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【摘要】 TSI是大众集团开发的一套双增压器分层直接喷射技术，通过对双增压技术的研究，使我们对如何提高发动机工作效率，改善燃油经济性有了新的认识。
【关键词】 TSI 机械增压 涡轮增压
1.8TSI发动机是一汽大众迈腾（Magotan）的一款发动机。TSI是Twincharged（双增压）、stratified（分层）和Injection（燃油直喷）的首字母缩写。TSI发动机是在FSI技术的基础之上，安装了一个涡轮增压器和一个机械增压器，鉴于涡轮增压和机械增压的特性，机械增压可以从怠速开始就能为发动机提供增压效果，弥补了涡轮增压系统的延时缺点，所以TSI是一种极高效率的发动机形式。
1. 双增压原理
任何一种增压它的目的都是相同的，就是要把空气压缩以后再通入到气缸当中燃烧，这样可以使空气密度更大，这就意味着单位体积内的氧气分子更多。在发动机排量不变的情况下，吸入的氧气分子越多，再配合燃油喷射系统提供的更多的汽油，那么可以输出更高的动力。不管是涡轮增压还是机械增压都是为了达到这一目的而设计的，只不过两者的实现手段不相同。
1.1涡轮增压原理
我们知道发动机的排气是高温高压的，这就意味着排气中仍然含有巨大的能量。将废气涡轮装在排气管之中则能利用排气能量来驱动涡轮高速旋转，从而能够带动进气涡轮随之高速旋转，以获得压缩进气的能量。所以涡轮增压器是不需要额外的消耗发动机能量的。而且发动机转速越高废气排放速度和能量也越大，使得涡轮的转速也越高，这样进气涡轮压缩空气的能力也越强。
对于涡轮增压的发动机来说，转速越高，进气效率也越高，能够发挥出来的功率就越大。所以涡轮增压器对于发动机的高速运转是非常有好处的。但是我们知道，涡轮也是有质量的，有质量的物体就会存在惯性。发动机在怠速工况时转速往往只有几百转，而且在怠速工况时涡轮是不能介入工作的。除了因为发动机转速低，排气能量不足以驱动涡轮高速运转，还有一个更重要的原因就是怠速时发动机负荷低，如果此时涡轮也参与工作，那么发动机会过热，并且耗费更多不必要消耗的汽油。所以怠速工况时，进气和排气旁通阀会自动打开，此时进气和排气都没有经过涡轮，新鲜空气是直接被吸入气缸，废气也是直接排入大气中的。
由于增压发动机的压缩比都比较低，所以在涡轮介入之前发动机的动力性是非常差的。即便是低值增压，起码也要到将近1800转/分时涡轮才会起到作用（帕萨特1.8T的涡轮介入转速为1800转/分-2000转/分）。这种状况是非常不适合城市驾驶的。因为城市开车经常要走走停停，所以从怠速到2000转/分这个转速范围段是很频繁使用的。
1.2 机械增压原理
所谓机械增压，就是利用发动机的动力带动一个罗茨压气机，通过发动机本身的动力来压缩空气的一种增压方式。机械增压器的原理与发动机机油泵有些类似，也是与发动机动力相连，只不过压缩的是空气。它与涡轮增压器在性能上最大的区别就是对压气机的转速没有限制。也就是说只要罗茨压气机在转，就可以压缩空气。而涡轮增压器由于是靠高速旋转产生的空气离心力来压缩空气，所以需要非常高的转速（通常涡轮的转速能接近10万转/分钟）。所以即便发动机怠速或者处于1000转左右的低转速，也能连接机械增压器压缩进气。
不过出于经济性考虑，怠速工况时电磁离合器是断开的，也就是说怠速时压气机并没有与发动机动力相连，不过只要踩下油门，电磁离合器可以迅速连接发动机动力。所以机械增压能够给汽车带来很好的低转扭矩，让起步时冲劲十足。虽然克服了涡轮增压器迟滞的缺陷，但机械增压也并非完美。由于它需要消耗发动机动力，而且机械增压器中的两个转子相互摩擦会损耗大量的能量。在低转速时，由于转速低损耗也就小，但如果处于高转速工况，那么能量损耗是非常大的。不仅经济性差，高转速时的动力性也要受到影响。
2. 双增压工作过程
2.1双增压系统的结构
涡轮增压和机械增压都有着各自的先天缺陷，而这两种增压方式的优缺点又是相互互补的。大众就是利用了这两种增压性能优缺点的互补性开发出了TSI双增压系统，也就是说，TSI发动机拥有两套增压系统，一套靠涡轮压缩进气，另一套靠罗茨压气机压缩进气。电脑既能够控制进排气旁通阀的开闭，也能控制机械增压器与发动机相连接的电磁离合器的开闭。如图，机械增压器和涡轮增压器在进气道中是被串联在一起的。空气从空气过滤器进入到进气管以后，首先要经过机械增压器，然后通过进气管的引导再经过涡轮增压器，最后进入到进气歧管当中去。虽然机械增压器和涡轮增压器是相互串联在一起的，但两者并不都是同时工作。
2.2怠速工况时双增压的运行过程
当发动机处于怠速工况时（通过节气阀开度传感器可以测得），机械增压器的电磁离合器是分离的，此时发动机与机械增压器之间动力是断开的（这就意味着增压器没有消耗发动机功率），而且机械增压器附近的进气旁通阀打开，空气并没有流经机械增压器，而是从旁通阀直接流过；到了涡轮增压器的位置，涡轮增压的进气旁通阀也是打开的，这就相当于进气绕过了涡轮，直接被吸入气缸。也就是说在怠速工况时，涡轮增压器和机械增压器都是不工作的，这相当于一台自然吸气发动机。
2.3部分负荷工况时双增压的运行过程
当发动机在部分负荷工况下低转速运转时（通过节气阀传感器检测到少许油门开度，而且通过发动机转速传感器检测到转速处于低速运转），电脑会接通机械增压器的电磁离合器，并且关闭机械增压器附近的进气旁通阀，让机械增压器开始工作，此时的增压值为1.2bar。机械增压器有低转速时增强扭矩的特点，而且在低转速时对发动机功率的消耗并不大。所以既能够获得良好的油门响应，又能够增大发动机扭矩输出。当发动机超过1500转/分时，涡轮增压开始介入，此时的增压值提高到2.5bar。当发动机转速达到3500转/分以上的高转速时，电磁离合器切断机械增压器的动力，使之停止工作，此时完全依靠涡轮增压来进行增压，因为一旦转速上升，机械增压器会消耗大量发动机能量，而中高转速恰是涡轮增压的强项。
2.4双增压系统的优点
双增压系统不仅避免了涡轮迟滞，让涡轮有足够的加速时间，还在很大程度上增加了低转扭矩。如图1所示，红色表示扭矩曲线，绿色表示功率曲线。发动机转速从1000rpm开始，扭矩值的爬升是非常快的。这主要得益于在低转速时机械增压的作用。
结语
本文主要简述了一汽大众迈腾1.8TSI发动机的双增压技术的工作原理和各工况下的工作过程。TSI发动机的双增压技术很好地发挥了机械增压和涡轮增压各自的优点，同时又避免了二者的缺陷，两者扬长避短，优势互补，实现了发动机功率转矩大、燃油经济性好的设计目标。我们通过对TSI发动机双增压技术的研究，对于以后如何提高发动机效率，更好地实现电脑控制发动机运行有了新的认识。
参考文献：
[1] 朱余清，杨均忠，洪添胜.一汽大众迈腾车1.8TSI发动机.汽车维护与修理，2008年1月.
[2] 朱余清，洪添胜，黄燕娟.透视德国大众汽车公司新型TSI发动机技术.汽车运用，2007年第4期.
[3] 敏瑞.明锐、迈腾发动机技术解析.汽车维修与保养，2007年7月.
【关键词】 TSI 机械增压 涡轮增压
1.8TSI发动机是一汽大众迈腾（Magotan）的一款发动机。TSI是Twincharged（双增压）、stratified（分层）和Injection（燃油直喷）的首字母缩写。TSI发动机是在FSI技术的基础之上，安装了一个涡轮增压器和一个机械增压器，鉴于涡轮增压和机械增压的特性，机械增压可以从怠速开始就能为发动机提供增压效果，弥补了涡轮增压系统的延时缺点，所以TSI是一种极高效率的发动机形式。
1. 双增压原理
任何一种增压它的目的都是相同的，就是要把空气压缩以后再通入到气缸当中燃烧，这样可以使空气密度更大，这就意味着单位体积内的氧气分子更多。在发动机排量不变的情况下，吸入的氧气分子越多，再配合燃油喷射系统提供的更多的汽油，那么可以输出更高的动力。不管是涡轮增压还是机械增压都是为了达到这一目的而设计的，只不过两者的实现手段不相同。
1.1涡轮增压原理
我们知道发动机的排气是高温高压的，这就意味着排气中仍然含有巨大的能量。将废气涡轮装在排气管之中则能利用排气能量来驱动涡轮高速旋转，从而能够带动进气涡轮随之高速旋转，以获得压缩进气的能量。所以涡轮增压器是不需要额外的消耗发动机能量的。而且发动机转速越高废气排放速度和能量也越大，使得涡轮的转速也越高，这样进气涡轮压缩空气的能力也越强。
对于涡轮增压的发动机来说，转速越高，进气效率也越高，能够发挥出来的功率就越大。所以涡轮增压器对于发动机的高速运转是非常有好处的。但是我们知道，涡轮也是有质量的，有质量的物体就会存在惯性。发动机在怠速工况时转速往往只有几百转，而且在怠速工况时涡轮是不能介入工作的。除了因为发动机转速低，排气能量不足以驱动涡轮高速运转，还有一个更重要的原因就是怠速时发动机负荷低，如果此时涡轮也参与工作，那么发动机会过热，并且耗费更多不必要消耗的汽油。所以怠速工况时，进气和排气旁通阀会自动打开，此时进气和排气都没有经过涡轮，新鲜空气是直接被吸入气缸，废气也是直接排入大气中的。
由于增压发动机的压缩比都比较低，所以在涡轮介入之前发动机的动力性是非常差的。即便是低值增压，起码也要到将近1800转/分时涡轮才会起到作用（帕萨特1.8T的涡轮介入转速为1800转/分-2000转/分）。这种状况是非常不适合城市驾驶的。因为城市开车经常要走走停停，所以从怠速到2000转/分这个转速范围段是很频繁使用的。
1.2 机械增压原理
所谓机械增压，就是利用发动机的动力带动一个罗茨压气机，通过发动机本身的动力来压缩空气的一种增压方式。机械增压器的原理与发动机机油泵有些类似，也是与发动机动力相连，只不过压缩的是空气。它与涡轮增压器在性能上最大的区别就是对压气机的转速没有限制。也就是说只要罗茨压气机在转，就可以压缩空气。而涡轮增压器由于是靠高速旋转产生的空气离心力来压缩空气，所以需要非常高的转速（通常涡轮的转速能接近10万转/分钟）。所以即便发动机怠速或者处于1000转左右的低转速，也能连接机械增压器压缩进气。
不过出于经济性考虑，怠速工况时电磁离合器是断开的，也就是说怠速时压气机并没有与发动机动力相连，不过只要踩下油门，电磁离合器可以迅速连接发动机动力。所以机械增压能够给汽车带来很好的低转扭矩，让起步时冲劲十足。虽然克服了涡轮增压器迟滞的缺陷，但机械增压也并非完美。由于它需要消耗发动机动力，而且机械增压器中的两个转子相互摩擦会损耗大量的能量。在低转速时，由于转速低损耗也就小，但如果处于高转速工况，那么能量损耗是非常大的。不仅经济性差，高转速时的动力性也要受到影响。
2. 双增压工作过程
2.1双增压系统的结构
涡轮增压和机械增压都有着各自的先天缺陷，而这两种增压方式的优缺点又是相互互补的。大众就是利用了这两种增压性能优缺点的互补性开发出了TSI双增压系统，也就是说，TSI发动机拥有两套增压系统，一套靠涡轮压缩进气，另一套靠罗茨压气机压缩进气。电脑既能够控制进排气旁通阀的开闭，也能控制机械增压器与发动机相连接的电磁离合器的开闭。如图，机械增压器和涡轮增压器在进气道中是被串联在一起的。空气从空气过滤器进入到进气管以后，首先要经过机械增压器，然后通过进气管的引导再经过涡轮增压器，最后进入到进气歧管当中去。虽然机械增压器和涡轮增压器是相互串联在一起的，但两者并不都是同时工作。
2.2怠速工况时双增压的运行过程
当发动机处于怠速工况时（通过节气阀开度传感器可以测得），机械增压器的电磁离合器是分离的，此时发动机与机械增压器之间动力是断开的（这就意味着增压器没有消耗发动机功率），而且机械增压器附近的进气旁通阀打开，空气并没有流经机械增压器，而是从旁通阀直接流过；到了涡轮增压器的位置，涡轮增压的进气旁通阀也是打开的，这就相当于进气绕过了涡轮，直接被吸入气缸。也就是说在怠速工况时，涡轮增压器和机械增压器都是不工作的，这相当于一台自然吸气发动机。
2.3部分负荷工况时双增压的运行过程
当发动机在部分负荷工况下低转速运转时（通过节气阀传感器检测到少许油门开度，而且通过发动机转速传感器检测到转速处于低速运转），电脑会接通机械增压器的电磁离合器，并且关闭机械增压器附近的进气旁通阀，让机械增压器开始工作，此时的增压值为1.2bar。机械增压器有低转速时增强扭矩的特点，而且在低转速时对发动机功率的消耗并不大。所以既能够获得良好的油门响应，又能够增大发动机扭矩输出。当发动机超过1500转/分时，涡轮增压开始介入，此时的增压值提高到2.5bar。当发动机转速达到3500转/分以上的高转速时，电磁离合器切断机械增压器的动力，使之停止工作，此时完全依靠涡轮增压来进行增压，因为一旦转速上升，机械增压器会消耗大量发动机能量，而中高转速恰是涡轮增压的强项。
2.4双增压系统的优点
双增压系统不仅避免了涡轮迟滞，让涡轮有足够的加速时间，还在很大程度上增加了低转扭矩。如图1所示，红色表示扭矩曲线，绿色表示功率曲线。发动机转速从1000rpm开始，扭矩值的爬升是非常快的。这主要得益于在低转速时机械增压的作用。
结语
本文主要简述了一汽大众迈腾1.8TSI发动机的双增压技术的工作原理和各工况下的工作过程。TSI发动机的双增压技术很好地发挥了机械增压和涡轮增压各自的优点，同时又避免了二者的缺陷，两者扬长避短，优势互补，实现了发动机功率转矩大、燃油经济性好的设计目标。我们通过对TSI发动机双增压技术的研究，对于以后如何提高发动机效率，更好地实现电脑控制发动机运行有了新的认识。
参考文献：
[1] 朱余清，杨均忠，洪添胜.一汽大众迈腾车1.8TSI发动机.汽车维护与修理，2008年1月.
[2] 朱余清，洪添胜，黄燕娟.透视德国大众汽车公司新型TSI发动机技术.汽车运用，2007年第4期.
[3] 敏瑞.明锐、迈腾发动机技术解析.汽车维修与保养，2007年7月.