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简史 | 涡轮是怎样“炼”成的?

原标题:简史 | 涡轮是怎样“炼”成的?

涡轮增压技术现在已经在各类车型中广泛使用,但谁能想到就在半个世纪前,还几乎没有人听说过涡轮呢?

即使你是自然吸气发动机的死忠,也无法否认涡轮增压器的出现对于汽车行业产生了不可磨灭的影响。无论是汽油还是柴油车,高大上如法拉利488 GTB还是接地气如大众高尔夫,你都能看到涡轮增压器的影子。从诞生到普及,它到底走过了怎样的历程?

首款涡轮增压车型的出现

涡轮增压器的“年纪”其实和内燃机发动机相当,但在它诞生之初,并没有人想到把它应用在民用车发动机上。它最早在飞机发动机上得到了广泛应用,但由于体积过于庞大,把它安装在汽车发动机上显然不太可能。但由于它所带来的好处非常明显,因此应用在汽车上也只是时间问题。

首先在汽车发动机中应用涡轮技术的是来自欧洲的汽车制造商——保时捷930、Saab 99 Turbo和宝马2002 Turbo算是最早一批使用涡轮增压发动机的车型了。然而,从涡轮技术中压榨出更多的还要数美国制造商。在1962年,通用汽车认为Oldsmobile Cutlass的3.5升V8发动机动力表现不尽如人意,但Oldsmobile没有用通用汽车旗下其它的V8发动机来代替它,而是另辟蹊径,与工业涡轮机制造商Garrett合作,打造出了颇具传奇色彩的JetFire V8发动机。

在上世纪60年代,如何将涡轮增压器应用于面向普罗大众的汽车,是工程师们所面临的巨大挑战。JetFire发动机的压缩比是10.25:1,因此在没有现代的发动机管理系统对的情况下,它很容易遭遇发动机爆震。为了解决这个问题,Oldsmobile创造了一套系统,将“Turbo-Rocket液体”(水和甲醇的1:1混合物)注入气缸。

虽然使用了JetFire发动机的Cutlass车型速度明显较使用自然吸气发动机的同款车型更快,但由于价格昂贵,它并未赢得市场的青睐。而且“Turbo-Rocket液体”注入系统也被证明是一个不切实际的方案,因此JetFire在一年后就被叫停,一共售出不到4000台。

涡轮增压的小进步

虽然JetFire在市场中失败了,但汽车行业很快就再次开始挖掘涡轮增压器的应用潜力。1965年,第二款面向大众市场的涡轮增压车型上市了,它依旧来自于美国。这款International Harvest Scout使用了2.5升涡轮增压四缸发动机,拥有110马力,比同款自然吸气发动机多了20马力。更重要的是,它完全可以使用普通级的汽油,不再需要水-甲基液体的辅助。

但就在两年后,IH决定放弃这款涡轮发动机,转而使用非涡轮增压的3.2升四缸引擎。事实证明,排量更大的自然吸气发动机能够在产生相同功率的情况下,消耗比涡轮增压发动机更少的燃料。随着1974年石油危机的到来,涡轮增压发动机的前景看起来更加黯淡了。

涡轮增压的“走红”

1973年,汽车制造商开始看到涡轮能让汽车速度变得飞快的潜力。那一年,宝马2002 Turbo投入量产,虽然车型的速度的确有了很大提升,但它出现了严重的涡轮迟滞和油耗太高的问题,甚至被认为是一种安全隐患。因此和JetFire一样,它在面世一年后也停产了。

就在2002 Turbo“夭折”之际,保时捷911 Turbo诞生了。当首代车型面世时,它成为了世界上最快的量产车。对于涡轮增压发动机而言,这无疑是一块非常重要的里程碑。也是从那时开始,人们对涡轮增压的热情开始日渐高涨起来,Saab 99 Turbo也是在这一时期面世的。

当柴油发动机遇见涡轮增压

对于涡轮增压器而言,1978年是一个特别的年份。在那一年,别克为Regal配备了涡轮增压V6发动机,最终它演变为了高产量的Grand National车型。然而更重要的是,那是涡轮柴油发动机诞生的年份。梅赛德斯-奔驰300SD在那一年面世,搭载了Garrett涡轮增压器,彻底改变了柴油发动机。

虽然对于汽油发动机来说,自然吸气和涡轮增压哪个更好仍有争议,但对于柴油发动机而言,涡轮的效果要明显得多。由于柴油燃烧循环取决于高压缩,强制进气是一个提升动力和效率的简单方法。事实也证明涡轮增压比自然吸气更适合柴油发动机,自从1979年使用涡轮柴油发动机的标致604面世后,欧洲有一半的民用车都采用了这样的动力搭配。

一个涡轮怎么够用?

如果你能在发动机上装一个涡轮增压器,那装两个应该也是可行的——玛莎拉蒂在1981年就是这样想的,于是Biturbo就这样诞生了。虽然这不算一款好车,但它的确是世界上出售的首款使用双涡轮的民用车。双涡轮的理论基础是两台平行工作的涡轮能够减少涡轮迟滞,虽然现实中并不总是那样,但它的确为车辆的动力提升做出了不小的贡献。

1986年面世的保时捷959则又展示出了另一种使用双涡轮来减少涡轮迟滞的方式——与两个涡轮独立工作的平行双涡轮不同,959采用了顺序式双涡轮,一个涡轮在低转速时介入,另一个(或两个一起)在高转速时介入。虽然这种方式会对可靠性有所影响,但据报道,第四代Supra的顺序式双涡轮发动机故障率只有不到1%,可见其并不构成什么大问题。

涡轮增压的未来

过去50多年来,涡轮增压器经历了相当大的变化,如今涡轮增压器的复杂程度已经不亚于发动机本身,而它的下一次变革可能也很快就会到来:由电动辅助的涡轮增压器显示出了越来越大的潜力。

传统的涡轮增压器将汽车尾气转化为压缩机所需的电力,而电子涡轮则能将一部分电能储存起来,并未达到最佳转速的情况下,继续为压缩机提供电力。理论上,这能消除涡轮迟滞的影响。

或许假以时日,我们才能看到电子涡轮成为主流,但正如涡轮增压器的发展史一样,汽车制造商从不吝啬于为改进涡轮增压器而投入时间和精力。它未来究竟会走向何方?让我们拭目以待。返回搜狐,查看更多

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