压力下的产物

材料，成功的将它移入最强劲的911车型中。根据鲍尔教授的观点，优化增压器本身也可以存在巨大的可能来提高发动机性能，比如优化涡轮叶片的材质。此外，还可以适度调整涡轮外壳的厚度来减重并提高散热性能。一股情况下，涡轮增压器外壳采用的是镍基合金。最新是应用展现更好温度特性的钛矾石，强度不变，厚度减少一半。其他的措施还有通过优化轴承或采用滚动轴承的方法来降低摩擦损失。

911 Turbo S 同样存在着改进的可能性，因为它的直喷发动机的反应并不是毫无延迟。它和直接竞争对手相比还是显得过于随性了。它的气势仍然保持在传说级：在2100转才全力输出700牛·米并保持到4250转。通过超增压手段将增压值从1.05巴提升到了1.2巴，可以在很短时间额外获得50牛·米扭矩。此外，它也是涡轮增压消音的很好例子。传统的水平对置发动机在增压过程中，声音变化会显得模糊而无辨识性，不像自然吸气发动机可以通过音调来判断转速。声音设计师是困难的，像M4那种特别随便的声音确实会让耳朵感到哀伤。士学是涡轮增压法拉利从208 GTB尸以来第一个最真正的亮点。而且现在加利福尼亚T的3.9升涡轮增压发动机能在1.3巴的增压压力下压榨出560马力。优秀的特性曲线同样会排在现今动力前十的发动机。但是它并没有按照当今正在流行的趋势发展。很多厂商最近在8缸发动机的内侧壁上进行了强化，意味着：增压器被捆绑在汽缸列之间的V槽内。科赫：“把增压器装在V8发动机内侧的设计在装车方面具有更好的可控性，因为它更加紧凑。然而在温度管理方面就有更高的要求。涡轮增压器和排气管的热量是非常高的，所有的部件都位于最狭窄的空间，在这里没有很大的空气气流将热量带走。因而人们需要采取很多措施来进行散热。比如人们要确保让电子扇的功率更大。”这种模式的优势在于人们可以缩短排气歧管和涡轮增压器之间的气体流动时间，这样可以提升汽缸的充气效率。

法拉利将增压器布局在V型缸体两侧，这种设计同样需要考虑热量问题，因为曲轴就在它的旁边。然而法拉利已经找到合适的解决方案。更令人印象深刻的肯定是曲柄呈180度平面曲轴，它属于高转速发动机遗产之一，因为这种设计能够让同一列的两个汽缸同时点火并降低旋转质量，这也造就了它极快的油门反应。最终的结果：法拉利-V8发动机以及听起来比目前其他所有的双涡轮增压V8发动机都更加冲动。

三气门对于S65的V12发动机来说是一个历史遗迹，但它却给人带来深刻的印象，可谁知道这个排量在今天还能起到什么代表性的作用？因为相比较现在大幅减排的发动机来说，它用6升排量已经缓冲了增压器带来的扭矩增长。直到它完全释放1.5巴增压压力，人们也只是觉得动力没那么强劲而已，没有想象中剧烈的爆发。

因为这是一个缓慢的扭矩增长过程，表现符合其高端的风俗，另外一方面也随着转速的提高持续的增加，但人们必须要将其势力限制在脚下才行。1200牛·米对于12汽缸的涡轮增压发动机来说轻而易举，但是对于动力总成的其它部件来说太多了，变速箱和后轮的负担太重了——所以人们将其扭矩电子限定在了1000牛·米。此外，增压的帮手也不甚理想一一缺乏直喷。这根据科赫教授的观点来说，直喷是实现增压科技的决定性一环。科赫教授解释原因在于：“当人们采用增压的时候，发动机内部会反应迟钝一一温度变得更热，会造成发动机爆震的倾向，燃烧不可控制。通过直喷，燃料直接喷入到燃烧室中，汽油在汽缸中升华而吸热，降低了汽缸温度，发动机工作更加稳定。奔驰S65的M275是通过进气歧管喷射，与这种直喷的冷却效果相差甚远。”

总体来说，这台发动机是现今的一个另类，因为它的12汽缸在今天只是唯一性和威望的作用。“在运动型发动机领域，人们现在已经不需要高于8汽缸的发动机，因为8缸足以输出700马力了。

M550d的有着真正M车型的性能，这台柴油机在宝马2012年开始使用了三涡轮增压器。发动机以3.0升N57为基础打造，在此塑造下可以输出381马力。高达127马力的升功率，对于一台柴油发动机来说是极致表现了。

增压单元有两个较小的增压器和一个大增压器，每个小增压器都配有可变涡轮几何结构，它们的任务是启动快，转速高；另一个较大的涡轮增压器能带来更大的空气流量。三个增压器顺序工作，每个根据不同的转速来激活。在低转速区间，一个小增压器先进入工作，它的主要任务是快速建立压力，保证灵敏的油门反应。从1500转开始，尾气将会引入到较大增压器中。这一大一小两个增压器可以确保最大的扭矩输出，并且将其一直保证到3000转。从稍稍往前的2700转开始，第二个小增压器被打开。它的快速介入可以迅速提升发动机的功率，并协助大增压器共同运作，并一直工作到5400转的尽头。

复杂交错的进排气管路要求把新鲜空气和排气流进行精密控制，除此之外三个增压器还需要借助一个巨大的中冷器来帮助，它可以把压缩后的空气降温，仅仅是这种作用也利于功率的提升。科赫教授评价道，“宝马的工作人员不仅仅让增压提升到了顶点，还将伴随的控制概念也发挥到了极致。”当然人们也不得不关注它的重量，“因为不仅要计算涡轮增压器的重量，还得必须考虑到超大号中冷器的重量。”不过积极的是，这种高增压的高昂成本也与它的工作效果成正比。不管是在低转速区间还是高转速区间，这台3.0升柴油发动机都保持着积极的工作态度。动力展开均匀且敦实，自身相对轻的“哒哒”声在柴油发动机中也属于吸引人的那种。耐久性问题上，结合了三涡轮增压也再次成为焦点。就两位专家而言并没有持批评态度，即便是增压器的磨损情况，根据我们运动车型长期测试的结果，和这个增压的模式并没有直接的关系。

对于这样一个高增压的涡轮增压柴油机来说，目前比较大的要求就是满足从9月1日开始实行的欧6排放标准。根据科赫教授的观点，实现这种要求的前提条件是尾气的再循环：“尾气的一部分，最多可达约40%，冷却后被导入发动机的进气系统，这必须要结合到涡轮增压系统中。这个主题纯粹是为了推动排放，最主要的是为了减少氮氧化物的排放，这是目前所有人都关心的议题。”冷却的尾气包括氮气、水和二氧化碳，将它们引入发动机中，可以帮助降低燃烧室的温度，提升工作效率。从欧6标准开始实行后，这个举措对于增压的柴油发动机来说就是必不可少的。

正是在柴油发动机方面，增压科技的研发取得了巨大的成功。鲍尔教授证实说道：“宝马的三涡轮增压会在近期升级为4涡轮增压系统”，而奥迪也将会在近期推出电动与传统增压器的三增压TDI的量产化方案，其间也会将这项技术推广到汽油发动机上。

作为试验品RS5 TDI的增压系统由两个不同大小的废气涡轮增压器和一个革新的电动增压器构成。这个电机取代了一个涡轮增压器，其压气机可在约250毫秒内加速到最大转速，可以直接或者间接的作用到发动机曲线上。一方面，它电动的压缩过程将反应延迟降低到了250毫秒。另一方面，它也能够让两个废气涡轮增压器持续停留在更高的转速区间变为可能。

现实中的表现很积极。脚下动作和转速反映之间只是一眨眼的功夫，扭矩剧烈上升：在1250转已经达到750牛·米的最大扭矩，4200转时V6发动机可输出385马力，这种驱动态势一直要到5500转才会停止，这个极限转速在普通柴油机上是不可能的。

总体感觉上来说，动力的表达非常像宝马的3涡轮增压，不过相比之下宝马的3涡轮增压器表现得更小儿科一些，就增压压力来看奥迪用2.4巴力压宝马的2.25巴。而中等转速下的扭矩表现，宝马也不会像奥迪TDI这样令人印象深刻。

两种不同的高科技柴油机增压模式也存在重合的部分，就工作节奏以及控制的方式方法来说，科赫教授表示，“三个增压器均采用并联方式。”奥迪TDI的涡轮增压器和电动增压器此外也可以分开控制。从调校的角度来说就会有更高的可变性，因而产生额外的高扭转速区间。达到这个目的的成本也非常昂贵。因为它还需要另外一个要素：电。普通的12伏汽车电源并不能为它提供充足的功率，必须增加第二个48伏的额外供电系统才能保证电动增压器的高效工作。

这再一次作用到了车身重量上及汽车的成本构成上。这两点原因可以解释为什么这套“电+涡轮系统”首先要使用在高端车上的原因。其开端将从2016年年初投放市场的Q7开始。

让我们简而言之吧，因为这不可能是不痛不痒的批判：或早或晚，这台机械增压器终将会走向陌路。即使是今天，它也是个异类：通用用它向上拓宽产品系列，比如用在考维特206上，奥迪则仍然用它搭配一台3.0升V6发动机。而捷豹则把它搭载在所有6缸和8缸汽油机上——但是新研发的2.0升涡轮增压汽油机却是第一次尝试摆脱它。

它的问题是根本性的：相比从排气流中汲取驱动能量并将废物再利用的涡轮增压器来说，机械增压器是从曲轴来截取能量。简而言之：它是一个寄生虫，消耗掉自身一部分功率，并降低效率。根据科赫教授的观点，这台机械增压器根据不同的调校模式，最高需要50马力的功率。所以即使是XJ R5.0升8汽缸带来的550马力看样子也承受不了如此大的消耗。

为什么捷豹仍然依托这种走下坡路的科技呢？有两点推测：一是这种应用的简单性。鲍尔教授解释说，涡轮增压器设置中必须将所有环节联系到一处，那是很高的关联度。机械增压的植入并非那么复杂。”从此可以预见的是相比较涡轮增压发动机唯一真正的优势，即更好的油门响应。通过连接到曲轴机构上，扭矩的输出及减少迟滞都能因此获益，这样最终实现一个无比直接并且更雄厚的扭矩输出。即使是这样也有局限性：因为随着发动机转速的提高，压缩机的转速也会增加，所以效果总是随着转动比例而发生变化。

大众汽车所谓的双增压（Twincharger）已经引入有6年的时间了。期间，大众汽车集团的很多运动型小车都应用了这套系统，不过现在也大范围的从规划中撤出。

原则在于：组合式增压，由一个用排气驱动的涡轮增压器和一个机械增压器构成，这样一个组件必须为另外一个组件的结构上劣势做出补偿。具体是：在2000转/分钟以下的低转速区间，涡轮增压器必须要克服转矩的时候，机械增压器完成了增压。接着向上到3500转/分钟时，涡轮增压开始最大程度压榨，而机械增压器开始脱开。期间两台增压器是合力工作。这个工作节奏的巨大优势在于两个增器各自在自己最佳工作转速区间内工作。这个想法再次被应用到了奥迪TDI上面。鲍尔教授表示：“相对更大的涡轮增压器，相对更大的压力，并且之前的涡轮迟滞需要由电动增压器填充。大众汽车的编排工序非常好，不管是从主观上还是从名义上：一个1.4升4缸发动机有着超过133马力/升的升功率。但这种模式失败的原因，鲍尔教授给出了最简单的答案：它的研发和制造成本都过于高昂。跟随它的脚步，今天大众产生了一个强劲和更加简单的192马力1.8升单增压发动机。

再多的热情也无法替代专业知识。我们Sport Auto的工作人员都是热情的运动车型粉丝，我们能够开车和拆车，我们当然也知道很多关于驾驶技术的知识。但是对其它专业的专家所了解的知识，我们终于从这次运动车型增压模式比较后有了更深的认识。

热力涡轮机研究院的负责人汉斯·约尔格·鲍尔教授以及活塞机械研究院托马斯·科赫教授，两者都在卡尔斯鲁厄技术协会（KIT）工作、研究、游走于所有增压科技模式的专家。他们了解汽车，他们了解发动机，他们了解研发的趋势，以及最新趋势。他们了解材料，了解冷却模式，他们当然也了解法律框架条款，除此之外还了解当今的发动机组件以及性能等等。

有一点是明确的：没有好的专家就没有好的科技故事。斯图加特和卡尔斯鲁厄距离上的接近使得这次“短路”更加容易。在卡尔斯鲁尔拜访期间，我们也明白了，周遭有那么多大学时可以额外获得学习的机会机会：卡尔斯鲁厄技术协会作为巴登 符腾堡州的科技大学以及亥姆霍兹联合会的国家实验中心是世界范围研究领域的重量级选手：25000个学生、9500个工作人员，其中包含350个专家以及每年约8.5亿欧元的年度预算。

卡尔斯鲁厄技术协会在2009年由卡尔斯鲁厄大学和卡尔斯鲁厄研发中心合并而成。在机械制造领域由今天我们这个技术选题的两位专家所主导。