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增壓器的發(fā)展歷程
發(fā)布時間：2018/12/21 11:29:34
汽車進入中國老百姓生活的歷史還很短暫，大部分人對那些確保汽車正常運轉的主要部件尚且沒什么了解，增壓器就更是個陌生的詞匯了。沒錯，它可以帶來額外的動力，卻也不是每輛汽車上都能找到的常見部件。作為本斯特別策劃欄目的核心內(nèi)容，你實在應該多花上幾分鐘，了解一下這個神奇小玩藝兒的來龍去脈。
什么增壓器？簡單地說，它就相當于一個鼓風機，將更多新鮮空氣壓入發(fā)動機的燃燒室，改善燃燒效率，從而在不改變發(fā)動機工作容積的情況下提高動力輸出。一臺發(fā)動機上既然可以存在機油泵、汽油泵、水泵、轉向助力泵等用來“搬運”各種液體的設備，為什么不可以再增加一個“空氣泵”呢？不過這聽起來好像很淺顯，將其從理論變?yōu)楝F(xiàn)實的過程可就曲折多了。
其實早在內(nèi)燃機剛剛發(fā)明不久后19世紀末期，德國人就產(chǎn)生了類似的念頭。不過嚴格來說，最早的機械增壓器應該是在20世紀最初十年內(nèi)由美國人查德維克開發(fā)出來的，而第一個由廢氣驅動的渦輪增壓器則是由瑞士人Alfred Buchi博士于1909年研究出來的。渦輪增壓器的英文名稱Turbocharger也是為了與Supercharger有所區(qū)分?？上г诋敃r，這一概念并未被多數(shù)人所接受。
直到數(shù)年后，能為發(fā)動機帶來更多動力的增壓器才開始逐步進入實用階段。1925年，兩艘德國船只上首次成功應用了2000馬力的渦輪增壓柴油機，這也促使Buchi博士的廢氣渦輪增壓器很快在歐洲、美國和日本獲得了生產(chǎn)權。從20世紀30年代開始，增壓器被大量運用到船只、有軌機動車及固定式機器。
不過，增壓器歸初的廣泛應用卻是在航空工業(yè)。第一次世界大戰(zhàn)期間，為了讓飛機(當時都是活塞式發(fā)動機)獲得更快的速度和更高的升限，軍用飛機率先試探性地使用了這兩種不同的增壓裝置。不久之后爆發(fā)的第二次世界大戰(zhàn)進一步刺激了技術方面的長足進步。最著名的采用渦輪增壓技術的大概就是二戰(zhàn)末期轟炸柏林的主力轟炸機型B17“空中堡壘”了，其動力系統(tǒng)安裝了通用電器公司生產(chǎn)的渦輪增壓器和Garrett生產(chǎn)的冷卻器。而生產(chǎn)航空發(fā)動機的勞斯萊斯則以機械增壓器著稱，英軍主力戰(zhàn)斗機“噴火”和轟炸機“蘭開斯特”，以及美軍的P51“野馬”戰(zhàn)斗要等，都裝有二戰(zhàn)期間最出色的勞斯萊斯“灰背隼”發(fā)動機。
至于在汽車領域的應用，機械增壓器無穎更先得到青睞，產(chǎn)品成熟也相對早很多。20世紀20-30年代，當價格高昂的渦輪增壓器仍然只被用在航空領域時，機械增壓器已早就橫掃歐美各大賽道了。那個年代知名度最高的兩部賽車分別來自AUTO UNION(奧迪的前身)和奔馳。AUTO UNION在賽車上安裝了一臺增壓值為1.8巴的兩級機械增壓6.0升發(fā)動機，壓縮比9.2：1，并以甲醇作為燃料，在5000轉/分時可輸出520馬力的最大功率，另一部同樣采用兩級機械增壓器的奔馳M125則能釋放出646馬力。
渦輪增壓器進入汽車愛好者的視野已是數(shù)十年以后的事情了。進入50年代，GRAND PRIX大獎賽規(guī)則進行了修改，使得法拉利的自然進氣發(fā)動機逐漸在歐洲賽場顯現(xiàn)統(tǒng)治地位，機械增壓器開始從賽場上引退，并從此大量進入了高性能改裝車市場。由于沒有功率限制，很多公司陸續(xù)生產(chǎn)了更強力的機械增壓器，而唯一對這種裝置的制約可能就是價格了。
60年代對機械增壓器貢獻最大的應屬美國。隨著小型化機械增壓器的大批出現(xiàn)和可以直接安裝到發(fā)動機上的便利性，追求大功率的車迷對V8發(fā)動機進行改裝后往往都會再安上一個夸張的機械增壓器。這期間最具代表性的可能就是McCulloch和Frenzel等企業(yè)了。進入70年代后，為了能在NASCAR比賽中與雪佛蘭的V8發(fā)動機一爭高下，福特請McCulloch為其專門設計機械增壓器，而400米直線競速也推動了增壓發(fā)動機風靡美國市場。
很明顯，渦輪增壓器的使用歷史遠沒有機械增壓器那么輝煌顯赫。直到20世紀50年代，航空燃氣輪機的出現(xiàn)帶動了耐熱材料的發(fā)展和開發(fā)高溫材料的精密鑄件技術的重大革新，對渦輪增壓器的發(fā)展產(chǎn)生了意義深遠的影響。此外，滑動軸承的發(fā)明也為其進一步發(fā)展打下了基礎。借助于滑動軸承，目前廢氣渦輪增壓器的轉速普遍能達到150000-170000轉/分，這是傳統(tǒng)的滾珠軸承難以企及的。
以生產(chǎn)航空渦輪增壓器著稱的Garrett公司最終解決了渦輪增壓器的技術屏障，推動了渦輪增壓器進入民用汽車市場。不過當60年代渦輪增壓器第一次使用于雪佛蘭民用車上時，幾乎是以悲劇收場的，它因可靠性較差很快退出了市場。不過在商用車領域，渦輪增壓器的發(fā)展歷程倒是相對順利。從50年代，康明斯、沃爾沃和斯堪尼亞等主要的發(fā)動機制造商開始研究在卡車上運用廢氣渦輪增壓器技術，而德國工程師kurt Beirer設計出了一臺結構緊湊的廢氣渦輪增壓器，解決了自身體積過大，并在柴油卡車上得到廣泛運用。
渦輪增壓器真正在民用柴油車上大批使用已經(jīng)是70年代了，奔馳300SD和大眾高爾夫增壓柴油版是當時最具代表性的車輛了。使用渦輪增壓器也突然變?yōu)榉浅r髦的事情，各公司都有起碼一款高配置的車型使用該裝置，甚至被視為高科技和高檔的象征。那個時代下誕生了不少即使現(xiàn)在看來仍十分經(jīng)典的車型，比如1973年款寶馬2002Turbo、1974年款保時捷911 Turbo，以及稍晚的薩博900 Turbo等等，甚至法拉利都推出過幾款渦輪增壓車型。
二十多年后的今天，增壓器已不再單純地用來提升運動性能，同樣也是改善燃油經(jīng)濟性和降低排放污染物的有效手段，因為它能直接有效地優(yōu)化燃燒效率。不過正如你可能了解到的，直到目前炎上，增壓器在汽油機上的運用遠不如在柴油機上廣泛，因為從技術特性來看，柴油機更需要增壓器的幫助。
