涡轮发动机进化论

    过去，厂家只追求涡轮增压提供的超强动力，而不在乎它对其他性能的消极影响；今天，他们有了新的目标：在追求动力提升的同时，还需提高车辆的驾驶性和燃油经济性

    从提高功率的涡轮增压过渡到提高扭矩的涡轮增压，这意味着什么？简单来说，前者利用强力增压来提高高转速时的动力性能，后者则致力于在中等转速下改善动力性能，同时无须为达到这一目标而增加最大功率。

    的确，传统的涡轮更受市场欢迎，因为驾驶者已经习惯以功率而非扭矩作为衡量车辆性能的标准。因此，人们会为了拥有更强大的动力而买单，即便事实是，他们经常使用的是发动机中涉及扭矩的功能。现在，随着新型涡轮增压器的出现，人们可以直接为了扭矩而掏腰包了。

关于直径的问题
    涡轮的形状和尺寸直接影响到对其的调校，大直径的涡轮能够在高转速下送入更多的空气，但相应的缺陷是低转速时的输出功率会降低且惯性增加（对油门加速的反应变得迟滞，也就是转速提升更为缓慢）。

    反过来，直径较小的涡轮配合具有不同流体力学特征的叶轮，对油门的响应会更灵敏，且能够在中低转速下输出更多的扭矩（虽然这样在高转速下扭矩会有一定损失）。如果想要提高进气量，拥有更大的气缸内空间，可以结合上述二者的优点，用一个小涡轮搭配一个大涡轮。现在还可以选择混合动力方式，这涉及电动涡轮增压器，也就是带有可以在瞬间加速的高速电动机（见后面的详述），在lhi公司（这家日本企业49%的股份为戴姆勒公司所持有）的Mitsuru Kamayachi和Simone Carboni看来，这将会是涡轮增压器在未来的发展趋势。

    作为公司技术部的负责人，Kamayachi表示，近几年来，由于叶轮在空气动力方面的性能不断提高，涡轮增压器也得以进一步完善，尺寸不断减小，同时能够送入更多体积和更大压力的空气。此外，推动涡轮叶片的废气除了径向的气流，现在还可装配轴向装置（mixed flow，混流压缩机），而同时由于轻型钛铝合金的使用，涡轮的惯性也减弱了。另外，随着双涡流（twin scroll）技术(有两根独立的排气歧管，每个歧管可以将四缸发动机中两个缸体内的燃烧气体分别输送出来，以充分利用其压力)的引入，废气中能量得以更好地开发利用。

    Ihi公司生产的30毫米涡轮增压器每分钟转速可达到23万转，而更大直径的55毫米增压器的转速也超过了每分钟15万转。在公司总部研发部门看来，平衡性是需要绝对精准的一项重要工序（在最高转速时仍有变形的情况发生），而且制造商们现在也要求它在运转时更加安静。

重视机油质量
    润滑是一个关键的问题，这家日本企业的技术人员告诉我们：“对机油的控制是一个必不可少的环节，尤其是对柴油发动机来说。与汽油发动机不同，柴油机上安装的涡轮增压器的轴承部位几乎不经过水冷。另外，在启停系统控制下熄火时，轴转动的套管部位温度会骤升至峰值，导致的后果就是高温可能使机油碳化，烧坏套管本身。”

    在过去二十多年里，涡轮在柴油发动机上的出现已逐渐成为一种必然，因为它对车辆性能、燃油经济性以及尾气排放的清洁度，都有一定程度的积极影响。而对于奥托（Otto）发动机，争议就更多了，因为强力增压往往被看作提高车辆动力的最便捷方式，而燃油的经济性、车辆的驾驶性以及排放的问题就被放到了第二位。不过时至今日，情况已经开始有所变化了。

为了更低的油耗
    所有的讨论都必须基于一个事实：如果不往汽缸里送入更多空气，就无法燃烧更多的燃油，也就不可能获得更高的性能，就好比一个堆满了木头的壁炉里面没有空气流动，就不可能点着火。对于通过活塞向下运动来吸入空气的发动机来说，燃烧室内获得更多氧气的最主要途径就是增加转速。但是，通过强力增压，就可以摆脱转速的束缚，因为压缩机可以把空气送入发动机内。

    压缩机一般分为两种，一种是涡轮压缩，也就是直接由涡轮驱动，而涡轮则由发动机排出的废气来驱动；另一种是机械压缩，它通过皮带与发动机相连接，由发动机的动力驱动。正如上面说的，在涡轮增压的情况下，涡轮靠发动机排出的废气推动，因此，除了所排废气中的杂质会造成一定程度的阻塞，带来反方向的压力之外，可以说它的运转几乎没有额外的能量消耗。而机械增压器的动力则来自于发动机曲轴，就拿奥迪3.0 TFSI（220千瓦）来说，驱动压缩机需要20千瓦的功率，因此就要消耗相应的燃油量。

    无论如何，发动机在中等转速下，如果能够利用增加扭矩输出的方式来降低排量，提高传动比，同时车辆的性能并没有特别大的提升，这样与最大功率相同的自然吸气式发动机比较，油耗就会低一些。不过，如果一款车的排量相对于车体重量来说过小，它的实际油耗会比比例得当的车更高。实际上，强力增压汽油发动机只有在没有过度需求的时候才不会有太大的消耗，相反为了不让燃烧时的温度过高，则需要注入更多的燃料。

    诚然，强力增压发动机的费用不低，但是与之平衡的另一面是，只用一个排量，比如1.4升发动机，就可以覆盖自然吸气式发动机从1.6升到2.4升的所有级别。也正是由于这个原因，汽油涡轮增压发动机将会毫无障碍地普及开来。