从长远来看,涡轮增压技术出现的时间并不长。然而,在它短暂的汽车生涯中,却创造了一些令人叹为观止的成就。例如,布加迪威龙16.4,作为首款时速超过250英里(约400公里)的量产合法上路跑车,就使用了四个涡轮增压器,将大量的空气强制送入其8.0升W16发动机。即将推出的2025款雪佛兰克尔维特C8 ZR1则采用了两个涡轮增压器,能够爆发出惊人的1064马力。
雪佛兰克尔维特 ZR1 双门跑车
基本价格:183,300 美元
基本型发动机:5.5升双涡轮增压V8发动机,汽油
任何发明或创新都有其缺点,涡轮增压器也不例外。首先,涡轮会产生大量的热量,这给冷却系统带来了额外的压力;为了获得最大功率,还需要一个中冷器来降低进气温度,从而提高空气密度。此外,涡轮增压器还容易出现所谓的“涡轮迟滞”,即从油门输入到发动机功率提升之间存在延迟。涡轮迟滞会严重影响驾驶乐趣,因此许多汽车制造商致力于研发各自的防迟滞系统。
防滞后:它是什么以及它的由来
关于防滞后技术的简要说明
减少涡轮增压器的迟滞时间,从而改善应用该技术的车辆的油门响应。
最初用于赛车运动
目前有几种不同的实现方式。
近年来,电子控制涡轮增压器的出现有助于减轻和避免公路车辆的涡轮迟滞现象。
20世纪60年代初涡轮增压器问世时,还没有防滞后系统或电子控制系统。第一家使用涡轮增压器的汽车制造商是奥兹莫比尔,其Jetfire车型于1962年问世。在此之前,涡轮增压器主要用于重型机械和农用设备,很少应用于柴油发动机以外的领域。然而,知名涡轮增压器制造商盖瑞特艾瑞斯公司(Garrett AiResearch)与奥兹莫比尔和通用汽车的工程师合作,生产出了第一款用于公路车辆的涡轮增压器。
在赛车领域,第一辆采用涡轮增压技术的车辆是1972年的保时捷917/10 Can-Am赛车。这辆车动力强劲,在Can-Am系列赛中占据绝对优势,以至于美国车迷对这项赛事失去了兴趣,最终导致Can-Am系列赛在1974年末停办。涡轮迟滞确实是一个问题,但917/10的速度远超其他所有赛车,因此这个问题似乎无关紧要。至少当时是这样。
输入防滞后
到了20世纪80年代初,涡轮增压技术已在F1赛车中得到广泛应用。涡轮增压技术的出现,使得F1赛车提升动力输出不再局限于增大排量和复杂的配气机构。雷诺车队于1977年率先将涡轮增压技术应用于F1赛车,随后其他几家制造商也纷纷效仿。然而,涡轮增压技术存在一个问题——涡轮迟滞。法拉利车队是20世纪80年代初率先解决这一问题的车队之一。
该系统的工作原理是预先将空气和部分燃烧的废气直接注入F1赛车的排气歧管,迫使涡轮增压器比正常情况下更快地启动。这意味着当车手踩下油门时,涡轮增压器已经蓄势待发,可以立即提供全增压。防滞后技术在F1中的应用时间很短,因为燃油限制规则的改变使得这项技术在问世几年后就无法继续使用。
几种防延迟方法及其工作原理
如今,公路车辆中实现防滞后系统的方法有很多种。传统方法包括排气歧管燃油喷射,而更现代的方法则包括电动辅助扭矩填充、电动驱动压缩机、混合动力辅助以及使用电子控制涡轮增压器。法拉利最近也获得了一项专利,该专利介绍了一种通过在涡轮增压器内部安装减速齿轮装置来实现无滞后涡轮增压系统的新方法。
扭矩填充
扭矩填充技术无需对涡轮增压器进行任何工程改造,即可在混合动力汽车中实现类似涡轮迟滞的动力响应。简而言之,扭矩填充技术在换挡间隙发挥作用。该技术能够预估换挡后所需的扭矩,并通过电动机辅助填补扭矩缺口,从而确保车辆平稳运行。扭矩填充技术利用计算机来调节换挡间隙施加到车辆驱动轴上的扭矩。
电动涡轮增压器
我们必须感谢盖瑞特(Garrett)带来的这项技术,至少在将其应用于公路车辆方面是如此。今年,首款搭载Lambda 1发动机的车型——2025款保时捷911 GTS——正式上市。这款发动机无需混合气浓缩即可保持理想的空燃比,而这只有通过复杂的混合动力系统和电动辅助涡轮增压器才能实现。虽然这听起来像是电动汽车上某种以性能为导向的噱头,但实际上它是为内燃机设计的。这项技术的核心在于利用一台电动机独立驱动涡轮增压器,这意味着驾驶员一旦需要,就能立即获得最大增压值。
齿轮式防滞后
法拉利据称正在研发一种齿轮驱动的防滞后技术,这是公路车防滞后技术领域最新的创新之一。CarBuzz网站偶然发现了一项去年夏天向美国专利局提交的专利,其中详细介绍了这项技术。据悉,该技术旨在利用曲轴多余的动能来维持涡轮增压器的运转,并结合废气排放。专利图纸显示了一个曲轴驱动的齿轮组和一个可变进气系统。
宝马i8采用了防滞后技术
还记得宝马i8吗?这款造型奇特的混合动力跑车,在2013年问世时,凭借其未来感十足的外观和同样前卫的1.5升I3混合动力系统,瞬间引爆了汽车界。2014年,其高达135,915美元的售价意味着只有少数人能够拥有它。但由于诸多原因,i8在当时的汽车技术领域堪称翘楚,其中之一便是其扭矩填充技术的运用。
虽然福特福克斯是首款在2012年率先将扭矩填充技术应用于大众市场的车型,但宝马i8采用了一种不同的系统,该系统更符合防滞后系统的定义,旨在提升车辆性能。i8利用电动机在换挡过程中改变施加于传动系统的扭矩大小,从而有效地消除了六速自动变速箱换挡时可能出现的任何顿挫感。
相同,却又不同
由于各国政府的广泛监管,多年来赛车领域使用的涡轮增压防滞后系统在世界大多数地区都不合法。据报道,原因包括噪音过大、排放问题以及性能的大幅提升。这意味着汽车制造商不得不以某种方式规避防滞后技术,也正因如此,在公路车辆防滞后技术的研发过程中涌现出了许多独特的创新。
随着全球排放限制日益严格,目前引入的防滞后系统或许是我们最接近于通过拨动仪表盘上的开关来激活防滞后功能的方案,就像一些老式拉力赛车那样。不过,如果真能实现,那该有多酷啊!
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