当第一颗“蜗牛”在汽车上安家落户以来，它为人类的汽车生活带来了翻天覆地的改变，追求驾驶乐趣、获得更加经济的油耗、寻求更低的排放标准，通通都成为了这颗“蜗牛”的职责。在普通汽车上安家51年以来，它一直任劳任怨，不过对于涡轮增压器的过去，我们还得从107年前讲起。

从天上到地上，1961年涡轮增压在汽车上安家

早在1885 年和1896年，戈特利布?戴姆勒（Gottlieb Daimler）和鲁道夫?迪赛尔（Rudolf Diesel）就分别对将燃烧空气提前进行压缩来提高发动机功率以及提高燃油经济性进行过研究，这可以看作是涡轮增压器概念的雏形。真正有实体出现，还是在1905年，瑞士苏尔寿（Sulzer）兄弟研发公司的总工程师阿尔佛雷德?波西（Alfred Buchi）博士发明了一种集轴向压缩机、径向活塞发动机和轴向涡轮装在同一根转轴的动力增压装置，并申请了一个发明，而这就是“动力驱动轴向增压器”，这也标志着世界上第一台涡轮增压器诞生了。

涡轮增压器最早是由航空领域逐步转向汽车领域，但早期在汽车领域涡轮增压器主要用于赛车上，这在那些发动机排量受到特殊限制的比赛中发挥了很大作用，它能使发动机获得更大的功率和扭矩，尤其是像F1赛车。涡轮增压器在普通轿车上使用还是1961年的事，这一年通用推出奥兹莫比尔F85，它便使用了增压技术，其3.5L V8发动机的功率达到了160kW。在当时，相同排量下非增压发动机功率输出的最好数值只有138kW。对于轿车用涡轮增压器而言，上世纪70年代以后是一个历史转折点。带增压的保时捷911于1975年面市；1977年，萨博99将涡轮增压器技术传播得更为广泛；1979年，代号为W126的梅赛德斯?奔驰S系列开始提供直列6缸或V8的涡轮增压柴油发动机，它也是奔驰旗下第一款投入量产的涡轮增压车型。

我们把时间点往前推，回到1911年，这一年在瑞士，第一家增压器工厂在温特图尔开工，随后在1915 年航空器用发动机增压器原型研发成功并投入生产，它是利用发动机废气驱动涡轮，主要是用来克服高海拔稀薄空气对动力的负面影响。换个角度看，在相同的动力输出下，涡轮增压器可利用较小排气量的发动机来实现大功率输出，这其实也就减轻了机体重量。涡轮增压器的这个特点在日后的航空业里发挥了相当大的作用，也为进入汽车领域奠定了基础。1919 年，通用电气（GE）制造的飞机发动机增压器还破纪录地将飞行器升到了10000米（约33000英尺）的高空。1925 年，苏尔寿公司的瑞士工程师阿尔佛雷德?波西博士成功地利用废气增压技术实现了将汽车发动机功率提高40% 的创举，成为了第一个在地面实际应用涡轮增压的人，这是汽车工业引入涡轮增压的一个里程碑。

化繁为简，小小涡轮制造无限动力

根据增压器形式的不同，主要分为涡轮增压器（Turbo charger）、机械增压器（Super charger，德语为Kompressor）和气波增压器（Comprex super charger），目前汽车增压多采用前两者。而我们平常所说的涡轮增压器其实就是一种空气压缩机——通过压缩空气来增加发动机进气量，提高空气密度，实现增压。我们的主角——涡轮增压器是利用发动机排出的废气惯性冲力来推动涡轮室内的涡轮，涡轮又带动同轴的叶轮，叶轮压送由空气滤清器管道送来的空气使之增加流速进入汽缸，即所谓的增压。发动机转速增快，废气排出速度与涡轮转速也同步增快，叶轮就压缩更多的空气进入气缸，空气的压力和密度增大则可燃烧更少的燃油，相应地实现了少喷油多做工的状态，在目前的技术条件下，涡轮增压器是唯一能使发动机在排量不变的情况下增加输出功率的机械装置。

但是由于涡轮增压发动机的进气是非自然方式——吸进来再压缩，所以空气压力大于大气压力值，相关部件需要超高转速地运转来实现这一目的，所以随之而来的高温排除或增压过度的泄压就成为了关键。过高的增压对活塞的压缩行程和燃油燃烧会造成负面影响，同时也为缸体加工以及连杆、活塞环等零件的强度提出了更高要求。当然，最关键的还是降温问题，涡轮增压发动机就好比电脑CPU被“超频”了一样。

那么如何降温呢？在此我们不得不提到中冷器。当空气被高比例压缩后会在进气管中产生热量，使空气膨胀密度降低，同时也会给发动机带来更高的工作温度，极端状况可能开锅或爆缸。因此，我们必须对进气做出一些改进，对高温空气进行冷却，这就需要加装一个空气散热器，其原理类似于水箱散热器——将高温、高压空气分散到许多细小的管道里进行风冷，通常中冷器可将气体温度从150℃降到50℃左右。

简言之，涡轮增压器最大的优点是能在不增加发动机排量的前提下提升20%～30%的功率和扭矩，这对于输出功率偏弱的柴油机来说是一大法宝。但涡轮增压器最明显的缺点也就是迟滞现象（Turbo Lag），这可以说是它的一个天生缺陷——由于叶轮的惯性作用对油门瞬时变化反应存在时间差，发动机转速的爬升过程也便是涡轮增压的迟滞时间——通常涡轮增压器开始介入是在1500-2000rpm之间，所以在我们给油加速时，涡轮增压车一般都会有一个明显的动力介入，在体感上会有一个抬头的感觉。（未完待续,明日请见涡轮增压的今生）