增压的爆发

JETHRO+BOVINGDON

经典的发动机成就了那些令人难忘的汽车，就是这么简单。迈凯伦F1，也许是它们当中最令人难忘的，它以前所未有的变革的姿态充分展现了工程师的天赋，但最终给人们留下深刻记忆的是那部6.1L V12发动机。这是当时同级别中经典中的经典发动机，虽然它噪声很大，可动力反应准确而迅猛，使它成了那个时代发动机的标杆，不管是驾驶者还是车上目瞪口呆的乘员都得到了它所带来的极大享受。

在另一方面，也有一些十分令人反感的汽车却因为一部优秀的发动机而得到了原谅，如法拉利的Testarossa就是这样一部车。实际上，近代一些匹配了V6发动机的阿尔法、玛莎拉蒂4200GT，还有更多的车都是一样。我们需要高性能的发动机以让车辆更加充满魅力和更加让人兴奋，因为它能够带来让我们喜欢一部汽车的感觉，使这部机械就像一个正在呼吸的、活生生的巨人。

这里并没有刻意地规定哪些才算出色的发动机，但是这里却有一些决定性的因素，对于大部分出色发动机来说都适用。对于它们来说，没有出色的品质是绝对不成的，当然还要有令人兴奋的感染力。

在驾驶中不用怀疑法拉利F40所带来的原始的刺激感，F40是如此的激烈和让人震惊，还有GT2 RS加速时动力涌向后轮所带来的刺激感，但是比起F50在7500rpm或者油门到底时，发动机和后轮轮胎所带来的刺激感会像是你乘坐在GT3 RS 4.0里吗？答案是没有可比性。在更加引人瞩目的层面上，性格外向的Boxster就变得更加善解人意和更精确的操控，或者像E46所爆发出的炙热能量，或者E92 M3在极限状态下，在顷刻之间就能强烈感受到比涡轮增压所带来的强大扭矩快百倍的扭矩爆发。

但是我们并不想是这样，被指责成反对技术革新的人，我们很想去拥抱新一代的伟大发动机——伟大的涡轮增压发动机。为什么？好，我们现在已经没有选择的余地，那么就让我们希望沿着伟大工程师的思路，去学习到自然吸气发动机是如何黯然失色的。从哪里开始呢？布加迪Chiron和阿斯顿·马丁DB11都是非常完美的座驾，所以，我们先与布加迪的工程师团队负责人Willi Netuschil，还有阿斯顿·马丁动力系统工程师负责人Dr Brian Fitzsimons博士来个沟通，关于开发涡轮增压发动机所带来的挑战与机遇，它所带来的最大利益，还有未来的技术。

首先，先看看发动机本身。布加迪的这款W16发动机排量达到了7993ml，配备了4个涡轮增压器，并且采用了水冷中冷器。每个增压器采用了单涡管，并且尺寸很大。每个增压器跟随一组缸体布局。这款发动机的数值很出色，其最大功率在6700rpm时达到了1103kW，从2000rpm到6000rpm输出最大扭矩1600Nm，而增压器的尺寸比威龙增加了69%。其进气涡轮直径达到了74mm，排气涡轮直径达到了64.4mm。看看对手们怎样，日产的GT-R涡轮增压器进气涡轮直径是56.1mm，排气端的涡轮直径是52.4mm。Chiron的绝对增压压力达到了2.85 bar。在威龙上是2.25 bar，而在威龙 Super Sport上是2.3 bar。大个增压器通常要发生更明显的涡轮迟滞，Chiron采用了布加迪的新一代两级式增压系统以显著减少涡轮迟滞。当发动机转速从怠速650rpm到3800rpm时，Chiron会利用全部的排气只驱动4个涡轮增压器中的两个，使这两个增压器飞速地旋转，并快速进入工作状态。当超过以上发动机转速区间时，所有4个增压器同时进入工作状态。

DB11使用了新的5204ml V12发动机，匹配了两个带电子控制废气阀的单涡轮双涡管增压器。双涡管设计减少了各个汽缸间的排气干涉，提升了增压器效率。这款V12发动机在6500rpm时可以爆发出448kW，而从1500rpm一直到5000rpm持续输出峰值扭矩700Nm。这款涡轮增压器来自日本，进气端叶轮直径达到了68mm，废气端驱动叶轮的直径达到了56mm，增压器的最高转速达到了152000rpm。这款发动机还采用了一侧缸体停缸技术，以提升燃油效率和减少废气排放。

阿斯顿·马丁动力系统工程师负责人Dr Brian Fitzsimons博士讲起DB11的这款新发动机是那么的热情洋溢，并且充满了骄傲感，听他充满激情地介绍这款发动机的开发过程也是很刺激我们的求知欲望的。“第一步决定是我们还要坚持V12发动机”，他打开了他的话匣子，“因为环境保护的原因，对于大排量发动机而言还是很苛刻的。人们需要更多的马力，但还需要更低的排放。坦率地说，为了解决这对矛盾，惟一的方法是采取增压以得到更高的功率和扭矩。”

所以这一决定首先就被实用主义观点所驱动，常规高效率的方法便是控制排量，Fitzsimons解释道：“为了实现这实用主义计划，也就是说得到了一个可以将发动机做得稍微小一点的机会，于是我们缩小了发动机的尺寸，但并不是非常显著，只将排量减小到了5.2L，但是尽管如此还是让我们得到了明显的收益。而另一个巨大的机会是，如果你能设计出在发动机低转速时获得更大的扭矩，你就能够使用更多挡位变速器，也就是说如果发动机在相当低的转速运行时就能够提供足够的扭矩，在常规驾驶时就会非常省油。常称作以超速挡行驶。”

这并不是让那些狂热追求者发自内心赞美的关键所在，但我们确信出色的发动机让一切更美好。“让我们先来处理一些反馈吧，”当我表示出对Fitzsimons先生在开发涡轮增压发动机的拼搏充满敬意时他变得更加热情。“这是一种看法，是在某些情况下的现实，小排量高增压发动机在响应上不会像大排量自然吸气发动机那么出色。我们承认这点，所以我们争取在同级中做到最好，对我们自己设定了有进取心的目标。第二，我们并没有将发动机的排量减小太多，依然保持着自然吸气的5.2L排量。所以我们要做的就是尽我们的所能让这款5.2L发动机发挥得更出色。所以当我们设计增压器系统和进气路径时，我们的目标是在自然吸气情况下它的表现就要尽可能地好。大家的工作都围绕在这个清晰的目标上。”

阿斯顿·马丁仔细考察着每件事情，从电子增压器到机械增压器，最终发现一对双涡管涡轮增压器提供了最佳的结果。

“我们的目标是得到可靠的，并且能够被证实的技术。当前有很多新技术，但并不会得到像说明书上的完美结果。所以我们选择了双涡管涡轮增压器安装在每一列气缸上，并配上了电子控制废气旁通阀以得到精确的控制，和每侧6个气缸更好的布局。另外6个气缸的数字也是非常惹人喜爱，因为6个气缸比5缸或4缸能够更好地实现平衡，6个气缸工作时能很好地消除涡轮高速旋转带来的振动，其他的一些振动也被轻松抵消了，使发动机运转更平稳。增压器关键之处是采用了低惯性涡轮，涡轮转动惯量减小，响应变快，加速迟滞减轻了，另外这点对于轴承和固定部件来说也是很有益处的。我们还对废气旁通阀进行了精确控制。”

“发动机从转速1500rpm开始便可爆发出700Nm的扭矩，这给底盘工程师带来了挑战，好在我们在发动机调校的取向上并不是尝试去跟法拉利一样，想要达到每一个挡位的驱动力输出都得到增强，并且只是简单地模仿出自然吸气发动机的动力感觉。我们看看我们自己的这款发动机和法拉利488GTB发动机，都有着出色的性能，它们都带来了出色的驾驶感觉。我们不得不向这两款出色的发动机致敬，它们才华横溢，”Fitzsimons说。“不过，我们和法拉利的发动机价值观有所不同，我们得到了所有的扭矩，并使用了这些扭矩。这就是涡轮增压发动机，一点不羞涩地证明了自己能够带来丰富的驾驶乐趣。它的全部将呈现在消费者面前。”

这就是一个姿态，那就是布加迪要证明的。当大家讨论规划Chiron的发展规划时，工程师们的领导Willi Netuschil是非常死板的。“当3年半以前我们开始讨论威龙的继承者时，目标是创造一项新的世界纪录（最高车速）。我们接下来直接讨论多少功率能够满足我们的需求，并且断定需要1119kW。”当然是这样。“在目标明确了以后，我们就研究不同的解决方案，包括混合动力系统，但是当调研结束之后，公司做出决定时，不仅重量超出了预期，也没有人敢相信它将来能够达到预期的最高车速。”

对于每个人来说，超越412km/h的预计最高车速计划将要成为泡影。好在两段式涡轮增压器是如此的简单，达到了精巧的变革。“首先，你要知道威龙在设计之初的发动机排量是8L，能够产生出746kW的功率和1249Nm的扭矩。”Netuschil解释道。“那意味着现在，如果使用相同的发动机，我们还需要另外50%的动力，所以我们需要重新设计发动机，并增加增压器的尺寸。在做这一步的同时，也造成了发动机的动力响应时间的增加。现在遇到了很大的涡轮迟滞现象。于是我们开发了两段式涡轮增压器以减少涡轮迟滞。所以，在发动机怠速时我们使用了两个涡轮增压器，集中废气来驱动这两个增压器，涡轮转速的提升会非常快。发动机的怠速转速是650-700rpm，而在2000rpm时发动机即可达到最大扭矩输出，从怠速到扭矩峰值只需要跨越1300rpm。”

这套系统能够带来像保时捷918 Spyder那样动力瞬间爆发的效果吗？Netuschil热情而爽快地说出了他的观点：“如果我驾驶一部最先进的LaFerrari混合动力车，可以从混合动力系统获得最直接的动力爆发和迅猛的提速感。在前3m的反应会非常快——这里绝对不会给别人机会（太快了），但是过了3m或4m之后，我们就会变得更出色了。接下来的全部行程里你就会一直保持着高性能驾驶。”

也许电子涡轮增压器很快会进入市场，它会实现快速反应以与混合动力一争天下吗？

“是的，但是一定要匹配大号的涡轮增压器，你真的需要更多的电能以获得更多的优势。但在常规车载电力系统下，使用电子增压器来获得的收益就会逊色许多。但是让我们把眼光投向未来……电子涡轮增压器将会变得越来越重要。如果你考虑使用电子马达来驱动非常巨大的涡轮，那就需要匹配更大型号的发电机，也就是说你还需要混合动力技术的支持。我们也与我们的客户做了许多讨论，以现有的混合动力系统和当前的车载电力系统来说，没有人能够保证在未来20年内会发生什么。

当然，作为最终的决定，他们开发的内燃机是否能获得巨大的成功还需要等待时间的考验。在当前的汽车大潮中对于内燃机来说，涡轮增压技术是普遍存在的，可喜的是，我们可以看到广大工程师和技术人员正在以更多的智慧和饱满的激情在不断改进着涡轮增压技术的不足。

确信当客户收到DB11时一定会收到一份惊喜。“必然的，在发动机低转速时，客户可以明显地收获到更多的扭矩爆发，”他接着说，“然后会感觉到动力越来越猛，持续提升。当前有一些涡轮增压发动机在发动机高转速时不能得到动力峰值，我们的发动机将动力峰值延续到了6500rpm，我们还可以将它提升到7000rpm，它也不会出现喘不上气的情况。”

布加迪Chiron允许某种受到制约的疯狂驾驶。当Netuschil回忆起第一次驾驶Chiron时，他实事求是的表达被自己抱有怀疑的笑声打断了。“我驾驶拥有746kW的布加迪威龙去Ehra- Lessien 测试场，测试Chiron的原型车，当我又回到威龙上时，我迷惑地认为发动机一定出现了什么问题，再仔细一想，没有问题，只是坐上了不同的车。”

难以理解。现在我们只需要看到的是驾驶体验是否能与它开发时对驾驶性能的定义相匹配。