TURBO 這一個詞彙相信所有人都會聽過，流行文化中TURBO這個詞相當廣泛被使用，已成為「快」或「加速」的代名詞。TURBO這個詞來自TURBOCHARGER，亦即是應用於內燃機引擎的渦輪增壓器。小編不是專業的汽車工程人員，但亦希望盡能力為大家作一個不專業的簡介，請多多指教。
甚麼是TURBO?
TURBO 渦輪增壓器簡單來說是一個以內燃機運作時產生的廢氣排氣氣流驅動的一個氣泵，籍以增加引擎的進氣量，令引擎馬力輸出提升。由於渦輪增壓器是由引擎運作時必然會產生的排氣氣流驅動，而引擎本身並不需要為增壓器提供動力，可以說是回收了一些本來已流失的力量用作進氣增壓之用，是一個非常有效率的增壓裝置。
渦輪增壓器可大致分為兩個部分，下方圖中下方的就是廢氣部份，廢氣排氣氣流驅動渦輪中的扇葉，為上方生氣部份中的增壓器扇葉提供動力，為引擎注入更大量的生氣從而能夠注入更多燃料，令引擎產生更大的力量。
中冷器 INTERCOOLER
被增壓後的生氣氣溫會提升，由於溫度較低的生氣密度會更高，更有利燃燒，所以生氣經增壓後需進入透過中冷器(INTERCOOLER)進行冷卻。中冷器可透過行車時迎面已來的溫度較低生風為加壓後生氣降溫，令進入引擎的生氣溫度更低，是一個 air to air 的冷卻裝置。
廢氣洩壓閥 WASTE GATE
另一個TURBOCHARGER系統中非常重要的部件就是廢氣洩壓閥(Waste Gate)，Waste Gate 負責控制廢氣進入渦輪的流量上限，藉以控制渦輪中主動扇葉轉動而產生的增壓力負荷上限。多餘的廢氣流量會經由Waste Gate的閥門放出去排氣管。
放氣哇佬 / 進氣洩壓閥 (BLOW OFF VALVE)
另外，TURBO系統的生氣進氣系統中亦有一組洩壓閥，就是我們香港人俗稱的放氣哇佬，正稱為進氣洩壓閥 (Blow off Valve)。對TURBO引擎來說，放氣哇佬是保護引擎及渦輪的一個重要部件。想像一下大家大大腳踏油門的時候，引擎轉速爬升令廢氣大量進入渦輪，而渦輪中的被動扇葉就會不斷地為壓縮生氣進入引擎，如果你突然鬆開油門，節氣門 (蝴蝶掩THROTTLE)就會即時關閉，那些增了壓的生氣就會被突然被阻塞而衝擊蝴蝶掩及渦輪扇葉令它們有機會受損，而放氣哇佬的功能就是為了於這個時候釋放這些生氣壓力，保護引擎部件。放氣哇佬亦是一一些TURBO車車迷朋友很喜歡改裝的零件，就像上圖中這個BLITZ出品的放氣哇佬可將放氣聲浪放大，一鬆開油門就會聽到 chiiiiiiiiiiiiiiii…………..
渦輪遲滯 TURBO LAG
我們必須一提渦輪增壓系統或多或少無可避免的渦輪遲滯 TURBO LAG現象。相比起自然吸氣引擎(Naturally Aspirating Engine)，生氣可直接由空氣濾格經進氣岐管直接進入引擎，TURBO引擎的生氣路要經過渦輪、中冷器及更長管道，在渦輪增壓量具備足夠的廢氣排氣流量提供有效率的增壓力之前，理論上一台TURBO引擎車一般會比一台相同容積相同壓縮比的自然吸氣引擎的油門及動力反應慢一點。在TURBO的有效增壓力切入之前的引擎的遲滯反應我們所講就是TURBO LAG。理論上，愈大的渦輪增壓器能產生愈大的增壓力，而代價就是扇葉的慣性(INERTIA)比較大，TURBO LAG亦會比較嚴重，有效增壓力切入之前和之後的動力落差亦會比較大。
現代的汽車引擎不論是主打性能的跑車或經濟型的代步小車設計皆愈來愈流行採用渦輪增壓，縱使引擎容積細少的引擎配上高效率的TURBO亦能取得相對大的馬力輸出，而汽車工程設計人員亦已經有不少科案針對減少TURBO LAG的方法，設計得宜的TURBO引擎一般遲滯感覺已經很輕微，不影響日常駕駛。
以上只是一個比較簡陋的渦輪增壓器的運作原理簡介，希望不太難明白。
汽車工程師可因應不同動力輸出性能而採用不同設計的渦輪增壓器，以下是三個比較常見的設計。
單渦流 SINGLE SCROLL TURBO
單渦流是最普通最常見亦最簡單的渦輪增壓器，渦輪的廢氣入口只有一個，換言之廢氣氣流只有單一一個流速及角度進入渦輪驅動扇葉。由於設計簡單，進入渦輪前的排氣歧管設計亦可更簡單，成本亦可較便宜，但一般它的增壓範圍 (BOOST RANGE) 一般比較窄，即是增壓器只能在一個比較窄的引擎轉速範圍提供最有效率動力增益。相比起雙渦流增壓器和VGT，單渦流設計理論上會有較明顯的TURBO LAG，但當然汽車工程師亦可以透過機械上的不同設計及配搭令實際的遲滯感覺減輕。
很多傾向為賽道而設計的高性能跑車，追求最大的增壓性能及加速力才是最著重的環節，而且賽道車大多數時間都在引擎轉速較高的區間行駛，很多時都會採用單渦流增壓器。所以大家在市面上見到最大碼的TURBO多數都是單渦流，是為無需妥協低轉時的TURBO LAG，追求最大馬力的引擎而設。
雙渦流 TWIN SCROLL TURBO
雙渦流增壓器設有兩個廢氣注入口進入渦輪，在渦輪內一個渦流道比較窄小用於引擎低轉速時起動扇葉，另一個較闊的渦流道則可於引擎較高轉速時提供足夠的廢氣流量驅動扇葉提升增壓力。
要明白雙渦流增壓器的設計特點，要先明白空氣流速(flow velocity)及流量(flow capacity)的概念。
空氣的流速和流量其實跟水流很相似，假設有兩條等長的水喉，一條出口較窄細，一條出口較闊大:
出口較窄的一條: 流速較高，流量較低
出口較闊的一條: 流量較高，流速較低
應用於TURBO當中，高的廢氣流速有利於起動扇葉令增壓器盡快作出反應，而高的流量則有利於為扇葉提供足夠的驅動力，提供有效率的增壓性能。最理想的方案就是於引擎較低轉速時採用一個比教窄小的渦流道，增加廢氣流速令增壓器的扇葉可盡快起動盡快提供增壓力，而於引擎較高轉速時就應採用一個較闊大的渦流道盡取廢氣流量，令增壓器能輸出最大的增壓力。這就是雙渦流增壓器的設計優勢!
以下是四汽缸引擎配合雙渦流增壓器的一個普遍的設計方案。
四汽缸內燃機引擎的標準四個衝程(STROKE) 運動為吸氣 (INTAKE)、壓縮 (COMPRESSION)、燃爆 (POWER)、排氣 (EXHAUST)，汽缸的燃爆次序一般為1、3、4、2 如下圖所示。
當燃爆衝程(POWER STROKE) 完成之後就是排氣衝程 (EXHAUST STROKE)，引擎將廢氣排出汽缸外，而渦輪增壓器則利用排氣氣流驅動。由於四個汽缸有四個不同的排氣衝程時間，所以會有四個時間上稍為不同的排氣脈衝 (EXHAUST PULSE)。
由於雙渦流渦輪增壓器有兩個廢氣入口，設計上可以將四個汽缸的的四條獨立排氣歧管(EXHAUST MANIFOLD) 分別注入增壓器的兩個廢氣入口。獨立排氣歧管另一個好處就是可避免排氣脈衝互相干擾。
A: 增壓器較細的廢氣入口，B. 增壓器較大的廢氣入口
如上圖所示，1號和4號汽缸引入較細小的渦輪入口 A，有利於增加排氣流速 (VELOCITY)，令引擎低轉速時TURBO仍可有較快的反應藉以減低TURBO LAG，而2號和3號汽缸增引入另一個較大的渦輪入口 B，提供較大的排氣流量(CAPACITY)，有利於引擎高轉時為增壓器提供足夠的力量藉以提供較大的增壓力。
相比起單渦流，雙渦流增壓器的整體效果就是理論上TURBO LAG比較輕微，而BOOST RANGE則可以比較廣闊，引擎於較低的轉速已能獲得較有效率的增壓力。
另外，由於雙渦流增壓器的設計需要照顧低轉及高轉時採用同一組主動扇葉(TURBINE)，所以增壓器的體積是需要妥協，不能無限盡地增大。增壓器的體積愈大雖然增壓力亦可愈大，但大TURBO需配合體積較大的主動扇葉，其慣性亦會更大不利引擎低轉速時驅動，那就無法充分利用雙渦流設計的好處。所以如果是要追求最大的馬力輸出，單一一隻雙渦流增壓器未必是最好的方案。
可變幾何渦輪 VARIABLE GEOMETRY TURBO (VGT)
於文中較早的時間我們提及廢氣的流速及流量的概念，而雙渦流設計就是一個比雙渦流設計較有效利用氣流的方案，而VGT就是將引擎低轉時增加廢氣流速、隨著引擎轉速提升時增加流量的實時調較方案。
VGT的渦輪內有一組圍著主動扇葉的可變幾何角度的葉片(nozzle vanes)，葉片的開合運動由一組電磁閥(solenoid) 或電摩打 (electric motor) 控制以如下圖所示:
當引擎轉速低的時候，葉片會縮窄角度令進氣開口變窄，有利增加廢氣流速有利渦輪扇葉起動，令增壓器更快有反應。
於引擎轉速高的時候，葉片會開放更大的角度盡取廢氣流量，增加TURBO的增壓力。
VGT 的最大優點就是可變幾何角度的葉片可跟隨引擎轉速調控廢氣流速及流量，令TURBO LAG更少，BOOST RANGE 更廣闊。當然，VGT的精密設計令制作成本比較單渦流及雙渦流設計更昂貴，而且跟雙渦流增壓器一樣需要以一組主動扇葉照顧引擎全段轉速，體積上也是需要妥協，所以單一一隻VGT亦通常不會是追求引擎最大馬力的科案。
雙渦輪增壓簡介 (TWIN TURBO)
雙渦輪增壓 (TWIN TURBO) 故名思義就是具有兩個渦輪增壓器的引擎設計。
比較普遍應用於汽車引擎的設計佈局有雙平行式 (TWIN PARALLEL)及 雙序進式 (TWIN SEQUENTIAL) 及 雙式增壓 (TWIN CHARGE)。
雙平行式 TWIN PARALLEL
於本文較早前提及，大TURBO增壓力大，但慣性亦會更大令TURBO LAG更明顯。
雙平行式增壓採用兩隻體積相同的增壓器同時運行，採用雙平行式的好處是可利用兩隻體積適中、慣性較小的TURBO，令引擎於較低轉速時有較敏捷的增壓反應，TURBO LAG較小而又能提供足夠的增壓力。雖然雙平行式增壓具有兩隻TURBO，但由於它們都是平行式運作，其增壓特性其實與單TURBO比較接近，理論上增壓範圍不如TWIN SEQUENTIAL及TWIN CHARGE設計廣闊。
大家都相當熟悉的GTR32、R33、R34的 RB26DETT 就是一台2.6公升直六雙平行式渦輪增壓引擎，以每三個汽缸一組驅動兩隻渦輪增壓器。下圖為直六雙平行式增壓引擎佈局。
另外雙平行式非常適用於V型及BOXER水平對向引擎，由於V及BOXER皆有分左右兩側汽缸列 (ENGINE BANK)，可以每側各推動一隻增壓器。
雙序進式 TWIN SEQUENTIAL
雙序進式TWIN SEQUENTIAL跟雙平行式不一樣的地方就是兩隻TURBO不是同一時間啟動，而是先有第一隻慣性較低的TURBO於引擎轉速較低的區間率先介入，令引擎可盡快獲得到增壓而減少低轉的增壓遲滯，而當引擎到了較高的轉速時另一隻TURBO亦會介入，為引擎提供更大的增壓力。整體效果就是TURBO LAG更少，而且BOOST RANGE則更廣闊，與雙渦流增壓器有異曲同功之效。但兩者比較之下，單一隻雙渦流增壓器需要於引擎全段高低轉速只採用一組扇葉，設計上難免有一點妥協。雙序進式則可採用兩隻獨立TURBO於引擎不同的轉速區間，兩隻TURBO的體積及增壓性能亦可更自由地選擇，設計上可以更靈活有彈性。
上圖是TOYOTA SUPRA A80 的 2JZ-GTE 雙序進式渦輪增壓引擎的佈局，由日本日立HITACHI公司與TOYOTA共同開發，第一隻TURBO於大概1800rpm介入為引擎低轉速區間提供增壓力，此時廢氣管道中的閥門系統亦會稍稍張開為第二隻TURBO提供一點驅動力轉動扇葉進行所謂的PRE-BOOST，當引擎轉速到達4000rpm左右，廢氣管道中的閥門會全面張開為第二隻TURBO提供最大的廢氣流量令其產生最大的增壓力，於此時，兩隻TURBO會同時全速運作。
雙序進式渦輪增壓聽起來是一個非常理想的方案，但他的最大缺點就是系統比較複雜而且制作成本高昂，由於結構複雜維修方面亦可能需要更多時間作診斷，零件亦相當繁多，令整體保養成本有機會有昂貴一點。
雙式增壓 TWIN CHARGE
雙式增壓 TWIN CHARGE 就是增壓系統中同時採用以引擎曲軸動力驅動的機械增壓器(SUPERCHARGER) 與及以廢氣驅動的渦輪增壓器 (TURBOCHARGER)。由於SUPERCHARGER由引擎曲軸帶動，自引擎開動的一刻已能產生增壓力，無需依賴廢氣氣流驅動，原理上是沒有增壓遲滯(TURBO LAG)，於雙式增壓系統中SUPERCHARGER一般會負責為引擎於較低的轉速區間提供無遲滯的增壓力，而另一隻TURBOCHARGER則於引擎轉速較高的區間以廢氣驅動，進一步提供更大的增壓力。
上圖為VOLKSWAGAN 的TSI 雙式增壓系統圖，SUPERCHARGER 與 TURBOCHARGER 為序進式佈局，於引擎低rpm的區間SUPERCHARGER會為引擎提供增壓力，於中轉速rpm時引擎開始產生足夠的廢氣流量驅動TURBOCHARGER提供部分增壓力，此時兩組增壓器會同時運作，而於較高rpm的區間，引擎曲軸就會停止為SUPERCHARGER提供動力，而於此時引擎產生夠大的廢氣流量全力驅動TURBOCHARGER就會為引擎繼續提供最大的增壓力。
跟採用兩隻TURBO的雙序進式渦輪增壓TWIN SEQUENTIAL比較，雙式增壓TWIN CHARGE可於引擎低轉速時完全消除TURBO LAG，而同時於引擎高轉速時提供強大的增壓力，是一套可以最大程度減少整體增壓遲滯而又同時具有廣闊BOOST RANGE的系統，理論上應該是最理想的增壓設計。
雙式增壓TWIN CHARGE系統需要控制兩組不同的增壓器於不同的引擎轉速的介入，需要比較先進的電控組件及較複雜的氣道系統結構，最大缺點就是制作成本理論上會比其他系統更昂貴。
最後，小編亦有一個關於TWIN CHARGE的問題，概然雙式增壓系統理論上效果是如此理想，而VW有本事可將這奪理論上昂貴而複雜的增壓系統用於其消費級產品，為何其他車廠沒有採用這套系統，令其更廣泛被用?
各渦輪增壓系統的成本效益比較
