

大多数赛车技术的目的都是让汽车跑得更快。显而易见。但并非总是那么清楚的是,速度通常是通过提高效率来实现的,这就是为什么许多最初为赛车运动开发的技术进步最终应用到了普通马路上最普通的家用轿车上。因此,盘式制动器以更轻的重量提供更强的制动力。燃油喷射能更精确地将汽油输送到气缸。扰流板重新导向气流,为转弯提供更大的抓地力。
涡轮增压是这个列表中的一个相对较新的补充。技术本身并非如此,它几乎有近百年的历史。但几十年来,涡轮增压一直被认为只对赛车有用,当它过渡到街车领域时,几乎只出现在大马力跑车上。现在,主流制造商正将涡轮增压作为一种方法,来制造小型、省油、并且从驾驶角度来看有回报的发动机,成为日常轿车和实用型经济型汽车的动力装置。
涡轮增压器利用了所谓的强制进气原理。总的来说,进入发动机气缸的空气越多,产生的动力就越大。在自然吸气发动机中,当活塞向下移动时,空气会被吸入气缸,就像液体被吸入注射器一样。早期,工程师们意识到他们可以通过向燃烧室挤压更多的空气来大幅提高功率。因此,在20世纪20年代和30年代,他们开发了一种称为增压器的部件,它是一种由发动机驱动或皮带连接的空气压缩机。当发动机转动时,增压器会转得更快,增压器会比自然吸气发动机能够管理的空气量大大地将更多的空气强制送入进气歧管。增压器,俗称“鼓风机”,至今仍是支配直线加速赛的Top Fuel和Funny Car赛车的标准设备。
增压器的一大缺点是,驱动它们的旋转会消耗发动机的动力。因此,一些聪明的工程师想出了一个绝妙的主意,不是利用发动机来转动增压器,而是利用废气来驱动涡轮机,将空气强制送入进气歧管。曾经,这被称为“废气涡轮增压器”,但这个冗长的名称早已被缩短为“涡轮增压器”。以下是一个展示其工作原理的视频。

从概念上讲,涡轮增压器似乎是理所当然的——一种“不劳而获”的解决方案。但涡轮增压器也有其自身的缺点。首先,它们会产生大量热量,早期涡轮增压器如果未在发动机关闭前正确冷却,就会熔毁。其次,涡轮机需要一段时间才能达到最佳转速,这会导致踏板踩下和发动机开始输出动力之间出现明显的延迟,称为涡轮迟滞。这意味着涡轮增压器最适用于低转速、相对恒定速度的发动机。因此,虽然增压器在二战前在赛车界占主导地位,但涡轮增压器被安装在许多高飞的飞机上。这部美国陆军航空兵部队的培训电影提供了一些技术细节。

战后,发动机制造商意识到涡轮增压器非常适合商用卡车中低转速、重负荷的发动机。为了推广这项新技术,康明斯(Cummins)为印第安纳波利斯500赛事开发了一款涡轮增压柴油发动机,并于1952年获得了杆位。印地赛道被证明是涡轮增压发动机的良好赛场,因为赛道的低速性质意味着涡轮迟滞不是一个致命弱点。涡轮增压器使古老的Offenhausen发动机——其基本结构可以追溯到大萧条时期——在1968年赢得了印地赛冠军,并一直赢得比赛直到1976年。次年,雷诺(Renault)将第一台涡轮增压发动机引入了F1。两年后,雷诺赢得了它的第一个大奖赛冠军,到下一个十年末,涡轮增压已经成为F1的标准配置。观看这些猛兽——在排位赛中可达1400马力——的比赛。
令人遗憾的是,使涡轮增压器在赛道上如此成功的特质并不太适用于日常驾驶。通用汽车(GM)在20世纪60年代推出了雪佛兰科尔维特(Chevrolet Corvair)和老大(Oldsmobile Jetfire)的涡轮增压版本,但两者都惨败。1978年推出的梅赛德斯-奔驰300TD涡轮柴油车,通常被认为是第一款成功量产的涡轮增压汽车,但即使是它,也需要一段时间去适应。但现代涡轮增压器非常先进,涡轮迟滞或过热都不是主要问题。事实上,很多人开着配备现代涡轮增压发动机的汽车,可能都不会意识到他们的车装有“鼓风机”。或者意识到他们的发动机包含了最初在赛道上被证明的技术。