世界上第一个将涡轮增压发动机运用在民用汽车上的厂商，可以被称为民用“T”车的鼻祖。从20世纪70年代末开始，萨博Saab始终走在Turbo技术开发研究的最前沿。作为世界上唯一自己生产发动机管理系统的高档轿车制造商，自1976年以来，Saab萨博将涡轮动力技术视为其独特的动力传动系统的基石，并将其运用到了Saab萨博的全系列车型中。

萨博涡轮增压发动机

    尽管今天已有许多品牌使用涡轮增压技术，但Saab萨博始终鹤立鸡群。独创的动力分流技术，造就了在同级别车型中表现无人能及的动力性能，专门根据涡轮增压发动机的需要而自行设计的Trionic管理系统可控制发动机整套启动过程和各部分零件的温度反应，并可同时改进扭矩和油门的反应灵敏度，使发动机具有丰沛、平顺的扭力输出和行驶时的稳定性。

老款萨博9-5发动机

全新一代萨博9-5涡轮增压发动机

 

全新一代萨博9-5

    以萨博9-5为例，这款2.3T引擎马力高达260匹，升功率超过100，与3.5L自然吸气引擎相当，但它的潜力一旦发挥出来，甚至可以与4.2升V8轿车相抗衡。萨博被认为“涡轮专家”，从这台引擎上可以找到原因。

萨博9-3发动机

 

萨博9-3的仪表盘中带有涡轮指针

    涡轮增压作为提高发动机动力性和燃油经济性的一种手段，同时存在着发动机低转速或怠速时，发动机动力输出滞后等现象。所以Saab萨博开发了命名为“低涡轮增压技术”的专利，让Turbo能够使发动机在获得高性能的同时最大地削弱了其固有的弊端。同时在其他车型中，包括9-3的2.0T和2.3T发动机，都具有这一特点，大大提升了驾驶乐趣。

    大众/奥迪TSI与TFSI解析

    说到大众的TSI发动机，相信大家都是耳熟能详，而TSI也是大众发动机家族中最先进的技术。我们先来了解一下大众TSI的含义：即Turbo-charging（涡轮增压）、Super-charging（机械增压）和Injection（燃油直喷）三个关键特色的首字母缩写。这种发动机结合两种增压方式的优点，并且加入了缸内直喷的技术，性能更佳的出众。

1.4TSI发动机

    然而我们要清楚一点的是，大众在国产车型上搭配的TSI发动机并不是此类双增压直喷发动机。实际它就是TFSI发动机，按照大众在中国的宣传策略将“F”省略了，只剩下了TSI即涡轮增压缸内直喷发动机。（顺便解释一下FSI：Fuel 燃油 Stratified 分层Injection直喷、燃油分层喷射）FSI是直喷式汽油发动机领域的一项创新的革命性技术，可将燃油直接喷入燃烧室，降低了发动机的热损失，从而增大了输出功率并降低了燃油消耗，对于燃油经济性和动力性都有帮助。

缸内直喷技术示意图

缸内直喷

    所谓TFSI就是在FSI的基础上增加一个涡轮增压，这样发动机的动力性又得到了提升，集合了TSI和FSI的优点于一身。国产的奥迪A4就是采用的2.0TFSI发动机，在结构上取消了二次喷油，但是依然保持了良好的性能。实际证明，国内的油品是可以满足缸内直喷的条件，但是却无法达到二次喷油的要求。

国外高尔夫GT配备的1.4TSI双增压发动机技术非常先进

国产1.4TSI发动机仅保留了涡轮增压和燃油缸内直喷技术

    下面我们以1.4TSI为例，国产的1.4TSI发动机（编号EA111）和国外的相同机型相比，取消了机械增压这一能够在低转区域内提供出色扭矩的硬件基础，仅仅保留了涡轮增压和燃油直喷技术，从原理上讲应该算是TFSI。同时，其燃油直喷技术也取消了二次喷油,更加适合中国市场的燃油品质。

1.8TSI发动机

    1.4TSI发动机是大众集团在发动机领域一个里程碑式的产品。它的出现使得大众集团在小排量发动机设计上有了质的提高。大众目前已经在国内生产具有世界先进技术水平的1.4TSI发动机，目的就是用来取代逐渐落伍的2.0L自然吸气机型。从数据上分析，1.4TSI发动机的最大功率96KW/5000 rpm和最大扭矩220Nm/(1750-3500)几乎达到了目前市面上主流2.0L自然吸气发动机的水平，扭矩甚至超过了许多2.0L发动机。

2.0TSI发动机

    1.4TSI发动机的最大扭矩在1750-3500rpm的区间都能爆发，这个转速区间覆盖了几乎所有的行驶状态，最大功率也在所列发动机中最早爆发，日常城市行驶中，为了达到最佳的省油目的，大多数用车人都会将转速控制在4000转以内，所以其他2.0L发动机所列的最大扭矩和最大功率只有在高速时才能体会到。而国产的1.4TSI发动机扭矩输出转速更早的特性非常适合日常城市行驶。

奥迪TFSI发动机

    奥迪的增压方式与大众如出一辙，还是以涡轮增压为主，不过仍然有一个另类：3.0TFSI发动机。奥迪3.0TFSI采用的是新型机械增压发动机，完全以机械控制的方式，杜绝了电路控制的不稳定型。而动力提升更是超越了之前的涡轮增压发动机，使一款6缸的发动机具有了足以与8缸发动机媲美的强劲动力。代表车型：奥迪A6L 3.0TFSI、全新奥迪S5。

    宝马TwinTurbo技术

    宝马一直倡导自然吸气发动机技术，强调油门响应性。通过先进的电子发动机管理系统，VANOS正时技术以及ValveTronic无级气门扬程控制系统调教出了世界上最平顺，响应性最好的直列六缸发动机。但在涡轮时代到来之际，这家经典的豪华性能车厂商也按耐不住寂寞，在以新七系为首新一代车型上，清一色搭配了涡轮增压发动机。

宝马N54系列直列六缸发动机

宝马TwinTurbo标示

    宝马新的涡轮增压发动机系统具有宝马独有的特性，强调发动机高平顺性、油门高响应性以及高转速的高功率输出。为达到这样一个指标，宝马采用了一些列独特的新技术。宝马的TwinTurbo技术是在传统涡轮增压技术上改进而来的。对涡轮转速的控制采用的是排气旁通阀，以取代传统废气涡轮的放气阀。

宝马TwinTurbo技术涡轮增压发动机

宝马TwinTurbo技术涡轮增压发动机

    低转速或者怠速的时候，排气旁通阀完全关闭，所有的废气通过两个轻质小涡轮，获得最大的增压效果，提高低转速下油门响应性以及动力输出。

宝马V12双涡轮增压发动机

    在发动机满负荷的情况下，通过部分打开排气旁通阀以获得一个比较恒定的增压压力，不增加耗油量。涡轮增压和缸内直喷一般是相伴而生的，宝马的涡轮增压系统也不例外。宝马的缸内直喷技术采用的是均质燃烧模式以获得更好尾气排放指标。在喷射逻辑上，根据不同的发动机工况采取不同的多次喷射技术，即一个发动机点火循环中进行多次喷射，更高效地形成混合气。

宝马V8双涡轮增压发动机

宝马3.0升双涡轮增压直列6缸发动机

    说了这么多，相信大家对宝马TwinTurbo技术有了一定的了解，但是提到宝马的涡轮增压发动机，我们不得不提一下宝马经典的3.0升双涡轮增压引擎。这是第一款结合了双涡轮增压，高精度燃油喷射系统以及全铝曲柄轴箱的直列6汽缸引擎，输出的最大功率提升到225千瓦/306马力，扭矩峰值可以达到400牛米。目前，这台306马力的引擎搭载在从宝马1系一直到X6 xDrive35i交叉车等多款车型上，双涡轮以及汽油直喷技术的结合将会把宝马引擎引向直列6汽缸的颠峰。

    奔驰机械增压与双涡轮增压

    说到奔驰的发动机增压技术，人们普遍会觉得它是机械增压的典型，的确奔驰与大众多款车型搭载涡轮增压引擎相比，只有AMG车型才采用涡轮增压技术，而因为售价高昂并不为人所熟知。

奔驰6.2L机械增压V8发动机

    我们先来说说奔驰机械增压的典型小车奔驰C200K，其发动机为直列四缸1.8升排量，由于配备了机械增加器(Supercharger)，其动力输出堪与奔驰c240的V6 2.6L发动机媲美。其240N·m最大扭矩在3000-4000转时就能达到，而奔驰C240的最大扭矩要到4500转时才出现。

奔驰1.8L直列四缸机械增压发动机

    虽然以前我们常说奔驰是机械增压的典型，但并不是说奔驰就没有发展涡轮增压的技术。在2010年年初，奔驰的高性能部AMG在德国法特巴赫的研发总部发布了全新一代V8发动机。这款采用双涡轮增压汽油直喷的5.5升V8发动机是为了取代现有的6.2升高转速自然吸气V8发动机。

奔驰AMG发布的双涡轮增压汽油直喷5.5升V8发动机

    与AMG 6.2升自然吸气V8发动机相比，新的双涡轮增压V8在功率和扭矩输出上都更为强劲，同时油耗也大幅度降低了。按照奔驰发布的数据，尽管新发动机由于涡轮增压器等附件导致重量比老款发动机有所增加，达到了240公斤，但这台双涡轮增压发动机的平均油耗仅为10.5升/百公里，而即将退役的6.2升高转速V8的平均油耗高达14.4升/百公里。

奔驰4.7升V8双涡轮增压发动机

    就在前不久的2010年5月5日，奔驰又宣布将推出4.7升V8双涡轮增压和3.5升V6引擎，这两台引擎的燃油经济性分别提升22%和24%，同时提供更强的输出功率。

奔驰4.7升V8双涡轮增压发动机

    其中，新的V8直喷双涡轮增压引擎排量为4663毫升，据奔驰介绍，该引擎将首先配备在CL轿跑车和S级轿车上，最大功率435马力，峰值扭矩516磅-英尺（约合700牛米），功率和扭矩分别比原先的V8引擎提升12%和32%。

奔驰3.5升V6引擎

奔驰3.5升V6引擎

    由于奔驰AMG的发动机一直都是以奔驰量产型发动机为改装基础，因此从AMG的发动机变革上，也可以展望奔驰发动机在未来的变化，可以预见的是奔驰将和宝马一样，将在汽油发动机上大规模使用涡轮增压和汽油直喷，从而在保证功率输出不降低的情况下减小排气量。由于越发严格的温室气体排放标准，汽车制造商不得不尽可能提升发动机技术来降低油耗。

    沃尔沃独特GTDI增压引擎 

    沃尔沃公司于今年初宣布推出新的2.0升GTDi，GTDi是Gasoline Turbocharged Direct Injection的缩写,即直喷式涡轮增压发动机。沃尔沃率先会在S80轿车上配置这款引擎，然后扩展到V70和XC60车型上去。

沃尔沃新GTDi

沃尔沃新GTDi

    这款新的2.0升发动机具有一个涡轮增压器，一套直喷系统，两个可变凸轮轴，更重要的是，它是全球首款使用薄型钢制造排气歧管和整合式涡轮增压系统的发动机。 由于薄型钢的使用，使整个发动机系统更轻、更紧凑，加上额外隔热层的设计，使之在运作时产生的热量更少，这允许更高的燃油气流的温度，带来更有效率的燃烧。

沃尔沃新GTDi

    博格华纳和本特勒汽车工业（钢构件的制造商）与沃尔沃共同开发了这款产品，新的2.0升GTDi可产生203马力和300牛米的扭矩，而在超增压模式下，这个数字是320牛米。沃尔沃表示，装备GTDi的S60每100公里仅消耗8.3升汽油。

沃尔沃新GTDi

沃尔沃新GTDi

    据沃尔沃汽车公司产品开发部主管马格努斯琼森介绍，“这种发动机能够在保证高性能以及高操控性的同时，提高燃料的燃烧效率从而减少排放。我们发展这种技术的原因是因为，专利的涡轮增压系统能够量身打造小型节能发动机。“

沃尔沃新GTDi

    该GTDi发动机将率先在东南亚，荷兰，中国和日本的沃尔沃车型上使用，可配备6速手动或6速双离合器自动变速器。