增壓手段

Turbo 曾經是釋放狂猛力量的代名詞。如今,渦輪增壓引擎儼然已成為燃油效率和平穩運行的標竿。

  

外觀看起來像個蝸牛殼,但它絕對能讓引擎飛速運轉。1970 年代初期,保時捷首度採用渦輪增壓器來提升車輛性能。1973 年,這項技術力助銳不可擋的 917/30 出色地通過激烈賽車考驗:這輛敞篷雙座賽車挾帶超過 809 千瓦(1,100 匹)馬力,在北美洲的加美挑戰杯(Can-Am)上令對手一敗塗地。僅僅一年之後,這項在當時對跑車來說獨一無二的技術,便首次應用在保時捷量產車上。而 911 Turbo 以其最初的 191 千瓦(260 匹)強勁馬力,也讓這個當年的新興品牌一舉跨入高性能跑車製造商的精英圈。

對於這輛內部編號為 930 的車型,起初保時捷其實只預計生產 500 輛,也就是為了通過賽車規範批准所需的數量。然而,這個尾翼寬大厚實的勁速健將在市場上引發了令人驚豔的高需求量,促使原廠快速改變想法。1977 年,911 Turbo 的第一個進化版隨即誕生,原本的 3.0 公升氣缸增加為 3.3 公升,馬力也提升至 220 千瓦(300 匹)。除了進行過一些細微調整以外,930 一直到 1988 年以前幾乎沒有什麼重大變化。若說 911 的 992 型為渦輪增壓技術開啟了最新篇章,那麼 930 便是為其成功歷史奠定了穩固基石。

利用渦輪增壓器提升性能的基本原理如今仍被廣泛遵循:在點火和衝程之後,會以極大的壓力將燃燒形成的混合物通過氣門排出至排氣管,進而推動位於此處的一具渦輪,使其高速旋轉。渦輪透過一根軸與位於進氣側的壓縮機輪相連接,壓縮機負責將新鮮空氣導入燃燒室裡,以確保有效燃燒。到目前為止,原理就這麼簡單。

但是,這項技術也有缺點,例如增壓器所產生的高溫──螺旋狀的渦輪外殼溫度可能升高到將近攝氏 1,000 度,因而必須採取相應的遮蔽措施,甚至必須涵蓋至壓縮機側。增壓空氣進入汽缸之前,在理想狀況下不應比環境溫度高出超過 20 度。若溫差過大,空氣密度便會大減,進而影響燃燒過程。另一方面,增壓壓力控制和加壓過程也是一個高難度挑戰。

自 1974 年以來,渦輪增壓技術發展大幅提升,尤其要歸功於保時捷。經過了數十年,「Turbo」一詞在祖文豪森已成為頂尖科技的代名詞,並且出現在每一代 911 頂級車型的名稱中。這項技術也確立了其高效率、低排放和成熟平穩的特質。而最令人讚嘆的成就,也許是渦輪增壓引擎在反應能力方面追上了排氣量更大的自然進氣引擎之水準。保時捷成功地馴服了傳奇的爆發性動力。

保時捷 911 Turbo(930)

早在 1974 年的始祖車型身上就可以發現一個廢氣超壓閥(排氣閥門),在此之前僅被應用於賽車領域。在最大增壓壓力 0.8 bar 之下可以產生 191 千瓦(260 匹)馬力,但當引擎轉速達每分鐘 3,500 轉時,推動力可說極具突破性。1977 年,性能提升至 221 千瓦(300 匹)馬力的後繼車款採用加大的壓縮機輪以及一具用於進氣的增壓空氣冷卻器,對當時的轎車來說又是一項創舉。

引擎類型:渦輪
排氣量:3,299 cc
最大增壓壓力:0.8 bar
最大馬力:300
匹 最大扭力:412 至 430 牛頓米

保時捷 959

959 於 1983 年作為概念車「Gruppe B」(B 組)在 IAA 車展上首次露面,三年之後作為道路版本上市。保時捷以其展示了渦輪增壓技術的未來潛能。這輛全輪驅動超跑配備了兩具尺寸不等的渦輪增壓器,採用極為複雜的連續增壓技術。較小的那一具在低轉速時就開始進行增壓,並搭配由保時捷自行研發的電子增壓調節技術。此外,所搭載的四缸引擎還採用水冷式汽缸蓋。

引擎類型:雙渦輪(串列式)
排氣量:2,850 cc
最大增壓壓力:1.0 bar
最大馬力:450 匹
最大扭力:500 牛頓米

959 讓人體會到技術的可能性。

保時捷 911 Turbo 3.3(964)

這款擁有 235 千瓦(320 匹)的 964 型 911 Turbo 在 1991 年起初先使用了前代車款的 3.3 公升引擎。除了採用三向金屬觸媒轉化器執行複雜的廢氣後續處理之外,還針對旁通排氣口額外採用一個觸媒轉化器,因此得以達到嚴格的排放標準要求。此外還使用一具以壓力控制的特性曲線燃油噴射系統,並將增壓空氣冷卻器加大 50%。1993 年更推出 3.6 公升版,將性能提高至 265 千瓦(360 匹)馬力,同時也降低了油耗量。

引擎類型:渦輪
排氣量:3,299 cc
最大增壓壓力:0.8 bar
最大馬力:320 匹
最大扭力:450 牛頓米

保時捷 911 Turbo(993)

於 1995 年所推出的 993 型 911 Turbo 是最後一款氣冷式車型,保時捷在此首次將雙渦輪技術應用在量產車中。然而,這裡的渦輪增壓器不同於 959,改以並列取代串列,為 3.6 公升六缸引擎的每一個汽缸提供增壓空氣。另一創舉則是將排氣閥門整合在渦輪增壓器中。這款 911 Turbo 是當時排放量最低的車子,之後在 1997 推出的 Turbo S 也是如此;其運動型車款 911 GT2 的馬力性能達 330 千瓦(450 匹)。

引擎類型:雙渦輪
排氣量:3,600 cc
最大增壓壓力:0.8 bar
最大馬力:408 匹
最大扭力:540 牛頓米

保時捷 911 Turbo S(996)

1997 年引進的 996 型在 2001 年推出 Turbo 車型,開啟了全新世代:所有引擎,包括全新的 3.6 公升渦輪增壓型,都採用水冷技術。Turbo 和 Turbo S(自 2004 年起)則配備可變氣門正時與揚程系統(VarioCam Plus),用來調整進氣凸輪軸與進氣汽門揚程。這具渦輪增壓引擎是以 1988 年利曼冠軍車 911 GT1 的機組為基礎。Turbo S 標配保時捷陶瓷複合煞車系統(PCCB),亦可選配 Tiptronic S 變速箱。驚人的 330 千瓦(450 匹)馬力歸功於 S 車型所搭載的大型增壓器、更高效的增壓空氣冷卻器和經過調整的觸媒轉化器。

引擎類型:雙渦輪
排氣量:3,600 cc 最大增壓壓力:0.9 bar
最大馬力:450 匹
最大扭力:620 牛頓米

與 993相同,996也採用兩具並列式渦輪增壓器。

保時捷 911 Turbo(997)

997 型的 911 Turbo 在 2006 年有一項驚世創舉:保時捷在汽油車型上應用了所謂的可變渦輪葉片幾何技術(VTG),這代表渦輪葉片可以有不同的攻角角度。在低轉速狀態下,廢氣氣流中的葉片角度較陡,因此會提早開始增壓。雖然這項技術早已用於柴油引擎,但是仍須針對 911 Turbo 的汽油引擎重新研發專用的可變渦輪葉片幾何技術。尤其汽油引擎的溫度比柴油引擎高出許多,因此必須使用來自航太領域的材料。

引擎類型:雙渦輪
排氣量:3,600 cc
最大增壓壓力:1.0 bar
最大馬力:480 匹
最大扭力:620 牛頓米,含超增壓(Overboost)調節

保時捷 911 Turbo S(992)

渦輪增壓技術的發展在 992 型達到目前的巔峰:如今,911 Turbo S 的新型引擎採用對稱排列的更大型可變渦輪葉片增壓器搭配排氣閥門,可結合更多不同特性。新技術的優勢在於引擎冷起動之後,由於觸媒轉化器受到電子調節旁通的直接加熱,溫度會更快速地上升。如此也有益於提升效率:在油門全開時將自動降低廢氣背壓,以降低汽缸中會干擾燃燒的廢氣量。

引擎類型:雙渦輪
排氣量:3,745 cc
最大增壓壓力:1.4 bar
最大馬力:650 匹
最大扭力:800 牛頓米

Klaus-Achim Peitzmeier
Klaus-Achim Peitzmeier