一場引擎科技的革命:保時捷Turbo渦輪增壓引擎的誕生

Porsche Turbo 的誕生,催生出一場引擎科技的革命。 圖/Porsche

1970 年代初期,保時捷Porsche對於賽車渦輪增壓技術的研究一直保持著高度機密。這場引擎設計的革命,不僅確保了保時捷在賽場上的輝煌勝利,更為渦輪增壓技術的普及奠定了堅實的基礎。

時光回溯至 1970 年代初,利曼附近的 Teloché 小鎮。在一個不起眼的小車間裡,保時捷團隊正為即將到來的 24 小時耐力賽做最後的準備。夜幕低垂,引擎專家 Valentin Schäffer 偶遇當時的賽車運動部門負責人 Ferdinand Piëch 和測試負責人 Helmuth Bott。現年 92 歲的 Schäffer 在保時捷博物館回憶起當時的情景:「我永遠記得 Piëch 問我:『你對 Turbo 有什麼看法?我們打算進軍 Can-Am 系列賽。』」

利曼榮耀,催生變革

1970 和 1971 年,保時捷憑藉 917 賽車在利曼 24 小時耐力賽和世界製造商錦標賽中屢創佳績,寫下輝煌篇章。然而,賽事規則的變革,將引擎排量限制在 3 升,使得保時捷引以為傲的 4.5 升引擎無法繼續參賽。面對挑戰,保時捷將目光轉向了加拿大-美國挑戰盃 (Can-Am),這個賽事對保時捷工程師來說無疑是一片創新的沃土,提供他們盡情揮灑才華,突破極限的空間。

面對競爭對手搭載 800 PS、8.0 升 V8 引擎的強大性能,保時捷極需為 917 搭載的 4.5 升 V12 自然進氣引擎尋求突破。然而,嘗試更重的 V16 動力單元卻未能帶來理想的操控表現。此時,渦輪增壓引擎浮現為可能的解決方案,但保時捷當時在這領域尚無實戰經驗。

雖然渦輪增壓技術早在 1905 年就已獲得專利,但在 1960 和 1970 年代,其應用主要侷限於卡車柴油引擎、少數公路車型和橢圓賽道賽車,技術尚未臻至成熟。

渦輪增壓:原理簡單,實則蘊藏無限可能

渦輪增壓的原理看似簡單:引擎燃燒後的廢氣驅動渦輪,渦輪再帶動壓縮機,將更多空氣壓縮送入引擎,從而提升燃燒效率與動力輸出。然而,將這項技術應用於賽車卻是一項巨大的挑戰。

在 Teloché 的那次相遇後,引擎開發負責人 Hans Mezger(1929-2020)、Valentin Schäffer 和其他工程師們組成了一個團隊,致力於將渦輪增壓技術應用於 917 賽車的 4.5 升自然進氣引擎上,目標是達到驚人的 1,000 PS(735 kW)動力輸出。這項開創性的工作,不僅為保時捷在賽場上贏得榮耀,更為渦輪增壓技術在量產車上的應用開闢了道路。在當時,保密性是至關重要的。

渦輪增壓器來自一家擁有卡車引擎經驗的供應商。保時捷在測試台上進行的初步測試充滿挑戰。他們甚至用水銀柱來測量增壓壓力。Schäffer 笑著回憶道:「我們首次啟動引擎踩下油門時,所有東西都從管子裡噴出來,像下雨一樣落在我們頭上。這種情況在今天是無法想像的。」

駕馭渦輪,挑戰極限

1971 年 7 月 30 日,廠隊車手 Jo Siffert 駕駛著搭載渦輪增壓動力單元的敞篷 917/10,在霍肯海姆賽道(Hockenheimring)上完成歷史性的首航。然而,Schäffer 解釋說:「試駕過程並非一帆風順。強大的動力輸出讓車手們措手不及,有時甚至在彎道上直行或打滑。」 這些驚險狀況源自於渦輪遲滯(turbo lag)現象,即加速時動力反應的延遲。

在橢圓賽道上,車輛多以全油門行駛,渦輪遲滯並不明顯。然而,在彎道較多、負載變化頻繁的賽道上,如何馴服渦輪增壓器,使其動力輸出更易於掌控,成為保時捷工程師們面臨的挑戰。

為解決此問題,保時捷工程師們研發出旁通閥(又稱排氣洩壓閥),當增壓壓力過高時,旁通閥開啟,讓部分廢氣繞過渦輪增壓器,既保護引擎,又改善渦輪遲滯現象,使渦輪增壓器能在低轉速下產生足夠的增壓壓力。

1972 年的 Can-Am 系列賽中,保時捷成為唯一勇於挑戰渦輪增壓技術的車廠。美國賽車手兼工程師 Mark Donohue 積極參與了開發測試。6 月 11 日,搭載渦輪增壓引擎的 917/10 Spyder 在加拿大莫斯波特公園的賽車首秀中,Donohue 首次亮相便打破了圈速紀錄達 4 秒之多,這在賽車界無疑是一項重大突破。

Porsche 917:賽道傳奇,再創巔峰

1972 年,Porsche 917/10 Spyder 憑藉六場勝利,勇奪 Can-Am 系列賽冠軍,續寫 917 在利曼賽事中締造的輝煌篇章。然而,勝利背後卻是一段充滿挑戰的旅程。在霍肯海姆賽道(Hockenheimring)首次試駕時,廠隊車手 Jo Siffert 遭遇機械故障,所幸引擎專家 Schäffer 迅速解決問題,讓 Donohue 從落後兩圈的劣勢中逆襲,最終奪得亞軍。可惜的是,Donohue 因傷退出後續比賽,由替補車手 George Follmer 在亞特蘭大之路賽道上首戰告捷。

1973 年,進化版的 917/30 再創傳奇。其 5.4 升風冷式 12 缸引擎,搭配渦輪增壓技術,可輸出高達 1,100 PS(800 kW)的驚人動力。駕駛艙內的增壓控制器,讓車手能靈活調整增壓壓力,在確保引擎耐用性的同時,兼顧燃油效率。Donohue 再度展現過人實力,在八場比賽中勇奪六勝,成功衛冕冠軍。然而,隨著賽事規則改變及石油危機的影響,Can-Am 系列賽於 1974 年賽季後黯然落幕。

1972 年起,私人車隊開始駕駛 917 征戰 Interserie 賽事(歐洲版的 Can-Am 系列賽)。1975 年,保時捷僅參與 Interserie,卻在該賽季的壓軸戰中,憑藉首次搭載中冷器的 917 賽車,創下平均時速 355.84 公里、最高時速 382 公里的驚人紀錄,此紀錄更保持長達 10 年之久,為 917 的輝煌歷史再添一筆傳奇。

1973 年,進化版的 917/30 搭載 5.4 升風冷式 12 缸引擎,搭配渦輪增壓技術,可輸出高達 1,100 PS(800 kW)的驚人動力。 圖/Porsche
1973 年,進化版的 917/30 搭載 5.4 升風冷式 12 缸引擎,搭配渦輪增壓技術,可輸出高達 1,100 PS(800 kW)的驚人動力。 圖/Porsche

保時捷將研發重心再度轉移至 911,並將排氣渦輪增壓技術導入 911 Carrera RSR Turbo 2.1。Schäffer 表示:「我們得以將從 917 賽車研發中獲得的寶貴經驗應用於此。」1973 年 11 月,這款擁有約 500 PS(368 kW)強勁動力的 911,首次於法國南部的保羅·里卡爾賽道(Circuit Paul Ricard)展開測試。

1974 年的利曼 24 小時耐力賽,Carrera RSR 成為首款搭載渦輪增壓引擎參賽的車型,在賽場上技驚四座。面對實力強勁的原型車,Gijs van Lennep 和 Herbert Müller 駕駛 Carrera RSR 仍展現出不凡實力,最終勇奪全場第二名。Schäffer 興奮地表示:「這真是太不可思議了!這在以前從未發生過!」

1974 年的利曼 24 小時耐力賽,Carrera RSR 成為首款搭載渦輪增壓引擎參賽的車型,在賽場上技驚四座。 圖/Porsche
1974 年的利曼 24 小時耐力賽,Carrera RSR 成為首款搭載渦輪增壓引擎參賽的車型,在賽場上技驚四座。 圖/Porsche

「渦輪增壓引擎在其他引擎力竭之時,仍能釋放源源不絕的澎湃動力。」

Mezger 和 Schäffer 在賽車運動中建立的革命性渦輪增壓技術,為 1974 年在巴黎亮相的保時捷 911 Turbo 奠定了基礎。Hans Mezger 將當時最強大的量產跑車的魅力濃縮成一句話:「渦輪增壓引擎在其他引擎力竭之時,仍能釋放源源不絕的澎湃動力。」

引擎開發負責人 Hans Mezger(1929-2020)、Valentin Schäffer 和其他工程師們組成了一個團隊,致力於將渦輪增壓技術應用於 917 賽車的 4.5 升自然進氣引擎上。 圖/Porsche
引擎開發負責人 Hans Mezger(1929-2020)、Valentin Schäffer 和其他工程師們組成了一個團隊,致力於將渦輪增壓技術應用於 917 賽車的 4.5 升自然進氣引擎上。 圖/Porsche

保時捷

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