现在的涡轮增压器可以说是无处不在,即使那些对汽车没有丝毫兴趣的人也听说过它。这可能是因为这种设备现在都安装在各种发动机上,应用广泛,从超小型的0.9L三缸发动机到超级跑车的V12发动机,还有一部分原因是“涡轮”这个词在上世纪70年代基本上是指各种强大而酷炫的东西。
然而,这一技术在很长一段时间内并没有成为主流。事实上,尽管涡轮增压器早在1905年就获得了专利,但在汽车刚起步的20世纪初应用效果并未达到预期,直到1914年第一次世界大战爆发,涡轮增压技术才开始走向前台,而第二次世界大战则让涡轮增压技术得到了进一步的完善,并广泛应用于美国飞机,最后,首次应用于量产车型的汽车终于在1962年得以问世。
值得一提的是,在涡轮增压技术应用于乘用车的历史发展进程中,世界著名的增压器供应商盖瑞特(Garrett)公司起到了至关重要的作用,譬如世界上第一辆赢得Indy 500赛事冠军的涡轮增压汽车、第一个大规模生产涡轮增压柴油发动机的奔驰 300SD,第一辆赢得勒芒24小时的涡轮增压汽车,都与Garrett公司有关。
1955年,Garrett成功研制了T15涡轮增压器,这也在一定程度上促使了世界上第一款量产涡轮增压车型的诞生。而使用涡轮增压器的想法来自于通用汽车的首席引擎开发工程师吉尔·伯勒尔(Gil Burrell),他回忆了一份关于该公司“多年前”的技术报告,并决定热情地继续这项研究,最终他联系了盖瑞特(Garrett)。
后来,首款配备涡轮增压器的量产车型雪佛兰科弗尔蒙扎(ChevroletCorvair Monza)诞生,这款车配备了一台2.4L直列六缸涡轮增压发动机,能产生150马力。几周后,同属通用集团旗下的奥兹莫比尔Jetfire(Oldsmobile Jetfire)也随即诞生,这款车使用的是一台3.52L的V8发动机,并匹配了一颗体积很小的Garrett T5涡轮(与其发动机体积相比很小),能提供215马力,且这颗涡轮在发动机仅到2200rpm时就可进入全增压状态。
当然这些结果不可能通过增加发动机的容积或安装一个更大的现有装置而得到。因为如果提高压缩比、安装更大的化油器、修改移植和修改凸轮轴来调整现有的V8发动机,确实可以获得更大的动力,但同时会带来灵活性的丧失与燃料消耗的增加。
对于那些熟悉涡轮增压柴油发动机(这些发动机早就被用在火车和轮船上了)的人来说,涡轮增压汽油发动机则要复杂得多,因为叶轮吸入的是化油器的混合物,而非纯空气。只要稍加思考就会清楚,增压器的压力也必须要限制。那时高达10.25:1的压缩比也使其有必要在进气歧管气流中注入水-醇混合物,且化油器与计量装置耦合,当计量器显示液体储层干涸时,便与旁道连接。
这种混合物,当时被命名为“涡轮火箭液体”,包括50%的甲醇、50%的蒸馏水和少量的抗腐蚀添加剂,它起到了防止爆震的作用,因为早期的涡轮增压汽油发动机经常受到火花的冲击。
最开始,一辆奥兹莫比尔Jetfire的水-醇混合物储备容量只有4.7L,也就是说它可以在不到403公里的范围内被清空。当它空了的时候,汽车性能便会显著下降(尽管它仍然完全可以驱动汽车),这也导致许多没有重新填满水-醇混合物的车主,将车带回经销商那里抱怨。
后来考虑到动力系统的复杂性,和一些相关的机械问题,奥兹莫比尔公司提出用传统的四管化油器取代复杂的涡轮增压器。这也就意味着现在几乎不可能找到一架“原装”的奥兹莫比尔Jetfire车型,因为当时只生产了9607辆,而后来大多数车主都接受了召回更换的提议。
尽管那时通用汽车涡轮增压的先驱们并没有成功引领潮流,但不可否认的是,这是通用汽车的一次勇敢尝试。
20世纪70年代,正值第一次石油危机爆发,汽油、柴油价格在全球范围内疯长,一款实惠、节油的车型便成了消费者的首选。也是从此时开始,真正属于涡轮增压汽车的时代正式开启。在欧洲,保时捷是第一个使用涡轮增压器的厂商,第一个将涡轮增压技术引入量产的则是宝马,而真正将涡轮增压汽车趋向平民化的是萨博。
瑞典品牌萨博在1977年推出了Saab99 Turbo,这是世界上首款属于体积小、价格低的家用车范畴的涡轮增压车型,(宝马2002 Turbo和保时捷911 Turbo,相对定位更高)涡轮增压器的搭载使其发动机的功率提高了23%,扭矩猛增45%,若要达到同等标准,一台当时的自然吸气式发动机需要将燃料容量提高50%,重量增加约50公斤。
另一方面,从上世纪七十年代开始涡轮增压技术便广泛应用于高性能的赛车比赛中。其实这一趋势在六十年就初现端倪了,1968年,搭载涡轮增压发动机的STP-Paxton赛车获得了Indy500赛事的冠军。该涡轮增压赛车优异的表现也让这一时期的各大车队开始加大精力来投入、研发涡轮增压发动机,这为该技术的进一步民用化奠定了基础。
小结
对于消费者而言,涡轮增压发动机在赛车上的大量运用也增加了其知名度与可信度,而且当时各大媒体的导向都是对这一技术充满期待,这些举措都在一定程度上起到了推动作用。在这之后的四十多年里,又有越来越多的车企加入到了涡轮增压技术的普及与研发热情中,在此只想说,无论成功与否,第一个吃螃蟹的人都是值得敬佩的。