图1  废气涡轮增压器的工作原理

增压技术在乘用车发动机小型化的进程中发挥着巨大的作用，它能够帮助发动机提高输出功率和转矩，改善发动机燃烧，降低排放和油耗。

排放法规和油耗要求日趋严格，混合动力、替代原料以及纯电动汽车技术一度成为了万众瞩目的焦点，广受热捧。但由于电池工艺以及废弃处理等问题仍是现阶段的混合动力或纯电动汽车最大的瓶颈，需要更多的努力和智慧去克服，而生物原料如乙醇等也受制于原料、提取工艺，以及性能和成本，目前仅局限于巴西等国，难以在全球大规模应用。在世界范围内，发动机小型化则是已被证明的行之有效的技术而得到大规模推广，成为现阶段乘用车发展的主流趋势。

小型发动机已是世界乘用车发动机厂家的共识，并会在今后几年逐渐彰显它的霸气。即使连对油耗最不在意的美国用户和市场，也悄然更换大排量发动机，采用更小的增压发动机，通用、福特等世界著名厂商都在积极开发其小排量发动机，部分1.4 L、1.6 L和2.0 L产品已投产，以迎合市场需求。发动机小型化更早、更为成熟的欧洲和日本市场则成为发动机小型化的领导者，其中大众在全球表现最极为耀眼，成为国内发动机厂的标杆。对中国来说，出于石油能源战略考虑和油价长期加速上涨的趋势，发动机小型化成为国内各大合资或本土企业抢占市场先机的战略。这几年来，大众借助其合资工厂，在中国推出的1.8 L和1.4 L增压直喷发动机受到市场青睐，成为了中国乘用车发动机小型化这股浪潮的领导者和最大赢家。上海通用、长安福特、东风标致等国内合资品牌也不甘示弱，小排量增压发动机已批产或即将投放市场。内知名品牌，如长城、长安、奇瑞、吉利以及比亚迪等厂家的小型增压汽油发动机厂已现身车展，部分产品也已试水市场，即将逐鹿中原。

涡轮增压VS机械增压

为了满足由于发动机小型化带来的转矩和功率不足等问题，成熟的涡轮增压技术逐步成为各整机厂的选择。对于发动机增压技术，现在常见的主要是废气涡轮增压和机械增压技术。

废气涡轮增压技术是利用废气的能量驱动涡轮增压器（见图1）的涡轮，带动在进气端的压叶轮压缩进气，可以获得较高的进气歧管压力，这样发动机在进气门开启期间，可以获得更高密度和更大流量的新鲜空气，以提高发动机输出功率和转矩。同时，发动机都会在增压器压端出口后管道加装一个中冷器，用来降低被压缩空气温度，以进一步提高空气密度，同时改善发动机燃烧，降低排放和油耗。

图2  大众1.4 L混合增压发动机原理

机械增压则是利用曲轴，通过传动齿轮带动气体压缩机来压缩气体，以获得更高密度的气体，进一步获得更高的发动机功率。

也有发动机同时采用废气和机械增压技术，如图2所示的大众1.4 L混合增压发动机，其下面部分属于废气涡轮增压结构，上面部分则是机械增压。当发动机低速运转时，由于废气能量较少，则利用机械增加获得较高的低速转矩和加速性能；发动机高速运转时，机械增压机构脱离，完全利用废气驱动废气涡轮增压器，获得较好的高速性能，并降低油耗。

需要说明的是，由于机械增压消耗的是发动机的输出功率，而废气涡轮增压则合理利用了发动机废气能量，即使会由于排气端背压略高，导致部分复合泵气损失略为增加，但也比机械增压综合油耗降低10%以上。另外，为了满足发动机瞬态加速性能和较高的低速转矩，废气涡轮器涡轮和压轮越来越小，转动惯性也随之更小，或者采用双流道，可变截面涡端技术，性能更加优越，使得废气涡轮增压技术优势更为明显。装备了博格华纳可变截面废气涡轮增压技术的保时捷911 3.6 L增压汽油发动机（见图3），额定功率超过320 kW，最高转矩为615 Nm （1 950 ~ 5 000 r/min）、4 s内加速到百公里，加上废气涡轮增压器更加灵活的布置方式，使得废气涡轮增压逐渐成为发动机增压技术的主流。

涡轮增压优势显著

废气涡轮增压技术何以广受发动机厂家的青睐？原因在于其多方面的技术性能优势显著。

1．30%以上的功率提升

废气涡轮增压器能够使发动机比较容易获得30%甚至更高的功率提升，同时使发动机最高转矩点的转速降低到2 000 r/min以下，甚至可能达到1 500 r/min。这样就使小排量的增压发动机轻易达到更大排量发动机的性能，满足整车使用要求。

图3  保时捷911 3.6 L增压汽油发动机

图4是宝马 Mini-cooper

1.6 L排量汽油发动机，其额定功率已达到105 kW，相当于2.0 L自然吸气发动机。这款发动机采用了博格华纳Twin-scroll废气涡轮增压技术，能在1 500 r/min转时就可以获得240 Nm的最大转矩， 可在7.2 s内加速到100 km，最高时速达到220 km/h以上，性能卓越。

同时，大众目前在中国市场上推出的1.4 L增压直喷汽油发动机的功率已达到110 kW，这与2.0 L排量自然吸气发动机相当，最高转矩达220 Nm，甚至高出自然吸气发动机20 Nm以上，最高转矩点的转速达到了 1 500 r/min，更是自然吸气方式所难以匹敌。充沛的动力，良好的驾驶性，加之大众良好的品牌和口碑，使其一经推出就在行业中独领风骚，在中国市场两年累计销售近百万。

现阶段，我国国内开发的1.4 ~ 1.6 L增压汽油发动机性能目标，并不逊色于国际知名厂商，功率也都轻易达到了100 kW以上，而且低速性能好，会逐步替代2.0 L自然吸气发动机。同样，1.0 ~ 1.2 L增压发动机则会逐步取代1.4~ 1.6 L自然吸气发动机。1.8 ~ 2.0 L增压发动机则会更多用于B级以上车型。

2．10% ~ 15%的节油效果

对于增压发动机，虽然由于泵气损失，相对于相似功率的发动机，似乎油耗偏高，但是由于其良好的低速转矩，匹配合适的传动比，能使发动机运行的大部分工况靠近最低油耗区，从而获得10% ~ 15%的节油效果。实际上，宝马 Mini Cooper 1.6 L增压发动机百公里经济油耗在5.2 L左右，远低于其2.0 L自然吸气发动机，节油效果显而易见。匹配了博格华纳混流技术增压器的大众第三代1.4 L发动机，不仅功率更高，动力更为强劲，油耗也被期待有更加良好的表现。

图4  宝马 1.6 L Mini Cooper 增压器发动机以及性能曲线

3. 补偿发动机高原功率损失

增压器的使用可以补偿发动机高原功率损失。高原地区空气稀薄，大气压偏低，自然吸气发动机因此而进气量减少，导致动力下降。若采用废气涡轮增压器，情况则大为不同。废气涡轮增压器在海平面高速全负荷运行时会打开放气阀，泄掉废气不做功，而装配了增压发动机的整车在高原行驶时，发动机ETK会根据情况减小或关闭增压器废气旁通阀，以获得更高的压缩比，使得发动机进气岐管的绝对压力达到与海平面行驶时相似或略低的水平，达到功率不降或只是略微降低的效果。这就是人们常说的“增压器的高原补偿”。

4. 提升整车操纵性能

由于增压器提升了发动机的低速转矩，使得整车在低速时有较高的储备转矩，这样能获得较好的加速性能，从而使用户体验到良好的整车操纵性能。

应对挑战，不断创新

终端客户对汽车的要求越来越高，对舒适性、驾驶性、油耗、耐久性以及各种不同的驾驶环境的适应能力等期望更高，加上法规对排放和油耗越来越严格的要求，一直驱动着废气涡轮增压技术的进步。

作为发动机增压技术的领导者，博格华纳不断开发新的废气涡轮增压技术。其中，更高效率的压轮和涡轮设计、混流涡端设计，E-actuator以及双环密封等很多的先进技术，都可以改善和提升增压器及发动机的性能和响应。而更多的新的技术诸如电磁辅助增压技术等，正在进行前期的研发，以预见性满足发动机未来的需求。