双涡轮增压发动机就是发动机前安装了两个涡轮增压器。由于是利用发动机排出的废气作为动力来推动涡轮室内的涡轮（位于排气道内），涡轮又带动同轴的叶轮，叶轮就压缩由空气滤清器管道送来的新鲜空气，再送入气缸。当发动机转速加快时，废气排出速度与涡轮转速也同步加快，空气压缩程度就得以加大，发动机的进气量就相应地得到增加。每个涡轮增压器的可增加的压力和压气机可承受的压力有限，所以有些多缸发动机采用两个涡轮增压器。
如宝马的6缸双涡轮增压发动机，每个涡轮增压器对三个气缸输入压缩空气。但现在宝马的双涡轮增压器逐渐被一种名为Twin Power Turbo所代替，增压器的主动叶片虽然仍为两个，但增压器的被动叶片式公用的一个。
标志607 2.2升HDI柴油发动机也采用了双涡轮增压技术，4个气缸加装了两个内径一样序列式双平行涡轮增器，发动机转速较低时只有一个涡轮增压器两个气缸工作，发动机负荷较大时，另外一个涡轮增压器两个气缸才被激活，发动机才全部投入工作。
双涡轮拥有较低的惯量和较小的体积，有助于减少反应时间并且提高节气门的反应能力。
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