涡轮增压技术的目的并非单一,汽车生产厂商针对不同市场所使用的动力解决方案也各不相同。
家用市场为经济性选择涡轮增压
曾经所谓的黄金排量,1.8升、2.0升的自然吸气发动机目前都几乎绝迹,反而是排量1.4至1.8升的涡轮增压发动机大行其道,包括曾经以自然吸气为傲的本田思域车型、以及涉足涡轮较早的大众高尔夫。
本 田用可变气门升程技术VTEC征服了家用市场,也吸引了大批日系性能控。虽然在F1历史上本田也制造过出色的涡轮增压发动机,包括如今迈凯伦跑车所使用的 3.8升涡轮增压发动机也出自本田之手,但在家用车上本田却一直坚持使用自然吸气发动机。从1972年至今,思域共推出了十代车型,不过可能连第九代车主 都想不到的是,在第十代车型上会放弃使用已久的自然吸气发动机R18系列,用一台1.5升排量的L15系列转投了涡轮阵营。使用涡轮增压的好处对于思域来 说是明显的,数据上,新发动机虽然排量相比老款减少了0.3升,但最大功率反而增加了36马力,最大扭矩也提升了46牛·米。
相 比本田品牌的自然吸气情结来说,同样作为家用车的德系对手,大众高尔夫就更早加入了涡轮大军。在第四代高尔夫上就开始搭载1.8升涡轮增压发动机,虽然未 进入国内市场,但对于还在用排量和气缸解决问题的年代,这种新方案带来的优势是它最大功率上已经追近了高性能版本,在扭矩方面已经追平了当时的VR6发动 机。
从 1991年开始,大众首先在帕萨特车型上使用VR6发动机,VR6是一种特别小夹角的V型6缸发动机。通常V型发动机的夹角为60度,相比直列六缸发动机 来说大大减小了发动机的长度,但发动机的宽度随之增加。大众前横置的发动机布局使得无论是直列6缸还是V型6缸都很难塞进发动机舱,而夹角只有15度的 VR6发动机长度比直列5缸更短,宽度则只有V型6缸发动机的一半。
VR6 发动机性能出色,工况稳定,直至目前仍然在大众部分车型的顶级版本上使用,刚刚停产的大众辉腾所使用的W12发动机就是由两台VR6组成的。即便如此,发 展速度迅猛的涡轮增压发动机已经让这款昔日明星黯然失色。现在高尔夫R的车主恐怕不会想到第三代高尔夫是使用一台排量达到2.9升的VR6发动机将最高时 速提升到250公里的。
在 第六代,也就是上一代高尔夫上,大众放弃使用3.2升的VR6发动机,转而使用2.0升涡轮增压发动机来武装高尔夫R,R32因此更名为R20。更值得关 注的是,从第六代开始,高尔夫在普通版本上投入了小排量涡轮增压车型,真正地让涡轮增压技术走进了千家万户。从此,中国消费者的嘴里开始蹦出EA111、 EA888这样的字眼。
其 实对于家用车型来说,2.0升以下排量自然吸气发动机空间被1.5升以下涡轮增压发动机取代的原因比较复杂,并不是简单地为了降低油耗和提升动力。对于欧 盟越来越严格的排放标准,涡轮增压技术是在现有测试条件下,更容易达标的一种方案,而无论是欧洲本土产品高尔夫,还是在英国投产的思域来说,满足欧盟的需 求都非常重要。而类似丰田凯美瑞和本田雅阁这样,不需要考虑欧洲市场而只需要满足亚洲和美洲市场的车型来说,自然吸气发动机的潜力还大有可挖,比如配合使 用阿特金森或双循环发动机并搭配混合动力系统。
高性能车用涡轮榨取动力
高 性能车中也不乏从自然吸气转投涡轮增压的案例,比如宝马M3。M3最初的概念来自于2002 Turbo,不过实际研发出的第一代车型却是装备了代号S14的2.3升直列四缸自然吸气发动机。从1985年的第一代发展到2007年的第四代,M3的 气缸数和排量一直在增长。对于一台高性能车来说,性能的考量是非常重要的,你需要时刻领先于你的对手,所以在第四代上看到宝马放弃了直列6缸发动机转而使 用4.0升V型8缸发动机。自然吸气发动机车型对于油门的响应是线性的,但扭矩输出却未必。第四代宝马M3的V型8缸S65就属于高转速型发动机,爆发峰 值扭矩需要足足3900转/分,在赛道上驾驶它需要格外小心,在出弯加速时后轮很可能因为发动机转速上升过程中扭矩突然爆发而失去抓地力。
到了第五代,宝马更换了命名方式,双门版改称为M4,发动机也回归到了经典的3.0升直列六缸,只不过这次增加了涡轮增压装置。最大功率虽然只提升了11马力,但涡轮增压发动机更擅长输出扭矩,这让峰值扭矩足足增加了150牛·米。
对 于中国消费者来说进口车型更小的排量也意味着更低的排量税,对于高价位的车型来说,税率的高低对价格的影响还是比较明显的。基于以上原因奔驰C63也悄悄 减小了发动机排量,虽然仍保持使用V型8缸发动机,但排量已经从6.2升降至4.0升,2.2升排量被削减,但同时又要有更强的性能输出,奔驰的解决方式 便是使用涡轮增压技术。
跑车市场也没有不破的经典
跑 车阵营里比较有代表性的应该就算是保时捷了,因为保时捷虽然看起来外形一成不变,但内在的技术却一直走在行业前列。早在1975年,保时捷就把从勒芒赛车 上“拆”下来的涡轮增压器安装到了第二代911的 3.0升水平对置发动机车型上了,并以这项技术的名字命名该车型,从此诞生了911 Turbo。
911 Turbo长期作为保时捷911车型的旗舰产品,从第二代延续至目前的第七代,动力从260马力疯长到了现在的580马力,而排量只是稍稍增加了0.8 升。911 Turbo的涡轮技术发展史也可以说是折射了汽油涡轮发动机的发展史,从初代巨大的涡轮迟滞、难以操控的扭矩爆发,到目前几乎难以察觉迟滞、细腻的操控, 经历了单涡轮、双涡轮、涡轮本体轻量化、优化泄压阀、变速箱匹配等等无数的工作,甚至还成为了汽油涡轮增压发动机车型中首次使用带有可变几何涡轮技术的车 型。
但 保时捷的车迷和消费者们,尤其是北美的消费者也是跟厂商一样相当顽固的一群人,所以心目中仍然把自然吸气的911 Carrera车型奉为最纯粹的保时捷,不过大家都没预料到的事情还是发生了。又一台3.0升涡轮增压水平对置六缸发动机诞生了,这次,运用了缸内直喷技 术的它装备在了911 Carrera车型所有不同版本中。这其实不是保时捷第一次对环境做出妥协了,在1998年推出第五代911时,就因为尾气排放在环保方面受到法规限制而 不得不放弃了公司创始之初就使用的风冷技术,转而采用水冷的新方案。
不过相对于保时捷将长期运用的技术投放到更多车型上的做法,全新法拉利车型也用上了涡轮增压发动机是不是让人更为意外呢?
从沃德榜单看发动机发展趋势
如 果刚才这些车型只是涡轮增压发展史的一面面镜子,那么接下来要看的,则更为直观了。沃德十佳发动机“Ward’ s 10 Best Engines”是整个行业中,主要针对美国市场在售车型发动机评定的权威,回顾这十年沃德十佳发动机中汽油涡轮增压发动机所占比例,就能够看到不同进气 方式发动机在时代变迁中的地位变化。在十年间,涡轮增压发动机共有48台,占据了榜单的半壁江山,其中35台是汽油发动机。
从这些年的变化中你会发现,其实涡轮增压发动机的增长势头明显,但增速并不算快,同时增压发动机搭载的车型种类有所变化,从最初为增加动力,渐渐转变为减 小发动机排量的同时,保证动力输出的一种手段。另外,其实自然吸气发动机的生存空间并未被过分挤占,美式的大排量发动机在不被排量税限制的市场里依旧活 跃,很多自然吸气发动机纷纷与电机组合,成为市场的新宠。未来涡轮增压和自然吸气都还有很多发展方式,全新奥迪SQ5上的电子涡轮,和丰田达40%超高热 效率的自然吸气发动机,都是走向未来的新阶梯。