涡轮增压引擎的发展史

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随着科技的发展，近年来涡轮增压技术在汽车市场上拥有了相当高的热度，全球的汽车企业无论大小几乎都在不遗余力的开发自己的涡轮增压技术。一时间涡轮增压技术几乎成了先进的代名词，既然这样那么下面我们就来回顾一下涡轮增压器的发展历史。

　　涡轮增压技术 节能高效的代名词

　　事实上涡轮增压在汽车中的运用上并不算是什么高精尖的技术，在商用车领域涡轮增压的柴油车几乎是市场的标准配置。自上世纪70年代以来，车用涡轮增压技术开始伴随着汽车发动机技术的发展而兴起，工程师们发现通过涡轮增压可以实现在有效的发动机体积内获得更加强大的动力和更低的油耗表现。

　　不过前期由于技术的原因涡轮增压技术更多的运用在柴油机上，在上世纪八十年代的日系小排量车中开始兴起汽油增压技术。随着技术的进一步发展以及缸内直喷技术的实现，涡轮增压器才逐渐克服了迟滞、爆震等弊端从而大规模的进入到汽油机领域。

　　正是涡轮增压发动机实现了小排量的大功率输出，所以越来越多的汽油发动机开始搭载涡轮增压技术，Turbo也逐渐成为了民用高性能的代名词。和小排量发动机搭配后提供了不错的动力表现以及较低的燃油消耗，从而又成为了节能高效的代名词。

　　事实上，涡轮增压技术的概念早在19世纪就已经被提出并付诸了实践。最初的涡轮增压技术源于机械增压（Supercharger），所以在涡轮增压技术诞生的时候它的全称叫做涡轮机械增压器（Turbosupercharger）。

　　在汽车诞生初期的1885年，Gottlieb Daimler和Rudolf Diesel两位奠定了汽车和内燃机发展史的泰斗级人物就已经通过预压缩空气的方法来实现增加发动机功率。Gottlieb Daimler和Rudolf Diesel是何许人也？翻译一下恐怕大家就会有所了解，戴姆勒和狄塞尔。前者制造了世界上第一辆汽车，而后者则发明了柴油发动机，所以柴油机还有个别名叫狄塞尔发动机。

　　到了1905年，瑞士工程师Alfred Buechi博士优化了这一原理，并在对比试验中发现，引入增压技术的发动机输出功率可比普通发动机增加40%。随后Alfred Buechi试图将这项技术商业化，不过在汽车刚起步的二十世纪初期效果并不理想。直到1914年第一次世界大战爆发，飞机和坦克开始进入到人类战争舞台中时，增压技术才迎来发展的机会。

　　涡轮增压技术率先在船用柴油发动机上开始，在上世纪七十年代以前涡轮增压技术一直和军用飞机以及军舰有关。经历两次世界大战，汽油机用涡轮增压技术在航空活塞式发动机上得到了完善的发展。第一款采用涡轮增压技术的飞行器为法国一战时期推出的WW1战斗机，随后随着美国介入第一次世界大战，他们也推出了V12 Liberty涡轮增压航空发动机。

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发展早期问题 严重的动力迟滞和爆震

　　第一次世界大战让涡轮增压技术开始走向前台，而第二次世界大战则让涡轮增压技术得到了完善。从唯物主义辩证的观点来看，上世纪中叶爆发的第二次世界大战极大的推动了工业的发展，在这一期间飞行器完成了从双翼到单翼，从螺旋桨到喷气式的变化。在第二次世界大战中最具代表性的战争机器譬如美军的B17，德军的FW190都采用了涡轮增压动力以获得数千匹以上的输出功率。

　　第二次世界大战中的洗礼让涡轮增压器开始和机械增压器逐渐的分离开来。用经典的二战战斗机来举例，美军P51野马战斗机采用的是机械增压动力，由于结构原理的关系发动机不得不腾出一部分扭矩来带动机械增压器转动，虽然动力有所提升但是相比起B17所采用的涡轮增压发动机来说效率显得略低。随着战争的进行和技术的发展，这一差异越发的凸显出来以至于影响到了后续车用增压器的发展。

　　相比于航空器的星型发动机，车用的直列式发动机转速更低，所以在涡轮增压技术发展的早期这种低转速的特性让其优点完全被缺点所取代。原因很简单，涡轮迟滞和爆震。机械增压由于压缩机直接通过曲轴带动，所以灵敏度相当高，而且也更易于控制，相比之下通过废气控制的涡轮增压叶片显然可控性不佳。在技术发展的早期，由于发动机转速过低涡轮增压器的存在，反而阻碍了发动机进气的作用。

　　至于爆震，过高的增压压力增加了汽油燃烧的活性，所以增压发动机往往会出现比自然吸气发动机更加强烈的爆震现象。另外出于技术的原因，发动机缸体的强度也限制了早期涡轮增压技术在汽车上的运用。

　　在汽车用涡轮增压动力早期的发展史中，卡特彼勒是率先将涡轮增压技术推广到乘用车发动机上的企业之一。卡特彼勒通过和现在最著名的增压器供应商Garrett合作，对柴油发动机的缸体和增压器的壳体进行了强化设计，同时增加了增压器的密封性能，压缩机的尺寸由此变得更小。1955年Garrett研制成功T15涡轮增压器，而这也促使了世界上第一款量产的涡轮增压车型的诞生。

　　1962年，奥兹莫比尔Jetfire Rocket成为了装备涡轮增压发动机的代表之作。不过这台V8的压缩比达到了10.25:1，所以发动机巨大的振动和涡轮迟滞在当时成为了困扰这款车的一大难题。

　　在当时购买了奥兹莫比尔Jetfire Rocket的消费者，更是被涡轮压缩机轴因为缺少润滑经常烧毁的问题困扰得焦头烂额。不过，其他消费者只是感觉到了涡轮增压带来的动力迟滞现象。

　　可以说涡轮增压器在上世纪六十年代试水汽车市场的举动是完全失败的，随后雪佛兰推出的Corvair Monza成为了第二款采用涡轮增压的车型。

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动力大幅提升 涡轮增压开始在赛车中运用

　　雪佛兰推出的Corvair Monza虽然采用了体积更小，效率更高的涡轮增压器但是依旧没有唤起消费者对于涡轮增压引擎的热情。

　　直到上世纪七十年代，涡轮增压技术才因为石油危机的原因迎来了大发展的时期。1973年爆发的石油危机直接导致了汽油和柴油价格在全球范围内的疯涨，此时在商用车市场中搭载涡轮增压器的柴油车开始热销。

　　另一方面，上世纪七十年代涡轮增压技术开始在拥有高转速的赛车中使用。其实赛车采用涡轮增压发动机这一趋势从20世纪60年代就初现端倪，1965年的勒芒挑战赛中就有装备涡轮增压发动机的Roger-BRM赛车现身。

　　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。涡轮增压赛车的优异表现让这一时期的各大车队开始加大科技力量来研发涡轮增压引擎，这为日后涡轮增压引擎的民用化奠定了坚实的技术基础。

　　对于消费者而言，涡轮增压引擎在赛车上的大量运用增加了其在民众中的知名度。那时各大媒体纷纷介绍涡轮增压的原理，为被市场所接受铺平了道路。

　　下面我们从美国回到欧洲，保时捷成为了欧洲汽车企业中第一个尝试增压引擎的厂商。

　　1972年保时捷推出了勒芒冠军赛车917/10K就搭载了最大功率输出达900马力的涡轮增压引擎，而917/30K的引擎最大输出功率甚至达到了1600马力。这样的输出水平在自然吸气时代显然是不可想象的，在这之前的十年保时捷开发的最大功率的发动机也仅有350马力。

　　直到917/30K的推出保时捷的增压引擎才得到了质的突破，这台5.4L水平对置12缸引擎拥有两个涡轮增压器。

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经典的涡轮增压车型 911 Turbo/宝马2002

　　在欧洲第一个使用涡轮增压器的厂商是保时捷，但是第一个将涡轮增压技术引入大规模量产的则是宝马。1973年法兰克福车展上宝马发布了2002 Turbo车型，2.0L引擎使用了来自KKK的涡轮增压器，压缩比6.9:1，最大输出功率170马力。

　　宝马2002 Turbo上搭载的这台增压引擎通过减少压缩行程时的燃料供给来防止爆震。有了涡轮增压引擎的加持，宝马2002 Turbo的百公里加速时间控制在7秒以内，即使现在这也是一个非常了不起的成绩。

　　不过在1973年当石油危机来临的时宝马却做出了一个失误的选择，在生产了1672台之后宝马2002 Turbo便停止了生产。

　　同样是在1973年的法兰克福，保时捷推出了搭载2.7L涡轮增压引擎的911概念车。其最大输出功率280马力，最高车速256公里每小时。

　　1974年这款车得以顺利量产并最终成就了保时捷Turbo系列成为一代名车，不过1974年保时捷量产的911 Turbo搭载了一台更为强大的3.0L涡轮增压引擎。

　　这款车型巨大的尾翼成为了历代911系列所追求的经典设计，成为了911家族中的设计特征。

　　在此之后的四十多年里，涡轮增压技术开始逐渐普及，开始越来越多的出现在民用车中。它的易用性、出色的性能以及较低的功耗受到大家的欢迎，甚至包括F1赛车也开始给予涡轮增压更多的关注。

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