渦輪遠景 馳騁未來

保時捷在研究賽車渦輪增壓科技時,必須對開發細節嚴格保密。1970 年代,引擎的結構革命譜寫出保時捷賽車的勝利故事,並為日後的量產跑車建立基礎。

   

這次,故事發生的地點是法國利曼附近的特洛切 (Teloché) 小鎮,時間是 1970 年代初。保時捷車隊正在此處的一個小車廠為接下來的 24 小時耐力賽做準備。黃昏時刻,引擎工程師瓦倫丁·謝弗 (Valentin Schäffer) 見到了當時的賽車部門主管斐迪南·皮耶希 (Ferdinand Piëch) 和測試部門主管赫爾穆特·博特 (Helmuth Bott)。如今,現年 92 歲的謝弗在保時捷博物館接受採訪時,對當時的情景仍記憶猶新:「皮耶希問我:『你覺得渦輪增壓怎麼樣?我們接下來想參加加美挑戰盃 (Can-Am)。』」

在 1970 年和 1971 年,保時捷憑藉 917 在利曼大賽和其他知名賽車世界錦標賽中取得巨大成功。然而,當時賽方突然決定只允許各車隊使用最大排氣量為 3.0 升的引擎,因此保時捷的 4.5 升引擎賽車在下賽季將無法繼續參賽。這就是保時捷轉而參加加美挑戰盃的原因。加美挑戰盃可謂是技術人員的天堂。在那裡,人們幾乎不會對想像力和工程技術設定任何限制,而挑戰盃中的一些競爭對手已經率先使用 800 匹馬力的 8.0 升 V8 引擎。為此,保時捷也需要一款賽車,能夠媲美搭載 4.5 升 V12 自然進氣引擎的 917。保時捷一開始採用重量大得多的 V16 引擎,但由於其操控無法令人信服,測試結果不盡人意。技術人員隨後提出新的解決方案:渦輪增壓引擎,但保時捷沒有人有這方面的經驗。

這項科技其實並不新奇,第一項渦輪增壓專利可追溯回 1905 年。在 1960 和 1970 年代,渦輪增壓器主要用於卡車的柴油引擎,偶爾也用於公路車型和橢圓賽道賽車。追根究底,這項技術尚未開發成熟,所以未能廣泛運用。

但渦輪增壓器的原理其實非常簡單:燃燒後的空氣、燃料混合物從氣缸流出,進入排氣系統,並在途中驅動渦輪;渦輪則是透過一根傳動軸與進氣側的壓縮機葉輪相連,藉此可將新鮮空氣壓入引擎燃燒室,進而提高燃燒效率。在特洛切的會議結束後,負責引擎研發的漢斯·梅茨格(Hans Mezger,1929-2020 年)、瓦倫丁·謝弗和其他工程師組成了一個「智囊團」。他們決定將 917 的 4.5 升自然進氣引擎與兩組廢氣渦輪增壓器結合,以此達到性能升級的目的,最終動力可達 735 千瓦(1,000匹馬力)。要知道,這支團隊所從事的是前無古人的工作,而他們所開拓的領域也為日後渦輪增壓引擎在量產中的使用奠定基礎。因此,技術保密是最高原則。

渦輪知識:

渦輪知識:

1987 年,漢斯·梅茨格(左)和瓦倫丁·謝弗一起討論保時捷印地車計畫。

開發前期,由於渦輪增壓器的供應商主攻卡車引擎領域,他們的產品在保時捷進行初步測試時,表現有時會非常奇怪。為了測量增壓壓力,技術人員用到了水銀柱。「但當我們第一次啟動引擎並踩下油門時,所有液體都從管道裡噴出來,雨點般地落在我們頭上。」謝弗一邊回憶,一邊大笑起來,「那是一個如今無法想像的場景。」

1971 年 7 月 30 日,廠隊車手喬·西費爾特 (Jo Siffert) 駕駛搭載渦輪增壓引擎的 917/10,在霍根海姆環形賽道上開始這款新賽車的試駕,這可說是極具歷史意義的一天。「在路試中,我們遇到了新的挑戰。」謝弗接著說道,「駕駛會在彎道中直行或打轉,因為加速時動力來得太突然。」這些意外是所謂的「渦輪遲滯」造成的,也就是加速時特有的延遲回應行為。進氣側的壓力需要一段時間才能形成,但隨後,這股力量又會報復性地施展開來。這在橢圓形賽道上不是問題,因為在那裡,賽車可以保持全負載狀態一路行駛。不過,如果是彎道較窄、負載變化較大的賽道,渦輪增壓就需要加以控制,這樣才能更易於駕駛。

透過旁通閥(也稱廢氣門)設計,保時捷工程師找到實際可行的解決方案。增壓壓力過高時,它就會打開,引導廢氣離開渦輪增壓器。這一方面可以保護引擎,另一方面也可以更有效調節渦輪遲滯;這樣就可以讓渦輪增壓器在低速範圍內產生足夠的增壓壓力。1972 年,保時捷成為唯一一家在加美挑戰盃系列賽事中大膽嘗試渦輪增壓的製造商。賽車手兼工程師馬克·多諾霍 (Mark Donohue) 在研發過程中發揮了關鍵作用。6 月 11 日,在加拿大莫斯波特 (Mosport) 的 917/10 Spyder 首賽中,這位美籍車手以 4 秒之差打破單圈紀錄。在比賽中,四秒意味著天壤之別。

但在 19 圈之後,多諾霍就因賽車故障而被迫駛入維修站。謝弗很快就發現問題所在:「由於拉力彈簧斷裂,一塊擋板被卡住了。我用錘子敲了敲車軸,彈簧就又彈開了。」多諾霍很快就追回落後的兩圈,最終獲得第二名,可惜因為受傷,他不得不退出剩餘比賽。隨後,替補車手喬治·福爾默 (George Follmer) 駕駛這款賽車首次參加亞特蘭大公路賽 (Road Atlanta) 即獲 勝利。1972 年,917/10 Spyder 在加美挑戰盃系列賽事共獲得六次勝利和冠軍。

第二年,917/30 繼續延續成功故事。這款賽車採用進一步研發的 12 缸氣冷引擎,排氣量為 5.4 升,輸出動力超過 800 千瓦(約 1,100 匹馬力)。此外,駕駛可透過駕駛艙內的蒸汽輪調節增壓壓力,在起跑時增強,比賽期間降低;這樣可以減輕引擎的負荷,節省燃料。謝弗說:「性能從來不是渦輪增壓的難題,挑戰恰恰相反,我們必須密切注意所有零件的溫度,保證不會過熱。」多諾霍後來贏得 1973 年加美挑戰盃系列賽八場比賽中的六場,一舉奪下冠軍頭銜。第二年,保時捷只參加了其中一場比賽,因為賽方推出新規定,對油耗進行了限制。不過,在這一季結束後,這個系列賽事也戛然而止。當時,由於石油危機和北美經濟衰退,贊助商紛紛退出比賽。

從 1972 年起,私人車隊駕駛 917 征戰歐洲 Interserie 系列賽,這項賽事可與加美挑戰盃比肩。1975 年,保時捷僅參加了歐洲 Interserie 系列賽。但在那一年的決賽中,917 再次打破一項世界紀錄。保時捷引擎首次安裝增壓空氣冷卻器,它們可以冷卻高度加熱的進氣。由於冷空氣的密度較高,氣缸中的充氣量增加,輸出量也隨之增加。在美國阿拉巴馬州全長 4.28 公里的塔拉迪加超級賽道橢圓形賽道 (Oval Talladega Superspeedway) 上,多諾霍的平均時速達到 355.84 公里,最高時速為 382 公里。他所締造的這項世界記錄一直保持了十年。

其後,保時捷重新回歸 911,而 911 Carrera RSR Turbo 2.1 也引入廢氣渦輪增壓科技。謝弗說:「在這款跑車上,我們運用了 917 的眾多研究成果。」1973 年 11 月,約 368 千瓦(500 匹馬力)的 911 在法國南部的保羅里卡爾賽道 (Circuit Paul Ricard) 進行首次試駕。在隨後 1974 年的利曼 24 小時耐力賽上,Carrera RSR 作為第一款配備渦輪增壓引擎的車型參加世界知名賽車錦標賽,並一舉引發轟動。在跑車組的比賽中,吉斯·範·倫內普 (Gijs van Lennep) 和赫伯特·穆勒 (Herbert Müller) 駕駛的保時捷跑車與眾多實力強大的原型車一較高下,最終獲得總成績第二名。「這是不可思議的成就,以前從未發生過。」謝弗興奮地描述。

梅茨格和謝弗在賽車領域研發的革命性渦輪增壓科技,也為保時捷 911 Turbo 的誕生奠定基礎,該車於 1974 年在巴黎亮相。漢斯·梅茨格總結當時這輛品牌最強勁量產跑車的魅力時說道:「在其他引擎止步的地方,渦輪增壓引擎才剛熱身完畢。」

Bianca Leppert
Bianca Leppert
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