柴油机配件-19 世纪末期欧美探索提高内燃机燃烧效率的方法增压机械汽车的优缺点

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19世纪末，当戈特利布·戴姆勒（ ）于1885年发明了利用压缩机将空气强制注入内燃机的装置（机械增压器的前身）。有兴趣的读者可以点击《浅谈古今机械增压器的起源与分类》，我们知道，早在一百多年前，工业发达的欧美就已经开始寻找让更多空气进入内燃机的方法，以帮助提高内燃机的燃烧效率。

但是使用机械增压器存在一个问题：由于采用曲轴功率作为增压器的动力源，内燃机的输出功率被一定程度地浪费，对发动机的性能产生一定影响。1905年，任职于瑞士发动机制造公司的工程师 Büchi（1879-1959）发明了一种利用废气压力强制进气的压缩机，从而提高了内燃机的输出功率。然而，这项技术从诞生到成为现实花了近20年的时间。

照片：瑞士工程师 Büchi 和他设计的产品图纸。

20世纪初期，最新的工业技术往往首先被应用在军事领域，特别是在两次世界大战爆发之间的几十年间，工业技术飞速发展，为涡轮增压技术的进步奠定了坚实的基础。在航空领域，由于早期的螺旋桨发动机全部采用往复活塞式发动机（光是燃烧室数量就比汽车多），因此燃烧时需要大量的空气和燃料混合形成混合气。然而在高空，随着海拔的不断升高，空气会越来越稀薄，飞机的最大爬升高度也受到限制（飞机爬升得越高，越不容易被地面探测到，也不容易被地面防空炮火击中，高空的动力是侦察机、轰炸机急需解决的主要问题之一）。这时，工程师们想到了利用额外的机械将空气强行送入燃烧室来解决飞机在高空的动力问题。 虽然当时机械增压器技术已经比较成熟，但是进气效率较低，消耗的曲轴功较大（当时还没有离心式机械增压器机械增压汽车，只有罗茨式和蜗杆式），实用性并不理想。

图片：第一次世界大战期间法国空军使用的Bréguet 14双翼战斗机。

第一次世界大战期间，法国工程师首次在使用雷诺发动机的法国战斗机上安装了涡轮增压器。不过当时涡轮增压器尚未受到军方高层的重视船用柴油机，当时各国武器制造商还在着力于使用功率更大的发动机和威力更大的机枪。

美国航空工程师莫斯一直在研究燃气涡轮发动机。1918年，他首次在V12飞机发动机上安装涡轮增压器，并驾驶飞机飞越科罗拉多州派克斯峰，高度达到14000英尺（海拔4300米），打破了之前的世界纪录。然而，涡轮增压器尚未得到广泛应用，第一次世界大战就结束了。

照片：美国航空航天工程师莫斯。

涡轮增压器可以消除高海拔地区稀薄空气对自然吸气内燃机动力的不利影响，通用电气（）将此称为机械增压系统，而当时最常用的是机械增压器。

随着涡轮增压器技术的逐渐成熟和第二次世界大战的爆发，在和平时期曾蛰伏过一段时间的涡轮增压器也获得了第二次发展的机会。此时的战斗机已逐渐由双翼木质结构时代转变为单翼金属蒙皮时代，发动机的功率越来越好机械增压汽车，原本只应用于军用飞机上的涡轮增压器也逐渐应用到民用飞机、舰船和机车上。其中使用涡轮增压器最为广泛的是美国航空，这也带动了美国通用电气公司技术进步的飞速。二战中装备涡轮增压器的战斗机有B-17飞行堡垒（ ）轰炸机、B-24解放者（ ）轰炸机、P-38闪电（ ）和P-47战斗机等。而轴心国方面，德国空军也在福克沃尔夫Fw 190战斗机上安装了涡轮增压器。

图：美国P-47战斗机涡轮增压器结构图。图中右侧的小圆圈为涡轮增压器的安装位置。

随着二战的结束，很多军事技术开始逐渐应用在战后的量产活动中。那么世界上第一个使用涡轮增压器的汽车是哪款呢？早在二战开始之前，增压发动机就已经在欧美出现。在之前的文章《浅谈古今增压器的起源与分类》中介绍过，宾利、福特等汽车在20世纪初就配备了增压器。不过，最早配备以废气驱动的涡轮增压器的汽车应该是1962年生产的美国奥兹莫比尔（），以及同年生产的雪佛兰Monza。

图：奥兹莫比尔早期的宣传海报（1962 年）。请注意，图中圈出的装置是涡轮增压器。

照片：雪佛兰 Monza。

在欧洲市场，最早可以验证涡轮增压的车型是1973年推出的宝马2002 Turbo。不过也有说法称，涡轮增压器早在1960年代就出现在萨博96轿车上。不过在无敌网小编看来，虽然萨博96从1960年开始生产，但早期使用的引擎是1960年推出的750CC最大功率38马力二冲程发动机和1963年推出的841CC最大功率57马力直列三缸二冲程发动机（有意思的是，这款排量为841毫升的发动机还参加过蒙特卡罗拉力赛）。虽然二冲程发动机也可以使用涡轮增压器，但小编并没有找到萨博为二冲程发动机配备涡轮增压器的证据。

图片：参加1963年蒙特卡洛拉力赛的萨博96赛车。

最有可能搭载涡轮增压的车型是1967年以后衍生自1963年款福特 12M（12M）的1.5升四冲程V4发动机，尽管萨博曾短暂地为这款车使用过涡轮增压器，但比在美国量产晚了五年。

图：萨博96搭载了源自1963年福特 12M（12M）的1.5升四冲程V4发动机，从网上为数不多的图片来看，很难发现涡轮增压器的踪迹，因此无敌网编辑无法考证是否有车型搭载了量产涡轮增压器。

照片：萨博 99 Turbo（1978 年）。

不过随着1968年萨博99的上市船舶物资，萨博才真正迎来了涡轮增压车型的量产时代。虽然萨博一直宣称自己是世界上第一款配备涡轮增压器的家用车，但当1978年萨博99 Turbo上市时，与1973年上市的宝马2002 Turbo相比，它已经不能称之为第一了。

照片：宝马 2002 Turbo（1974 年）。

编者按：进入80年代，汽车技术的发展使得涡轮增压器的应用越来越广泛，小型车、大型商用车、大型机械上都能看到涡轮增压器的身影，涡轮增压器的发展也为日系高性能车的黄金时代奠定了坚实的基础。

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