1999年奥迪推出了世界上第一台用于乘用车的V8 TDI发动机，4个顶置凸轮轴、32个气门和两个具有可变涡轮几何形状的涡轮增压器是3.3升V8 TDI先进技术发动机的鲜明特点，最大输出功率为165kW，扭矩为480Nm。后续推出4.0和4.2升排量的发动机使V8 TDI成为奥迪V型发动机家族中高端款型发动机，本文着重介绍4.0L V8 TDI先进复合增压模式发动机。

奥迪凭借其全新的发动机设计理念，在下一代V8 TDI发动机上叠加应用多种先进技术，尤其值得关注的是技术领先的叠加电动涡轮的复合增压模式的应用。创新应用两个涡轮增压器，遵循涡轮顺序模式增压概念，并且充分利用电动涡轮压气机，可辅助传统涡轮增压器并提供高度动态的启动性能、加速性能以及其他优势。电动涡轮提供快速动态功率响应所需的充气增压压力，实现发动机全工况范围的动力性和经济性。

新款4.0L V8 TDI发动机采用90度V8构型，压缩比为16:1，采用2500bar博世共轨喷射系统，铝制衬套活塞，配备两个可变截面涡轮增压器和一个电动压气机(Electric powered compressor, EPC)可实现不同模式的增压，达到前所未有的启动性能和加速性能。以双涡轮增压顺序涡轮增压和奥迪气门升程系统(Audi Valvelift System, AVS)为特色的发动机设计理念首次部署在TDI发动机中，结合了效率和最大动力。双分支排气歧管系统基于排气门的顺序打开将气流引导至第二涡轮增压器。在进气侧，可变气门正时VVT使低转速下的高发动机扭矩与运动响应性相结合。此款发动机可产生高达320kW的功率，最大扭矩为900Nm。结合两级NOx废气净化系统满足现阶段排放法规的要求。

新一代V8 TDI发动机先进的热管理理念助力其燃油效率和排放目标的实现。排气系统的紧凑布局，允许较短的气体路径并使废气清洁系统位于发动机附近。废体再循环系统EGR和涡轮增压器是基于严格的多级架构设计，废气再循环系统位于发动机内部V型的底部。曲轴箱GJV450的设计旨在减少整个壁厚和重量。复杂的油/水热交换器集成到轻质铝传递板中，油路由全可变油泵供应，叶片泵由偏心环连续控制，并允许压力和体积流量针对脉谱图上的每个点进行最佳调整。缸盖冷却概念允许在冷启动期间关闭发动机缸体中的冷却液体积流量，从而使气缸管道升温更快。

新型V8 TDI发动机是双涡轮增压装置，通常采用顺序涡轮增压，辅以电动涡轮压气机EPC。双涡轮增压器组件的顺序涡轮增压直接通过排气门实现，每个气缸的第一个排气门将废气连续供给主动涡轮增压器（Active turbocharger）。在发动机转速高于2700rpm工况区域，需要对废气进行完全分离和热隔离流经两个分支的主动涡轮和被动涡轮增压器（Passive turbocharger）。

而电动压气机EPC集成在空气系统中，与车辆左侧增压空气管道中的中冷器下游的发动机紧密耦合，它通过一个取决于工作点的气动旁通阀集成在一起。在节气门的下游，两个增压空气流在发动机前部的砂铸铝增压空气管中重新混合至中央的开槽EGR管确保返回的废气与新鲜空气充分混合。

电动涡轮压气机EPC被叠加到传统的双涡轮增压设计中，凭借7kW的功率输出和250毫秒的最大启动时间，提供了最佳的启动性能。由一个单独的48V板载子系统提供电源，通过DC/DC转换器耦合到传统的12V系统。只要未达到标称增压压力，EPC就会激活，EPC提供的动态增压压力是当前压力和MAP图计算出的压力之间的差值。如果超过定义的阈值，则激活EPC。

电动涡轮压气机EPC在加速开始时激活，并帮助车辆以单涡轮增压模式快速起步增压压力的建立。由此产生的空气质量流量的直接增加允许更高的发动机燃油喷射量。结果，发动机扭矩直接增加，并且由于更高的排气焓值，主动涡轮增压器的启动速度大大加快。最大充气压力3.4bar提前一秒达到，瞬时发动机扭矩显着增加。只要主动涡轮增压器能够发挥其全部性能，电动压气机涡轮EPC已停用；发动机继续以单涡轮增压模式运行。900Nm的最大发动机扭矩可用于大约1500rpm以上的动态满载加速。静止时，在1000rpm时已达到最大发动机扭矩。

在发动机中低转速范围内的单涡轮增压模式（Mono-turbo mode），有一个连续的气流通过主动涡轮增压器，被动涡轮增压器对此没有任何贡献，此时被动排气支路的排气门相应关闭。从2200rpm开始进入切换过渡到双涡轮增压模式，有针对性地打开被动排气支路中的各个排气门，被动涡轮增压器逐渐介入开始工作，被动涡轮增压器的转子组件作为一个加速结果，不会突然降低主动涡轮增压器的驱动功率。在大约2700rpm时，完成切换到双涡轮增压模式（Bi-turbo mode）。两个涡轮增压器同样负责建立增压压力。在3750rpm时，发动机达到320kW的标称功率输出，对应标称功率转速一直持续到5000rpm。发动机的空气系统是基于涡轮增压概念和发动机架构的全新开发，两个涡轮增压器的增压空气流汇聚成至X形歧管，此后被分成相等的部分体积流，它们通过IHP成型的铝制压力管连接到左侧和右侧的中冷器。