重型工程车辆发动机的开发面临着两面夹击的态势：一方面，用户要求发动机具有高的功率和低的油耗；另一方面，法规又要求降低有害物质的排放。具有涡轮增压技术的发动机可以较好地满足用户在高功率和低油耗方面的要求，不必增大排量就可以使其功率和扭矩曲线达到与增大了排量的自然吸气发动机一样的水平，而油耗却保持在与原先相同排量的自然吸气式发动机的水平上。

    一、涡轮增压发动机广泛应用于重型工程车辆

    自从我国实行国III排放标准后，国内发动机企业在产的产品采用了新型燃油泵、高压燃油喷射、废气再循环、增压及中冷等先进技术。为达到国IV排放标准，更高压力的电控燃油喷射、可变几何截面的增压中冷、冷却式废气再循环、多气阀技术及可变进气涡流等技术将得到应用。国外先进增压技术的应用，将促进我国的增压器企业提高产品技术水平。

    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，让重型工程车更有劲。

    发动机装上涡轮增压器后，其最大功率与未装增压器的时候相比可以增加40％甚至更高。这样也就意味着一台同样的发动机在经过增压之后能够产生更大的功率。

    从原理上讲，它就是采用专门的压气机将气体在进入气缸前预先进行压缩，提高进入气缸的气体密度，这样在单位体积里气体的质量就大大增加了，进气量即可满足燃料的燃烧需要，从而达到提高发动机功率的目的。

    根据驱动增压器所用能量来源的不同，发动机的增压方法可以分为三类：第一类是机械增压系统，增压器由发动机曲轴通过齿轮（或链条等）直接驱动。第二类是废气涡轮增压系统，增压器是由发动机工作时排出的废气带动的。第三类是复合增压系统，即在发动机上，既采用废气涡轮增压器，又同时应用机械增压器。此外还有惯性增压、气波增压等其它增压方式。

      二十年来，随着人们环境保护意识的增强，对发动机尾气排放的限制越来越严。为满足不断加严的排放法规的要求，许多新的发动机技术被采用。然而，废气涡轮增压技术在降低发动机排放方面发挥了十分重要的作用。废气涡轮增压是重型工程车辆发动机的一项重要技术，它促进了发动机技术的发展，并将为重型工程车辆发动机的发展开拓更加广阔的前景。目前，国内外重型工程车辆全部采用柴油机作为动力，并且绝大多数采用了涡轮增压技术或涡轮增压中冷技术。

    二、涡轮增压技术是排放控制重要措施

    具有代表性的国际三大排放体系（欧洲、美国、日本）分别制定了分阶段的汽车柴油机的排放限值。虽然三个排放法规体系采用了各自的测试方法和阶段限值，但不断加严的趋势是一致的。为满足越来越严的排放法规要求，必须提高燃料质量和采用先进的发动机技术。要达到各阶段排放限值需有相应的发动机技术作保证。对应于不同的排放限值阶段，除了采用其它先进技术，诸如高压喷射、多气门技术、泵喷嘴、EGR、预喷射、电控喷射,De-NOx催化器等技术外，各阶段都对应一定的增压技术的改进和提高。涡轮增压系统是由涡轮和压气机2个主要部件组成的增压系统是器来进行增压工作。对于增压压力较高的中、高增压发动机，一般需装置中间冷却器，以提高进气密度。

    涡轮增压主要作用是提高柴油机功率、降低燃油消耗。同时涡轮增压及增压中冷技术对降低柴油机排放起着重要作用。增压技术的最大好处是它在不增加发动机排量的情况下，大幅提高发动机的功率和扭矩。涡轮增压器实际上就是一个空气压缩机，利用发动机排出的废气推动涡轮高速旋转，将空气压缩进入气缸。随着发动机转速加快，废气排出速度加快，使涡轮转速也加快，空气压缩程度就加大，发动机的进气量就相应增加，从而提高发动机动力。所以说，涡轮增压器通过增加发动机进气量，在不增加排量的情况下却得到了增大发动机排量的效果。

    由于涡轮增压器的驱动是来自发动机排气，不需要额外的动力，与其它增压方式相比，涡轮增压的效率更高，能耗更低。

    三、涡轮增压是实现国IV排放标准的关键技术

    涡轮增压技术已成为提高发动机功率和扭矩、降低油耗、满足排放标准要求的一种有效技术。据了解，现有增压器技术可以满足国III排放标准的要求，但并不能轻易达到国IV甚至更高的排放标准。发动机排放升级到国IV标准，可通过不同技术路线实现：一是带旁通阀的增压器、VNT（可变截面增压器）或两级增压。二是采用SCR(选择性催化还原装置）。此举可通过机内净化手段实现降低NOX、微粒的排放。三是冷却EGR+EOC氧化催化器）。

    国IV排放标准对我国涡轮增压器行业乃至整个内燃机行业都是巨大的挑战。国外知名企业和研究机构证明，VNT可实现国Hl排放标准升级到国IV排放标准，但VNT或两级增压系统比较复杂，攻克技术难关需要时间。

    众所周知，涡轮增压是迅速提升发动机动力的最有效方法。但它也存在着诸多弊端，涡轮增压值的设定会直接影响到低速扭矩以及驾驶的平顺性。而可变式喷嘴涡轮增压器，在进气系统的一侧安装有可移动导片，其位置可变动，从而能够在整个发动机转速范围内提供最佳的流速和很高的增压效率。当发动机高速运转时，它们基本全部打开，此时的废气流经的截面最大，其作用同普通增压器没有什么区别。但在发动机低速运转时，就可通过移动导流叶片来控制和调节进入涡轮增压器的气流，这样导向叶片就会将废气流经的截面开得最小，使涡前排气背压升高，形成较大的压差，迫使流经导向叶片的废气流速加快，从而驱动涡轮叶片转得更快，使压气机端增压压力比普通增压器更高，在整个发动机内提供最佳的流速和很高的增压效率。

    在采用可变截面涡轮增压器的汽油发动机里，涡轮增压系统的核心是可调涡流截面的导流叶片。这些导流叶片可在低转速、低排气量的工况下关闭，从而增大发动机的进气压力。与传统涡轮增压器相比，大大改善了低转速时的响应时间和加速能力。采用可变涡轮截面技术的汽油发动机，在高、低转速范围内的效率明显高于采用标准放气阀式的涡轮增压器。相应地，在各转速范围内的节油性能也得到改善。市场上常见的TDI系统，采用的是盖瑞特GarrettVNT15可变截面涡轮增压器，这种增压器比旧产品有更快的响应（尽管以前机型的增压滞后现象比较轻微）速度，起效范围更宽，同时，不会造成排气气压过高的问题。

    满足排放标准不仅需要提高增压技术，还需要燃油系统、后处理设备乃至缸内燃烧技术上的提高。国内企业已经完全解决了增压器技术提升的困难。可变截面涡轮增压器主要用与国IV柴油机所匹配。它具有保持高速性能不恶化，改善低速扭矩特性和排放性能，减少发动机尾气排放等性能，是环保动力产品。

    四、涡轮增压技术的发展前景
    涡轮增压器以其领先的增压技术，提高汽车性能的同时也改进燃油效率、减少有害排放而著称。随着节能减排的呼声越来越高，相关技术层出不穷。在国内涡轮增压技术发展了多年，已经成为产业化较好的产品之一。

    近几年，涡轮增压器技术基本成熟，成本已经大幅下降。涡轮增压器市场价格较最初的产品价格下降了2/3，随着涡轮增压器产量的增加，增压器特别是汽油机增压器价格还有下降的空间。此外，涡轮增压器的维修成本大幅度降低，一方面因为更换零部件的成本下调，另一方面因为精通涡轮增压器维修的工人数目不断增加，劳动力成本降低。

    涡轮增压器的正常使用寿命基本与汽车发动机寿命相等或者更长。而使消费者产生需要经常更换涡轮增压器的印象，多数是用户使用不当造成的。

    涡轮增压器对发动机其它部件要求较高，特别是空气滤清器和机油滤清器，如果用户不能按照厂家要求定期更换滤清器，将导致颗粒进入增压器，从而引起增压器的损坏。如果消费者能够按照厂家的要求使用，涡轮增压器的寿命完全可以满足消费者的需求。

    从整个市场来看，发动机的涡轮增压器和发动机的小型化，是非常明显的趋势。中国的消费者有后发优势，不会重复别的国家走过的一些弯路。中国的污染非常严重，政府在大力推行低排放的汽车和技术，涡轮增压技术正好符合这个潮流。中国市场很大，竞争很强，竞争会促进技术发展，使之在中国得到更快的渗透。混合动力车会用发动机和电机的配合，这其中的发动机也有采用涡轮增压技术的趋势。

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