保時捷的快,是不講道理的!

在世界上的各家汽車品牌中,保時捷作為獨一檔的品牌,上能夠打意大利的法拉利蘭博基尼,下能夠壓着德系中的奔馳寶馬奧迪三兄弟,至于同級别的瑪莎拉蒂實在是顯得有點不夠看。
保時捷之所以如此強大并非是沒有原因的,保時捷作為汽車行業中的一個傳奇品牌,經曆過戰火,經曆過市場的殘酷競争,經曆過各種技術的革命;走過了風冷年代,走過了自吸時代,哪怕在即将要邁入的電動化年代,保時捷依舊是能夠保留着自己的初心,同時選擇了不斷更新着自己的各種車型,不斷推出領先時代的技術,不斷刷新各種記錄。

保時捷在汽車曆史中各個不同的年代,都是扮演着十分重要的角色,随着時代潮流的推進,汽車全面進入了渦輪時代之後,雖然各家廠商所掌握的渦輪增壓技術已經相當成熟了,并且有着大量的渦輪增壓車型,向着市場上大面積推廣,但是由于觀念的問題,還是有不少消費者不能夠完全接受渦輪增壓車型。
面對着市場的質疑,保時捷則是拿出了名為VGT可變截面渦輪增壓技術,并将這種技術大面積應用在自己旗下的各大車型上,迅速刷新世界上各個知名賽道的圈速紀錄,其中最負盛名的車型就是最新款的保時捷911 GT2 RS刷新了紐北賽道的圈速,高調地宣布着自己在這個渦輪時代中演繹出屬于保時捷的輝煌。

渦輪增壓作為一種相當成熟的技術,工作原理也并不稀奇,就是通過發動機排出的廢氣推動渦輪葉片,将排氣壓力轉化為進氣側的進氣壓力,使得發動機氣缸的充氣效率更高,能夠使得發動機的壓縮做功過程更加高效,從而促使發動機在有限的排量中爆發出更高的動力性能。
對于廠商而言,能夠在縮小排量且保持動力不衰退,甚至還有着小幅度的動力提升,在某種意義上有效地規避法律法規中的排量稅和排放法規的問題;對消費者而言,既能夠得到更好的動力體驗,又有着更經濟的用車成本,渦輪增壓簡直就是一種兩全其美的辦法!

實際上渦輪增壓系統的結構問題,在渦輪葉片的工作過程中,渦輪增壓動力主要是來自于發動機的排出的廢氣帶動渦輪,以驅動進氣葉片使得進氣效率更高效。
由于進排氣先後順序問題以及渦輪葉片本身是具有一定的質量,如果想要推動渦輪葉片就必須更快的排氣速度,更高的排氣氣壓去沖擊渦輪,使得渦輪葉片的轉速更快,以提升進氣效率。
就以發動機的排氣速度而言,隻跟發動機的當前轉速相關,如果想要發動機的動力輸出更加高效,需要發動機的轉速更快,以産生足夠的廢氣推動渦輪葉片,才能獲得增壓效果,因此渦輪增壓發動機的動力輸出過程存在一定的遲滞性。

渦輪增壓所帶來的動力遲滞是各個廠商都想克服的問題,但是由于渦輪結構設計以及驅動方法所存在的問題是天生就有的,所以各家廠商隻能夠通過後天不斷優化渦輪設計,使得渦輪增壓遲滞問題盡可能減少,而無法做到徹底消除(電控渦輪另當别論)。

渦輪增壓所帶來的動力輸出遲滞性,最重要的參數為渦輪的A/R值(A表示Aera,指的是渦輪排氣側入口處最窄的橫切面積;R則是Radius,表示渦管切面的半徑,兩者之間的比例則是A/R值。),當廢氣由排氣管進入渦輪增壓器推動渦輪葉片的時候,每道廢氣流就相當是進入了一個小型的文丘裡管,而産生渦輪葉片的推動力。

因此當A/R值越小,廢氣通過渦輪的流速更大,渦輪遲滞更輕微,在低轉區間有着較好的渦輪增壓響應性,當發動機處于高轉速的時候,由于有強大的廢氣壓湧進渦輪中,會使得渦輪在旋轉的過程中産生極強的背壓,大大限制了發動機的高轉速增壓效率,A/R值小的渦輪在發動機高轉區間不但會限制發動機的最大功率輸出上限,甚至還會有可能成為了發動機的負擔。

當A/R值越大的時候,在發動機的低速區間的時候,由于沒有足夠的氣壓驅動渦輪葉片,在動力遲滞問題上極為明顯;在高轉速區間,由于廢氣流量大,背壓小,使得發動機的排氣流通更加高效,轉速攀升更快,對發動機的最大功率更加有效。

簡而言之,就是發動機所配的渦輪越大,動力是夠了,但是所産生的動力遲滞十分嚴重,響應性不足;當配的渦輪小了,響應性足夠靈敏,但是高轉速區間,渦輪增壓效果并不明顯,甚至還可能成為發動機的負擔。


保時捷面對着這個問題則是與博格華納公司聯手開發出了一套名為VGT可變渦輪,全稱可變截面渦輪技術,英文名全稱為Variable Geometry Turbine(可變幾何形狀渦輪),能夠根據發動機不同的轉速通過渦輪增壓系統的VGT可變渦輪調整A/R值,使得發動機低轉響應快,高轉速增壓性能強。

關于這套VGT可變截面渦輪技術并非是保時捷所發明的,實際上這種可變截面渦輪增壓技術,在柴油機領域上早已經得到了廣泛的應用,但是由于柴油機和汽油機的工作特性存在着一定的差異性,汽油機所産生的排氣溫度達到了1000℃,相比起柴油機的400℃排氣溫度原要高得多。因此結構相對複雜的VGT所使用的硬件材質很難承受如此高溫的環境,就算能夠有效克服高溫問題,普通的硬質材料也會因為質量和強度的沖突,産生出現金屬疲勞或者渦輪遲滞的現象,因此VGT可變截面渦輪技術難以應用到汽油機身上。

不過保時捷在聯合了博格華納之後,開始采用耐高溫的航空材料和技術,嘗試開發出屬于保時捷所特有的汽油機可變截面渦輪增壓器。
最終保時捷和博格華納和保時捷成功了,保時捷将這種技術稱為VTG(Variable Turbine Geometry)可變渦輪葉片技術,并且将這種技術大面積應用到各個車系上,如保時捷718,保時捷911系列等。

保時捷最先将這個技術搭載着保時捷997 911 Turbo身上,在997所搭載的3.8L水平對置六缸發動機身上,爆發出368kw的最大功率以及650Nm的最大扭矩,并且最大扭矩隻需要在1950轉的時候就能夠全部釋放出來,最大扭矩的輸出區間能夠一直持續到5000轉,超過三千轉的最大扭矩區間,使得車子有着極強的加速能力;另外随着VGT可變截面渦輪增壓技術所帶來的超增壓模式,使得發動機能夠将最大功率提升到390kw,最大扭矩可達到700Nm。

保時捷真正使得VGT可變截面渦輪增壓技術展展現在消費者面前,是在2010年間,保時捷憑借着當時最新的性能怪獸保時捷(997)911 GT2 RS在紐北所刷出來的7分18秒的圈速,這個成績可能比起最新款的991.2版本的GT2 RS刷出的6分47秒要慢了,但是在當時997世代的GT2 RS也足夠稱霸車壇了。
能夠有如此成績的保時捷997 GT2 RS,車上所搭載的3.6L水平對置六缸發動機自然是功不可沒,雖然相比起991 Turbo的發動機排量小200CC,但是在最高功率卻被推至了456kw,最大扭矩輸出區間則是被标定在2250-5500轉時輸出700Nm,整體動力輸出相當可觀,這無疑是最能證明保時捷VGT可變截面渦輪增壓技術的犀利之處。

最難能可貴的就是這套VGT可變截面渦輪增壓技術,不但能夠有着極高的增壓效果,使得發動機的最大功率更加高,在低轉速區間的時候,能夠讓渦輪更早地快速運轉起來,使得渦輪遲滞的狀況得到極大的改善。

不過保時捷開發這套VGT可變截面渦輪增壓技術,所付出的代價也是足夠高,研發成本,生産成本以及後期的調教成本都是居高不下,這也使得這種技術難以大面積在其他車型上推廣。

不過保時捷作為首個将可變截面渦輪增壓技術應用到汽車上的廠商,随着科技的發展,不斷有新型材料被研發出來,相信保時捷會将内燃機技術演繹得更加精彩。
可惜的是随着内燃機的時代也即将要落幕了,保時捷也即将開始了全新的篇章,這些驚豔的技術可能在不久的将來将會在市場上消失,但是相信保時捷的輝煌将會繼續。
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