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      1. 簡史 | 渦輪是怎樣“煉”成的?

        網站編輯:admin │ 發表時間:2018-01-17 

        渦輪增壓技術現在已經在各類車型中廣泛使用,但誰能想到就在半個世紀前,還幾乎沒有人聽說過渦輪呢?

        即使你是自然吸氣發動機的死忠,也無法否認渦輪增壓器的出現對于汽車行業產生了不可磨滅的影響。無論是汽油還是柴油車,高大上如法拉利488 GTB還是接地氣如大眾高爾夫,你都能看到渦輪增壓器的影子。從誕生到普及,它到底走過了怎樣的歷程?

        首款渦輪增壓車型的出現

        渦輪增壓器的“年紀”其實和內燃機發動機相當,但在它誕生之初,并沒有人想到把它應用在民用車發動機上。它最早在飛機發動機上得到了廣泛應用,但由于體積過于龐大,把它安裝在汽車發動機上顯然不太可能。但由于它所帶來的好處非常明顯,因此應用在汽車上也只是時間問題。

        首先在汽車發動機中應用渦輪技術的是來自歐洲的汽車制造商——保時捷930、Saab 99 Turbo和寶馬2002 Turbo算是最早一批使用渦輪增壓發動機的車型了。然而,從渦輪技術中壓榨出更多的還要數美國制造商。在1962年,通用汽車認為Oldsmobile Cutlass的3.5升V8發動機動力表現不盡如人意,但Oldsmobile沒有用通用汽車旗下其它的V8發動機來代替它,而是另辟蹊徑,與工業渦輪機制造商Garrett合作,打造出了頗具傳奇色彩的JetFire V8發動機。

        在上世紀60年代,如何將渦輪增壓器應用于面向普羅大眾的汽車,是工程師們所面臨的巨大挑戰。JetFire發動機的壓縮比是10.25:1,因此在沒有現代的發動機管理系統對的情況下,它很容易遭遇發動機爆震。為了解決這個問題,Oldsmobile創造了一套系統,將“Turbo-Rocket液體”(水和甲醇的1:1混合物)注入氣缸。

        雖然使用了JetFire發動機的Cutlass車型速度明顯較使用自然吸氣發動機的同款車型更快,但由于價格昂貴,它并未贏得市場的青睞。而且“Turbo-Rocket液體”注入系統也被證明是一個不切實際的方案,因此JetFire在一年后就被叫停,一共售出不到4000臺。

        渦輪增壓的小進步

        雖然JetFire在市場中失敗了,但汽車行業很快就再次開始挖掘渦輪增壓器的應用潛力。1965年,第二款面向大眾市場的渦輪增壓車型上市了,它依舊來自于美國。這款International Harvest Scout使用了2.5升渦輪增壓四缸發動機,擁有110馬力,比同款自然吸氣發動機多了20馬力。更重要的是,它完全可以使用普通級的汽油,不再需要水-甲基液體的輔助。

        但就在兩年后,IH決定放棄這款渦輪發動機,轉而使用非渦輪增壓的3.2升四缸引擎。事實證明,排量更大的自然吸氣發動機能夠在產生相同功率的情況下,消耗比渦輪增壓發動機更少的燃料。隨著1974年石油危機的到來,渦輪增壓發動機的前景看起來更加黯淡了。

        渦輪增壓的“走紅”

        1973年,汽車制造商開始看到渦輪能讓汽車速度變得飛快的潛力。那一年,寶馬2002 Turbo投入量產,雖然車型的速度的確有了很大提升,但它出現了嚴重的渦輪遲滯和油耗太高的問題,甚至被認為是一種安全隱患。因此和JetFire一樣,它在面世一年后也停產了。

        就在2002 Turbo“夭折”之際,保時捷911 Turbo誕生了。當首代車型面世時,它成為了世界上最快的量產車。對于渦輪增壓發動機而言,這無疑是一塊非常重要的里程碑。也是從那時開始,人們對渦輪增壓的熱情開始日漸高漲起來,Saab 99 Turbo也是在這一時期面世的。

        當柴油發動機遇見渦輪增壓

        對于渦輪增壓器而言,1978年是一個特別的年份。在那一年,別克為Regal配備了渦輪增壓V6發動機,最終它演變為了高產量的Grand National車型。然而更重要的是,那是渦輪柴油發動機誕生的年份。梅賽德斯-奔馳300SD在那一年面世,搭載了Garrett渦輪增壓器,徹底改變了柴油發動機。

        雖然對于汽油發動機來說,自然吸氣和渦輪增壓哪個更好仍有爭議,但對于柴油發動機而言,渦輪的效果要明顯得多。由于柴油燃燒循環取決于高壓縮,強制進氣是一個提升動力和效率的簡單方法。事實也證明渦輪增壓比自然吸氣更適合柴油發動機,自從1979年使用渦輪柴油發動機的標致604面世后,歐洲有一半的民用車都采用了這樣的動力搭配。

        一個渦輪怎么夠用?

        如果你能在發動機上裝一個渦輪增壓器,那裝兩個應該也是可行的——瑪莎拉蒂在1981年就是這樣想的,于是Biturbo就這樣誕生了。雖然這不算一款好車,但它的確是世界上出售的首款使用雙渦輪的民用車。雙渦輪的理論基礎是兩臺平行工作的渦輪能夠減少渦輪遲滯,雖然現實中并不總是那樣,但它的確為車輛的動力提升做出了不小的貢獻。

        1986年面世的保時捷959則又展示出了另一種使用雙渦輪來減少渦輪遲滯的方式——與兩個渦輪獨立工作的平行雙渦輪不同,959采用了順序式雙渦輪,一個渦輪在低轉速時介入,另一個(或兩個一起)在高轉速時介入。雖然這種方式會對可靠性有所影響,但據報道,第四代Supra的順序式雙渦輪發動機故障率只有不到1%,可見其并不構成什么大問題。

        渦輪增壓的未來

        過去50多年來,渦輪增壓器經歷了相當大的變化,如今渦輪增壓器的復雜程度已經不亞于發動機本身,而它的下一次變革可能也很快就會到來:由電動輔助的渦輪增壓器顯示出了越來越大的潛力。

        傳統的渦輪增壓器將汽車尾氣轉化為壓縮機所需的電力,而電子渦輪則能將一部分電能儲存起來,并未達到最佳轉速的情況下,繼續為壓縮機提供電力。理論上,這能消除渦輪遲滯的影響。

        或許假以時日,我們才能看到電子渦輪成為主流,但正如渦輪增壓器的發展史一樣,汽車制造商從不吝嗇于為改進渦輪增壓器而投入時間和精力。它未來究竟會走向何方?讓我們拭目以待。


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