双涡轮增压技术在大众、宝马、奔驰、通用等公司生产的汽油发动机上均有所采用。将双涡轮增压技术与GDI技术结合起来，构成了TSI发动机，TSI发动机将具有高压、直喷、增压、精密等特点的发动机的技术融合为一体，使汽油机具有小巧、宁静、高效、节能、大转矩和环保等优点。
1.双增压系统的组成
TSI的增压系统（以下称系统）采用两级串联增压方式。其独特之处在于系统的第一级采用了罗茨式机械增压器（一级增压器）。第二级为废气涡轮增压（二级增压器），如图5-32所示，系统的气路也由两级组成，即第一级的进气管、进气转换阀、罗茨式机械增压器、增压进气管1、连接管1和第二级的涡轮增压器、增压进气管2、连接管2、电子节气门体及进气转换阀由系统自动控制以调整空气在气路系统的方向和流量，以便使系统的增压压力与发动机工况相匹配。
图5-31 增压压力管固定
图5-32 TSI增压系统
2.罗茨式机械增压器的驱动形式
罗茨式机械增压器由曲轴带轮经两级锲形传动带驱动，如图5-33所示。第一级传动带同时驱动空调压缩机、发电机和电磁离合器主动轮，为防止传动带松弛打滑，保证有效地传递动力，由张紧器和张紧轮保持传动带适度的张紧度。第二级传动带专门用来驱动机械增压器，也设有张紧器和张紧轮，电磁离合器的从动轮作为第二级传动带的主动轮。电磁离合器的接合和分离完全由电子控制，以便适应增压系统的增压压力和发动机的工况。罗茨式机械增压器的结构如图5-34所示。
3.增压系统的工作原理
增压系统的总体布置和气路如图5-35所示。罗茨式机械增压器直接由发动机通过传动带驱动，提高了发动机在低转速时的进气压力。瞬态响应快，提高了低速转矩特性。与普通机械增压器不同的是，罗茨式增压器并不是被发动机驱动不停地工作，而是由电控系统通过电磁离合器切换实现动力传递的接合和分离。当发动机在高转速范围时，由于废气能量高，涡轮增压器发挥作用，因此，机械增压器和涡轮增压器的工作被电控系统自动转换，控制进气转换阀确保了不同工况点的空气通道的转换，当废气涡轮增压器单独工作时，进气转换阀完全开启，进气流不经过机械增压器，直接供给涡轮增压器空气，空气被增压后经过中冷器后进入节气门。对于这种两级串联布置形式的双增压器系统，最大的挑战是避免压气机出现喘振或阻塞，并要把两个串联的增压器的工作与发动机工况达到最佳的匹配，因为当增压压力增大时需要更加优化以达成大转矩输出特性。而这必须在整个工况范围内得到整合和优化，以实现发动机高性能和高效率的工作。
图5-33 罗茨式机械增压器的动力传动(www.xing528.com)
图5-34 机械增压结构
图5-35 增压系统的总体布置和气路
4.进气道的转换
为保证机械增压器和涡轮增压器协调工作并与发动机工况相匹配，对进气道的转换是必要的。在低转速区域，进气转换阀完全关闭，所以空气都进入机械增压器，增压后送往涡轮增压器压气机的输入端，这时虽然它的涡轮转速较低。但它的压气机输出端仍然保持了较高的输出压力。因而消除了普通涡轮增压器在低转速时的“迟滞”现象，也保证了发动机在低转速获得大转矩。此时，机械增压器工作在持续工况，如图5-36a所示。
当发动机处于中等转速时，因废气能量增加，涡轮增压器的增压能力增强，为避免负荷过大，必须调低机械增压器的增压比，此时进气转换阀部分开启，机械增压器的高压空气经阀体回流到机械增压器的低压端（入口处），因而降低了输往涡轮增压器的输入压力。通过调整进气转换阀的开度，可以维持两级增压后的正常压力，同时也降低了一级增压器的热负荷。机械增压器工作在过渡工况，如图5-36b所示。
当发动机转速继续升高，废气能量继续增大，涡轮增压器的增压比也增大。若达到满足系统需要的增压压力时，已经不需要机械增压器参与增压，此时进气转换阀被完全开启，驱动机械增压器的电磁离合器电路被切断，机械增压器停止工作，涡轮增压器单独工作，如图5-36c所示。此后，若发动机转速仍继续升高，为避免系统增压压力过高损坏涡轮增压器，旁通阀开启，降低涡轮转速，使系统保持正常的增压压力。为避免发动机在高转速时突然关闭节气门导致压气机的背压过高，电控的超速循环空气阀打开，把压缩空气引回压气机的进气口，从而避免增压器转速过多地降低。
图5-36 增压系统进气道转换原理图
a）机械增压器持续工作 b）机械增压器工作在过渡工况区 c）涡轮增压器单独工作
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