这次，故事发生的地点是法国勒芒附近的 Teloché 小镇，时间是 20 世纪 70 年代初。保时捷车队正在此处的一个小车间中为接下来的 24 小时耐力赛做准备。天快黑的时候，发动机工程师 Valentin Schäffer 见到了当时的赛车部门主管费迪南德·皮耶希（Ferdinand Piëch）和测试部门主管赫尔 Helmuth Bott。如今，现年 92 岁的 Schäffer 在保时捷博物馆接受采访时，对当时的情景仍记忆犹新：“皮耶希问我：‘你觉得涡轮增压怎么样？我们接下来想参加加美挑战杯（Can-Am）。’”
在勒芒取得了令人难以置信的成功
在 1970 年和 1971 年，保时捷凭借 917 在勒芒大赛和一众知名赛车世界锦标赛中取得巨大成功。然而，当时赛方突然决定只允许各大车队使用最大排量为 3.0 升的发动机，因此保时捷的 4.5 升发动机赛车在下一赛季将无法继续参赛。这就是保时捷转而参加加美挑战杯的原因。加美挑战杯可谓是技术人员的天堂。在那里，人们几乎不会给想象力和工程技术设置任何限制，而挑战杯中的一些竞争对手已经率先使用 800 马力的 8.0 升 V8 发动机。为此，保时捷也需要一款赛车，能够媲美搭载 4.5 升 V12 自然吸气发动机的 917。保时捷一开始采用重量大得多的 V16 发动机，但由于其操控性无法令人信服，试验最终也无果而终。技术人员随后提出新的解决方案：涡轮增压发动机，但保时捷没有人有这方面的经验。
这项技术其实并不新鲜，第一个涡轮增压专利可追溯到 1905 年。在 20 世纪六七十年代，涡轮增压器主要用于卡车的柴油发动机，偶尔也用于公路车型和椭圆赛道赛车。归根结底，这项技术尚未开发成熟，所以未能大行其道。
涡轮增压器的原理其实非常简单
涡轮增压器的原理其实非常简单：空气-燃料混合物燃烧后从气缸流出，进入排气系统，并在途中驱动涡轮；涡轮则是通过一根传动轴与进气侧的压气机叶轮相连，由此可将新鲜空气压入发动机燃烧室，从而提高燃烧效率。在 Teloché 的会议结束后，负责发动机研发的汉斯·梅茨格（Hans Mezger，1929-2020 年）、Valentin Schäffer 和其他工程师组成了一个“智囊团”。他们决定将 917 的 4.5 升自然吸气发动机，与两个废气涡轮增压器结合起来，以此达到性能升级的目的，最终功率可达 735 kW（1,000 马力）。要知道，这支团队所从事的是前无古人的工作，而他们所开拓的领域也为日后涡轮增压发动机在量产中的使用奠定基础。因此，技术保密是重中之重。
开发前期，由于涡轮增压器的供应商主攻卡车发动机领域，他们的产品在保时捷进行初步测试时，表现有时会非常奇怪。为了测量增压压力，技术人员用到了汞柱。“但当我们第一次启动发动机并踩下油门时，所有液体都从管道里喷了出来，雨点般地落在我们头上。”Schäffer 一边回忆，一边大笑起来，“那是一个如今无法想象的场景。”
涡轮增压需要加以控制
1971 年 7 月 30 日，厂队车手 Jo Siffert 驾驶搭载涡轮增压发动机的 917/10，在霍根海姆赛道上开始这款新赛车的试驾。这可谓是具有历史意义的一天。“在路试中，我们遇到了新的挑战。”Schäffer 接着说道，“车手会在弯道中无法转向或打转，因为加速时动力来得太突然。”这些意外是由所谓的“涡轮迟滞”造成的，即加速时特有的响应延迟：进气侧的压力需要一段时间才能形成，但随后，这股力量又会报复性地施展开来。这在椭圆形赛道上不是问题，因为在那里，赛车可以保持满负荷状态一路行驶。不过，对于弯道较窄、负载变化较大的赛道而言，涡轮增压就需要加以控制，这样才能更易于驾驶。
通过旁通阀（也称泄压阀）设计，保时捷工程师找到切实可行的解决方案。当增压压力过高时，它就会打开，引导废气绕开涡轮增压器。这一方面可以保护发动机，另一方面也可以更好调节涡轮迟滞；这样就可以让涡轮增压器在低转速范围内产生足够的增压压力。1972 年，保时捷成为唯一一家在加美挑战杯系列赛事中大胆尝试涡轮增压技术的制造商。赛车手兼工程师 Mark Donohue 在研发过程中发挥了关键作用。6 月 11 日，在加拿大莫斯波特（Mosport）的 917/10 Spyder 首赛中，这位美籍车手以 4 秒的优势打破了圈速记录。在比赛中，四秒之差就意味着天壤之别。
保时捷 917 赢得了无数胜利
但在 19 圈之后，Donohue 便因赛车故障而被迫驶入维修站。Schäffer 很快就发现问题所在：“由于拉力弹簧断裂，一块挡板被卡住了。我用锤子敲了敲车轴，弹簧就又弹开了。”Donohue 很快就追回落后的两圈，最终获得第二名，可惜因为受伤，他不得不退出剩余比赛。随后，替补车手 George Follmer 驾驶这款赛车首次参加 Road Atlanta 站的比赛即获大胜。1972 年，917/10 Spyder 在加美挑战杯系列赛事中共获得六次胜利并最终夺得年度冠军。
第二年，917/30 继续延续其成功史。这款赛车采用进一步开发的 12 缸风冷发动机，排量为 5.4 升，输出功率超过 800 kW（约 1,100 马力）。此外，车手可通过驾驶舱内的压力控制器调节增压压力，在起跑时增强，比赛期间降低；这样可以减轻发动机的负荷，节省燃料。Schäffer 说：“性能从来不是涡轮增压的难题，恰恰相反，我们必须密切关注所有部件的温度，保证其不会过热。”Donohue 后来赢得 1973 年加美挑战杯系列赛八场比赛中的六场，并一举夺得冠军头衔。第二年，保时捷只参加了其中一场比赛，因为赛方推出新规，对油耗进行了限制。不过，在这一季结束后，这个系列赛事也戛然而止。当时，由于石油危机和经济衰退，赞助商纷纷退出这一北美赛事。
从 1972 年起，私人车队驾驶 917 征战欧洲 Interserie 系列赛，这一赛事可与加美挑战杯比肩。1975 年，保时捷同样仅参加了欧洲 Interserie 系列赛。而在那一年的决赛中，917 再次打破一项世界纪录。保时捷发动机首次安装中冷器，它们可以冷却因增压而变热的进气。由于冷空气的密度较高，气缸中的充气量增加，功率也随之增加。在美国阿拉巴马州全长 4.28 千米的 Oval Talladega Superspeedway 上，多诺霍的平均时速达到 355.84 km，最高时速为 382 km，他所缔造的这一记录一直保持了十年。
其后，保时捷重新回归 911，而 911 Carrera RSR Turbo 2.1 也引入废气涡轮增压技术。Schäffer 说：“在这款跑车上，我们运用了 917 的众多研究成果。”1973 年 11 月，约 368 kW（500 马力）的 911 在法国南部的保罗·里卡德赛道进行首次试车。在随后 1974 年的勒芒 24 小时耐力赛上，Carrera RSR 作为第一款配备涡轮增压发动机的车型参加世界知名赛车锦标赛，并一举引发轰动：在跑车组的比赛中，Gijs van Lennep 和 Herbert Müller 驾驶的保时捷跑车与众多实力强大的原型车一较高下，最终获得总成绩第二名。“这是一个以前从未发生过的不可思议的成就。”Schäffer 兴奋地说道。
“在其他发动机止步的地方，涡轮增压发动机才刚热完身”
梅茨格和 Schäffer 在赛车领域研发的革命性涡轮增压技术，也为保时捷 911 Turbo 的诞生奠定基础，该车于 1974 年在巴黎亮相。汉斯·梅茨格总结当时保时捷品牌最强劲量产跑车的魅力时说道：“在其他发动机止步的地方，涡轮增压发动机才刚热完身。”
信息
本文初刊于保时捷客户杂志《Christophorus》第 411 期
文：Bianca Leppert
图：Company archive Porsche AG
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