宝马轿车N20发动机采用了TwinScroll（带有双涡管涡轮壳体）技术的废气涡轮增压器，该废气涡轮增压器在涡轮入口处有两个独立通道，可将两组气缸的废气分别引至涡轮叶片处，更高效地利用脉冲增压效果，提高发动机功率，双涡管废气涡轮增压器在发动机进排气系统中的布置如图1所示。

1双涡管废气涡轮增压系统的结构分析
1.1废气涡轮增压器的结构
    宝马轿车N20发动机的双涡管废气涡轮增压器采用带有电动循环空气减压阀和真空控制废气旁通阀的结构，具体组成如图2所示。

1.2四合二式排气支管
    宝马轿车N20发动机的排气支管结构采用无间隙设计并与废气涡轮增压器焊接在一起。N20发动机针对Twin-Scroll（双涡流）废气涡轮增压器特殊功能采用四合二式排气支管。因此第1缸和第4缸、第2缸和第3缸的排气通道分别集成在一个通道内，如图3所示。

2双涡管废气涡轮增压器工作原理
2.1定压增压与脉冲增压
通过废气涡轮增压器实现发动机增压有两种工作原理，即定压增压和脉冲增压。

2.1.1定压增压
    定压增压是指涡轮前的压力几乎恒定不变。用于驱动废气涡轮增压器的能量通过涡轮前后的压力差获得。定压涡轮增压系统是把内燃机所有气缸的排气收集到一个体积足够大的排气管内，然后再引入涡轮。尽管各气缸是交替排气的，但是由于排气管的稳压作用，涡轮入口处的压力基本不变，故称为定压增压系统。

2.1.2脉冲增压
    脉冲增压是指所有气缸的排气管直接连接到废气涡轮上。由于取消了排气总管，气缸排出的废气能直接到达涡轮，因此涡轮得到的废气压力是有脉动的，但反应比定压增压要灵敏。

    由发动机原理可知，在低增压时，采用脉冲增压是较为有利的；高增压时，选用定压增压系统。车用发动机均选用脉冲增压系统，这是因为车用发动机大部分时间都在部分负荷下工作，对加速性能和转矩特性要求较高的缘故。

2.2单缸发动机脉冲增压分析
    在单缸发动机上，曲轴每旋转两圈完成一个排气循环。因此从理论上来说，每720°曲轴转角中有180°用于排气。图4以非常简化的方式展示了单缸发动机废气涡轮增压器前排气通道的压力情况。

    如图4所示，曲轴每旋转720°曲轴转角就会产生一个作用在涡轮上的压力波。A-B为气缸排气冲程，此时废气通道压力逐渐上升至最高压力；B-C为气缸进气冲程，此时废气通道压力逐渐降低至最低压力；C-D为压缩冲程，此时进、排气门都关闭，因此废气通道压力不变；D-A为做功冲程，此时废气通道压力也不变。此压力脉冲可使涡轮加速。

23 4缸发动机单涡管脉冲增压分析
    图5展示了4缸发动机单涡管废气涡轮增压器前废气通道压力情况。

    由于点火顺序为1-3-4-2，当气缸1进气结束时，气缸4开始排气，因此废气通道压力如图5中曲线所示，其压力脉冲一直连续不断。由于曲轴旋转两圈后所有气缸均完成了各自的排气循环，因此在720°曲轴转角内产生了4个压力波。点火间隔每隔180°曲轴转角均匀分配。在此过程中压力波在单涡管相互叠加，在涡轮前形成了如图6所示的叠加压力。叠加作用会使最小压力与最大压力差值明显减小。因此压力波作用在涡轮上的脉冲能量也随之减小，进而导致废气涡轮增压器内的脉冲增压减少。

2.4  TwinScroll废气涡轮增压器脉冲增压分析
    在4缸发动机上可通过TwinScroll废气涡轮增压器来防止出现图6所示的脉冲增压减少的情况。在宝马N20发动机中，第1缸、第4缸共用一根排气管，第2缸、第3缸共用另一根排气管，当第1缸开始排气后，排气管内的压力能够迅速升高到接近缸内气体压力，在第1缸排气过程中，同一排气管内第4缸的排气门未打开，第3缸排气门虽然打开但废气是进入另一排气管中，对第1缸废气不产生排气压力波的干扰。一个通道的排气循环间隔360°曲轴转角，等到同一排气管内相邻发火间隔的第4缸开始排气时，第1缸排气门已经关闭，第4缸的排气压力波不会影响第1缸的排气过程，如图7（a）所示。随着第4缸排气的进行，管内的压力又迅速升高，而后又降低，于是形成了排气管内的压力周期性脉动，第1缸、第4缸废气压力波叠加后的波形如图7（b）所示，在叠加情况下产生的压力差和单缸发动机一样，没有变小，但频率变高了，而第2缸、第3缸共用的排气管内的叠加波形也是如图7中的下图所示，压力差没有变小，而频率变大，因此可以极大地降低涡轮迟滞效应，并且在低转速下就获得高转矩。

3总结
    综上所述，普通的废气涡轮增压器采用一个涡管，在低转速下排出的废气尤其容易发生互相抵消的作用。而宝马轿车N20发动机的双涡管分别与第1缸、第4缸和第2缸、第3缸连通，因为奇数和偶数气缸不会同时排出废气，因此就避免了抵消作用。同时两个涡管可以分别传导奇数和偶数气缸的气体到涡轮中。因此可以极大地降低涡轮迟滞效应，并且在低转速下就获得高转矩，加快提速，即使在低转速的时候也能发挥出比一般涡轮更大的动力。