大众双增压技术解析

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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
　　 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。
　　
　　 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 2OCKOMPRESSOR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。
　　
　　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。
　　
　　虽然配备Twincharger（双增压 Supercharger＋Turbo）引擎的车辆早在80年代出现，可是一直未能解决Supercharger在高转时会阻碍引擎转数提升等问题，因而再没有新款引擎出现。直到Volkswagen经过多年时间，制造了250台原型引擎，并使用三台量产试验引擎，耐力测试累积超过300,000公里后，才正式推出这台附有Twincharger装置的TSI引擎。
　　
　　作为研制这个双增压器家族的起点，大众公司选择了曾安装在Golf车型上面的EA111系列直喷FSI发动机。为了实施双增压器发动机的理论，大众公司的工程师们将新发动机的汽缸曲柄轴箱用高度弹力的灰铸铁铸造以应对更为高压的环境，并且加装了一个带有整合磁离合器和机械增压技术的冷却泵。同时对喷射系统也进行了调整，为它安装了带六个燃料出口的双孔高压喷射气门。为了能够满足更多燃料在双增压器运行期间流通的需要，大众公司将燃油喷射压力增加到了150bar的水平，同N.A（自然吸气）的FSI发动机一样，直喷嘴的位置在进气门和汽缸盖封口之间的位置。
　　
　　对于TSI的2个增压器，大众公司的工程师们选择在底部安装鲁氏机械增压器，同其他的机械增压器形式不同的是，底部机械增压器压缩空气的地方是在进气道，通过两个对旋式叶片来压缩空气。压缩机和涡轮增压器是有非常紧密联系的。通过一个控制气门来保证废气增压器或者是压缩机正常工作所需要空气的进气量。在引擎高转涡轮增压器单独工作的时候，控制气门开启。这种情况下，空气沿着与传统涡轮增压发动机一样的路径通过前冷凝器和节流阀进入进气歧管。通过安装在水泵中的一个整合了电磁离合器的模块，压缩机才能够工作。在涡轮增压的条件下，离合器会使压缩机脱离联系。通过旁路气门的连续开启，快速响应的涡轮增压器能够使压缩机的压力提早降低。在低压控制下，压缩机的运行能够被限制在一个较小的范围内，从而减少燃料的消耗量。实际上，这也就意味着压缩机只是在发动机的转速达到2400rpm以后，才需要工作来产生相应的压力。废气涡轮增压器主要是在高动力输出的条件下达到更高效的水平并在中等动力输出的情况下提供足够的压力。为了提高速度，自动的压力控制器可以在压缩机需要牵引力的时候增加压力，在只需要涡轮增压器工作就可以满足需求的条件下关闭压力。在速度下降到低速范围内的时候，压缩机会再次打开来提供动力。TSI引擎将小型化技术与传统的机械增压技术和涡轮增压技术巧妙组合，在转数处于1000至2400rpm时，Supercharger会直接由引擎带动，有利增强低转时的扭力输出；及后至2400至3500rpm时，Supercharger依旧继续运作，以求减低Turbo Lag（涡轮时滞）的出现。Turbo则会在3500rpm以上时开始运作，以提供更佳的增压效果。
　　
　　结果就是在发动机运行的全过程中，其驾驶品质和动力性表现都十分优异，并且消除了涡轮增压技术的滞后效应，传递的最大扭矩也进一步得到改善。兼顾了低速时的扭矩输出和高速时的功率输出，解决了两种技术各自的不足，使TSI双增压发动机以125kw的功率和百公里7.2升的油耗获得成功，同时保持最大扭矩240Nm/1750rpm～4500rpm，在优良路况中油耗甚至可降至5.9L/100km。
　　
　　 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。
　　
　　 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。

xiaocheng

关于大众双增压技术解析，以下是我的回复：

大众双增压技术是一种先进的发动机技术，结合了涡轮增压与机械增压的优势。该技术通过两个增压器的协同工作，有效提高发动机的进气效率，进而增加功率输出和扭矩，同时改善发动机的响应性和燃油经济性。双增压器的设计还能优化废气排放，提升环保性能。总之，大众双增压技术实现了动力性与经济性的完美结合，是当前汽车工程中一项领先的技术创新。