水在很多方面对汽车发动机都极为有益。但它也可能在瞬间严重损坏汽车发动机。如果发动机吸入水，后果不堪设想，除非你驾驶着 2016 款宝马M4 GTS，将发动机开到一半转速，并将车门踩到底。在这种情况下，这款 2016 年推出的限量版跑车的发动机就会启动它的主要“派对”绝招：一组水喷射器，看似自杀式地将水喷入进气道。这不仅不会损坏发动机，实际上还有助于降低重要部件的压力，并使发动机在此过程中产生更大的马力。宝马车迷和发动机爱好者一定会喜欢这项奇妙的科学技术。请继续阅读。
强制进气既是解决方案，也是问题，因为压缩空气会使其升温
提高发动机功率的常用方法是通过加装涡轮增压器或机械增压器来强制输送压缩空气。这只是两种不同类型的空气压缩机，但作用却完全相同。空气压缩机启动时，会快速给发动机的进气道和燃烧室加压。相比于充满大气压的普通空气，燃烧室内的压缩空气会使其含有更多的氧气。氧气越多，燃烧的燃料就越多，从而产生更大的动力。
有了压缩空气的帮助，小型发动机无需增加气缸数或排量即可燃烧更多燃料。正因如此，涡轮增压和机械增压发动机（本质上是带有空气压缩机的发动机）的性能才能与体积更大、气缸数更多、排量更大的发动机相媲美。顺便提一下，我们将压缩空气称为增压、增压或增压增压。
发动机非常挑剔，用压缩空气（增压）强制供气至少有一个重大挑战：压缩空气会使空气变得非常非常热，而非常热的空气是发动机性能的大敌。因此，无论是指一个或多个涡轮增压器还是增压器，空气都可以在环境温度下进入压缩机，并以压缩形式作为增压充气离开，温度比环境温度高三位数。这是一个问题，因为气缸内的温度越高，发动机就越需要采取步骤来降低性能并使其保持在无损运行参数范围内。简而言之，增压发动机需要来自压缩机的高压空气充气，而不是随之而来的热量。
解决方案是增压冷却器（又称中冷器、后冷器或热交换器）
为了保持冷却和强劲动力，压缩机压缩后的空气在进入燃烧室之前需要完成一项快速的辅助任务。这项辅助任务的目标是什么？尽可能多地释放压缩过程中产生的热量，使压缩后的空气温度尽可能接近环境温度。实现这一目标主要有两种方法，如下所述。
空对空中冷器（用冷空气冷却热增压）
目的地？中冷器。有时也被称为后冷却器、增压冷却器、增压空气冷却器或热交换器，这个部件并不太复杂，您可以随意命名。它的工作原理类似于汽车的散热器，但流经紧密通道的是热的压缩空气，而不是发动机冷却液。较冷的外部空气冲过这些通道，带走压缩空气获得的大部分多余热量。两股气流实际上从未混合。
通常，中冷器安装在车辆的前保险杠内，但大多数斯巴鲁车型（例如WRX）将其安装在引擎盖的进气口下方。这种类型的中冷器利用冷空气来降低温度更高的压缩空气，因此通常被称为空对空中冷器。即使在非常炎热的天气里，中冷器仍然很有用，因为周围的空气温度仍然远低于增压空气的温度，因此冷却效果依然存在。
空气-液体（或空气-水）中冷器
一种性能更高的替代方案是液-空增压冷却装置。液体冷却剂可以比空气更有效地吸收热交换器中热空气的热量。使用恒定流动的冷液体（而不是空气）冷却热增压器可以在更小的空间内实现更多的增压冷却，从而实现性能更高、更紧凑的解决方案。通常，我们在高增压和高负荷应用中看到空-液中冷，例如现代热 V 型 V8 发动机和双涡轮增压高性能轿车，如英菲尼迪Q50。不过，这种方法至少可以追溯到 80 年代。最近，2002 年的增压梅赛德斯 E 55 AMG运行了一个增压器，该增压器将增压直接喷射到连接到其自己的风扇、远程散热器和专用冷却液供应的集成液体冷却器中，就像高端游戏 PC 中的液体冷却装置一样。
这是高性能液-气装置有效性的一个例子
通用汽车在其增压 V8 和双涡轮增压 V6 发动机中广泛使用液对空冷却技术，并一直沿用至今。为了说明现代液对空装置能从增压进气中带走多少热量，我们可以看看制造商提供的凯迪拉克ATS-V双涡轮增压 LF3 V6数据。专利的空对液装置在增压进气离开压缩机后立即对其进行冷却，可使进气温度降低 130 华氏度以上，冷却效率超过 80%。这意味着它可以将热的压缩空气冷却回环境温度的 20% 以内。通过一些基本的数学计算，空气可能以 80 华氏度进入进气系统，以大约 225 华氏度离开压缩机，并以大约 96 华氏度离开水对空中冷器后进入燃烧室。这只比环境温度略高一点。
但是如果我们能够让事情进一步冷却下来呢？
2016款M4 GTS 再添新成员：水喷射系统
假设我们想进一步降低增压温度，但又不想使用其他热交换器系统。记住，空气越冷，我们就能输出更大的动力。这正是宝马 M4 GTS 的优势所在。
得益于安装在后备箱的蒸馏水箱和三个特殊喷油器，这款发动机可以有意将水直接引入进气歧管，位于空液冷却器的下游，而空液冷却器是降低增压温度的第一步。水喷射系统是进一步降低增压温度的第二个主要手段。在高负荷、高转速和大油门工况下，增压进气温度最高，此时进气歧管内的喷油器会开启。水滴被引入已加压且已冷却（但仍然很热）的增压进气中，此时增压进气正处于进入燃烧室前的最后冲程。
喷射器提供微小的水滴，进气歧管内部（进气门上游几英寸处）的热量和压力将这些水滴变成蒸汽。当液体变成气体时，它会从附近吸收大量的热量，在最初的空液冷却器之后，再次冷却增压电荷。如果您曾经倒置喷洒一罐压缩空气来冷冻某物，那么您就见识过其中的科学原理。据宝马称，水喷射系统可以将增压电荷温度降低 25 度，使发动机的最大增压水平从 17.2 psi 提高到 21.6 psi，从而使 500 马力的发动机增加 49 马力。最重要的是，尽管增加了功率和增压，但所有参与部件的热应力实际上都降低了。
顺便说一句，这不会烧坏发动机的原因是，吸入液态水会烧坏发动机，但宝马的水喷射系统绝不会让液态水在系统内积聚。液态水以极细的雾状喷入，很容易转化为蒸汽：静止的水，但以气态存在。少量液态水就可能把你的发动机炸成碎片，但蒸汽可以正常进出。它甚至有助于保持进气阀清洁。
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