增压!再增压!为了满足人类欲望,我都经历了什么?


或许你曾不屑于纯电动汽车的续航,但不可否定的是,驱动电机在动力方面着实比发动机来的更简单粗暴。那么,内燃机与电机的动力battle真的输了吗?别忘了,还有增压系统……

典型电机扭矩、功率特性曲线 典型电机扭矩、功率特性曲线

驱动电机的低速恒扭矩、高速恒功率特性使得其起步加速性能表现出色,在内燃机还在进行喷油燃烧的过程时,纯电动汽车早已一骑绝尘。然而,在纯电动汽车大规模兴起之前,工程师们一直在致力于改善发动机动力特性,这其中也留下了很多经典之作。

让萨博汽车涡轮增压名声大噪的车型——SAAB 99 让萨博汽车涡轮增压名声大噪的车型——SAAB 99

涡轮增压,想必是大家再熟悉不过的词眼。萨博汽车曾在SAAB99上将这一技术发扬光大。然而我们知道,作为一项用于改变发动机动力特性的技术,常被诟病的是其涡轮迟滞效应。低转速下,由于发动机废气能量不足,外加涡轮叶片的转动惯量的影响,导致一定的涡轮迟滞。即使随着技术的发展,涡轮迟滞效应逐渐被削弱,但是问题依旧存在。

发动机曲轴驱动的机械增压系统(Supercharged) 发动机曲轴驱动的机械增压系统(Supercharged)

机械增压与涡轮增压恰恰互补,由于机械增压器与发动机曲轴直接通过皮带进行连接,因此机械增压不存在迟滞效应。然而,由于机械增压器动力源自于曲轴,归根结底还是要靠发动机提供能量,因此,从一定程度上会降低发动机效率。此外,高转速下的噪音也是一个不容忽视的问题。

既然各有利弊,为何不合二为一发挥各自特长呢?

☆Lancia Delta S4 and “S4 Stradale”

Lancia,可译为蓝旗亚,属菲亚特集团下子品牌,以生产豪华蓝旗亚汽车轿车为主。Lancia Delta S4是世界上第一个采用双增压系统的量产车型,该车型首次出现在世界汽车拉力锦标赛(WRC)中,用以代替其原有的Lancia 037。

Lancia 037 Lancia 037

当时,037采用后驱+机械增压的形式,虽然在1983年的WRC中击败Audi Quattro赢得了车队总冠军,但在1984年,Audi Quattro凭借其升级的四驱系统夺得赛季车队和车手冠军,这对当时名噪一时的Lancia无疑是一种打击。此时,Lancia也真正开始感受到奥迪四驱的可怕。此外,1984年赛季后期,中置引擎,空心管式车架的Peugeot 205Turbo 16的异军突起也使得Lancia感到事情并没有那么简单。

Lancia Delta S4 Lancia Delta S4


Lancia 双增压发动机 Lancia 双增压发动机

于是,1985年,Lancia推出了同时采用机械增压和涡轮增压系统的 Lancia Delta S4,搭载1.8L的四缸发动机。官方给出数据称比赛状态2.2Bar增压值下,最大功率达480马力,配合仅有890kg的车重,保证了其百公里加速1.8s的杰出表现。Lancia曾将这款发动机增压到高压5.0Bar状态,据称其最大输出功率可达1000马力,然而,这样的数据并没有出现在赛道上,只是用于宣传目的。即便如此,这款480马力的B组拉力赛车在1985年的收官站和1986年赛季中,以优异的表现成功夺得5个分站冠军。

Sergio Cresto(左) and Henri Toivonen(右) Sergio Cresto(左) and Henri Toivonen(右)

Delta S4在当时B组规则下的速度是统治级的,几乎利用了B组规则的一切。然而,稳定性欠佳导致蓝旗亚只拿到了1986赛季WRC制造商亚军。而在1986年WRC法国站,一台Delta S4翻下山坡起火,车手 Henri Toivonen和领航员Sergio Cresto当场去世,从此GroupB赛事被取消。

Delta S4 Stradale Delta S4 Stradale

因为当时WRC组委会有最低200台的量产要求,因此推出其民用版本Delta S4 Stradale,200台的产量使其成为非常具有收藏意义的车型。其最大功率250马力,匹配五速手动变速箱,搭载三把差速锁的四驱系统,钢管车身结构,配合玻璃纤维车身,使得该车价格高达Delta HF Turbo的五倍,而后者当时可是Delta最高端的车型。

☆Nissan March SuperTurbo

19世纪80年代,日产基于小型汽车Micra推出机械涡轮双增压系统汽车,国内称之为玛驰。其中,通过节气门位置和电磁离合器对增压系统进行控制,可帮助这台排量仅为930cc的发动机发出110马力的功率!而2016款的Micra也就这个水平。30多年前就能拥有这样的性能表现,其技术水平之高可想而知。然而,考虑成本问题,在生产了10000台该款双增压版的汽车后,日产便不再生产了。毕竟其双增压技术水平已经得到了认可。

☆Volkswagen Group’s 1.4-liter TSI Twincharger

日产在尝试过双增压系统后,后续便放弃了这一配置方案。然而,大众却利用它的1.4L排量的发动机复苏了该项技术,并在许多车型上得到了应用。这款1.4L发动机称之为1.4TSI。不过,只有一定功率版本的发动机,才会搭载双增压技术。其余的基本只采用涡轮增压技术,最大功率为120或者122马力,这取决于不同的调教情况。

和日产一样,大众也通过电磁离合器来控制它的鲁式机械增压器(机械增压的一种)。然而,和日产不同的是,大众安装了一个控制阀,可以在高转速下关闭机械增压,此时的涡轮增压器会在特定转速下介入,以提高发动机的效率。这一技术的实现得益于传感器技术的发展及成本的下降,使其可以推广应用到市场上。大众也凭借这款发动机多次荣获“年度发动机”大奖,并在Polo、Audi A1、Ibiza、Golf、Jetta、Passat、Sharan、Tiguan、Eos、Touran等车型上得到了应用。然而,2011年,考虑成本和复杂程度,大众放弃了这一方案。当然,这也得益于仅采用涡轮增压的TSI和TFSI发动机在解决涡轮迟滞方面也有了很大的改进。

☆Volvo’s T6 and T8 engines

Volvo之前已经取消了其五缸和六缸发动机,之前用于直列6缸发动机命名的T6,现已用于4缸发动机的命名,为了弥补缸数减少带来的功率损失,T6搭载了机械-涡轮双增压系统。虽然排量仅为2.0L,但最大功率可达320马力(5700rpm),峰值扭矩400牛米(2200-4500rpm)。

Volvo XC60 T8底盘 Volvo XC60 T8底盘

T6双增压发动机搭载在第二代XC90、S90、V90以及S60上,匹配爱信8速自动变速箱。在T6的基础上进一步发展了T8结构,与T6不同的是,T8动力总成是在原有T6双增压发动机的基础上,引入88马力的驱动电机,并将其布置在后轴上,构成混合动力系统。而XC90、S90以及V90都通过搭载T6/T8发动机实现了四驱。

☆Audi SQ7 V8 TDI

Audi利用双涡轮增压以及48V电气架构驱动的电动机械增压,创造了世界上动力最强的柴油SUV——SQ7。这款4.0L的V8柴油机最大功率可达429马力(3750-5000rpm),峰值扭矩900牛米。而搭载了电动机械增压器的SQ7,可保证1000-3250rpm范围内恒扭矩输出,这也就意味着,刚过怠速转速,发动机便可实现最大扭矩输出,这实际上已经非常接近一台大功率电动机的工作特性。但这的的确确是一台发动机,双增压系统使其动力得到了最大程度的发挥。

需要注意的是,千万不要把这里应用的昂贵而又复杂的电动机械增压器和你在某宝上买的12V“增压器”搞混,后者根本不能与之相提并论。

☆Zenvo ST1

当然,除了上述车型及发动机外,还有一款大家可能并不熟悉的车型——丹麦超跑 Zenvo ST1。搭载6.8L V8机械涡轮双增压发动机,最大功率可达1104马力,最大扭矩1430牛米,百公里加速3.0s,这动力参数,足可见双增压系统的效果。传动方面,该车可匹配6速手动、6速手自一体及7速犬牙啮合式斜齿轮手动变速箱。然而,这种超跑产量是很低的,年产量在15台左右,售价约合人民币749万元……

复杂的结构,高昂的成本,排放的限制以及电动机的天生优势,使得各大厂家不得不放下情怀,开始诉诸于电动化。曾经作为Volvo旗下高性能代表的Polestar也从之前的机械涡轮双增压逐渐过渡到混动Polestar1、纯电动Polestar2。而一向以混动技术为傲的丰田也开始了战略转移,并与今年七月宣布与比亚迪共同开发电动车……

或许有一天,内燃机真的不再存在,但是别忘了,在追求性能的路上,内燃机从来没服输过。

本文作者为踢车帮 杨帆

本内容来自汽车之家创作者,不代表汽车之家的观点和立场。
车系: 奥迪SQ7 Zenvo
标签: 技术解析
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