全民进入T时代 涡轮增压技术重返F1大赛

 

    2014年F1赛季已经开始，并于4月18号在上海站举办，我预计今年参观F1的人数会大增，因为亮点多多。拿法拉利来说，不仅车鼻子变得更独特，而且已“变心”了——它将自2006年一直沿用至2013年的2.4升自然吸气式V8发动机，“缩水”为1.6升V6涡轮增压发动机。这彻底毁了咱们的三观，之前一直是赛车技术引领民用技术，而今天却被颠倒了，那F1为什么不坚持它的自吸风格呢？您将会在下文找到答案。

 

 

 

◆涡轮增压已是大势所趋

    2013年，欧盟环境委员会宣布，从2020年开始在欧盟国家执行每公里95克二氧化碳的小汽车排放标准，取代2015年的130克排放标准。而现在国内上路的很多车，排放都超过200克，意味着未来根本不达标。迫于政策压力，欧洲厂商率先普及涡轮增压技术。中国乘用车市场的涡轮增压趋势也势不可挡，去年增量突破50%。

 

 

 

全新F1赛车，鼻子很古怪

    那什么是涡轮增压？让我们先了解一下它的原理，如果您已清楚，可以跳过这一部分。

    涡轮增压省油就属于“废物利用”，打个比方，自然吸气式发动机类似您将淘米的水直接冲入下水道，每天得花15元钱买菜做饭；而涡轮增压发动机类似您将淘米的水用来浇自家的菜，节省些买菜钱。那买菜钱就出自于发动机的尾气排放。

 

 

 

    我们已从曾经铺张浪费的年代步入高效节约的时代。对于汽车发动机，如何高效地将更多空气吸入燃烧室是一个永恒的难题，汽车发展了一百多年，虽然永远做不到对空气100%地燃烧利用，但至少在不断提高利用率，哪怕是增加一个百分点。

    因此，工程师们想到利用发动机排放的尾气，来产生“二次动力”。尾气被引送到涡轮增压器，带动里面的涡轮旋转，转速可高达每分钟28万转！与涡轮相对应的是由传动轴连接着的压气机轮，这两个同轴叶轮相互配合并快速转动，使压气机能够吸入大量的周围空气并将其压缩，产生高温、高密度的压缩空气。

 

 

涡轮增压器的内部构造

 

 

同轴叶轮

    随后这些热空气经过一个中冷器冷却，冷却后的空气在进入发动机之前，密度变得更高。一旦进入发动机，压缩空气将促使发动机高效燃烧更多燃油，从而减少燃油浪费。相同的额定功率下，汽油涡轮增压发动机相比自然吸气发动机能节约最高达20%的燃油消耗，并显著减少二氧化碳排放。这些优点使涡轮增压技术成为可完美满足21世纪需要的节能环保技术。

◆涡轮增压技术在赛车领域的运用

    其实涡轮增压技术并非在今年才用在F1上，早在1977年雷诺就将涡轮增压技术带入F1。到了1986年，隶属Mclaren-TAG的阿兰就驾驶一辆搭载1.5T V6发动机的F1，不过1989年后FIA就禁止涡轮增压F1的参赛。我本人认为，可能因搭载涡轮增压的发动机马力、扭矩较大，不易控制，而且有“作弊”的嫌疑，故组委会就不让用了。

 

 

1986年的本田FW11B采用了1.5T V6发动机，最大功率达到1050马力

 

 

    但2014年，涡轮增压技术再度回归，然而和80年代不同，新发动机功率增加了回收能量的电机，更加环保和高效。全新F1的动力部分不再称“发动机”，而是称作“动力总成”，整个总成共有六个单元组成：发动机、动能电机单元、热能电机单元、能量存储单元、涡轮增压器、中央控制单元。每名车手在每个赛季最多能使用5套动力总成，意味着车手一个赛季可以使用5个涡轮增压器，5个能量存储单元等，可以自由搭配使用。

    由于赛车对硬件的工艺要求很苛刻，因此不是所有涡轮厂商都能踏进这个领域，除了少数几家专业品牌，比如我们今天介绍的霍尼韦尔（Honeywell）。

    霍尼韦尔是一家美国百年大企业，在上世纪初曾在航空航天领域有大建树，美国宇航员阿姆斯特朗登上月球用的就是霍尼韦尔的产品。因此，霍尼韦尔在科技、可靠性保持很高的水准，它虽不是靠汽车技术发迹，但在涡轮技术上在业界有很高的声誉。因涡轮增压器相当于一个小型喷气式飞机发动机，霍尼韦尔便凭借航空航天领域的先进技术以及在空气动力学方面研究的优势，使其涡轮增压业务独树行业。

 

 

霍尼韦尔的办公楼

    霍尼韦尔早在1962年就率先把喷气式飞机发动机的技术应用于工业领域，推出了世界上第一代涡轮增压器。然后，又从矿用重卡走入民用的轿车、卡车。如今，他们的涡轮增压器已经覆盖了从0.8L到100L的发动机，出货量累计超过1亿台。

 

 

展会上霍尼韦尔的产品，包括航空航天

    汽油机方面，今天我们在街上看到的很多名车还是用它的技术呢，比如雪佛兰Cruze  Eco、大众甲壳虫、福特 Taurus SHO、Smart、菲亚特菲翔等。

 

 

大众甲壳虫采用霍尼韦尔的涡轮增压技术

    柴油机方面，霍尼韦尔是业界的领头羊，90年代发明的VNT可变截面涡轮增压技术，极大地改善了柴油乘用车辆的驾驶乐趣，促使柴油乘用车辆在欧洲的普及。2004年，宝马采用了它的第三代VNT技术，在功率、扭矩、速度、加速性能和燃油经济性上有质的提升。现在国外跑的很多柴油车都在使用霍尼韦尔的技术。

 

 

霍尼韦尔可变截面涡轮增压器

    今天，法拉利F1的1.6L发动机的增压系统也是霍尼韦尔研发的，难道是该品牌从民用首次进入赛事领域吗？不。其实早年霍尼韦尔已广泛用在勒芒、拉力赛、Indy500赛车等。比如，宾利Speed8就采用了它的技术，并在2003年获胜；而奥迪更是凭借霍尼韦尔涡轮增压器，在参加勒芒24小时耐力赛的14年间获得了12次胜利，虽然是否获奖与车队、驾驶员有密切联系，但如果座驾没有一套可靠的硬件，那是很难每次都笑在终点线的。

 

霍尼韦尔在中国

◆霍尼韦尔在中国

    由于全球都提倡高效动力，因此霍尼韦尔预计全球涡轮增压市场将持续增长。新车市场的覆盖率有望从2013年的31%提升至2018年的38%。鉴于柴油发动机的高普及，目前欧洲在涡轮增压技术的应用上依然领先全球。

 

 

未来，汽车的排放标准要求愈来愈严格

    随着汽油涡轮增压技术的推广，欧洲新车市场的涡轮增压器的覆盖率到2018年可达到67%左右。在中国市场，得益于汽油发动机市场对涡轮增压技术的积极采纳，涡轮增压的市场覆盖率预计将从2013年的22%增至2018年的33%。在北美，搭载涡轮增压器的新车预计在2018年可达到当年汽车总销量的31%，印度则将达到53%。

    国内很多品牌也用小排量涡轮增压发动机，比如长城、观致、MG、比亚迪、吉利等品。针对如此大的市场，霍尼韦尔将其产品带到中国，比如汽油机产品包括广汽菲亚特菲翔、致悦、MG6以及观致3等等。使用VNT柴油涡轮增压器的包括：长城哈弗H5、H6、江铃N351、江淮瑞风等。

 

 

哈弗H6也采用霍尼韦尔的涡轮技术

 

 

霍尼韦尔在上海的研发中心

此外，霍尼韦尔还专为中国打造了“东方服务于东方”的产品，早在1994年就在上海建了一家工厂，生产涡轮增压器，并在上海设了研发和技术中心。去年，在武汉也建成一个新工厂，武汉工厂差不多达到150万产能，能将中国产能提升至将近3倍。遵循“东方服务于东方”原则，新工厂的产品将主要供应国内车型。（来源：汽车点评）

 

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