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歷史|保時捷911特立獨行的風冷時代

汽車引擎最初都採用簡單的空氣散熱, 結構簡單, 零件數量少, 製造容易。 但風冷散熱相比現代的液冷散熱, 缺點也很多, 尤其不適合大功率的多缸引擎使用, 對外界條件的適應性也差于液冷散熱, 風冷散熱對發動機的溫度控制不如液冷系統那樣穩定, 在冬季發動機預熱慢, 低速行駛時散熱效率差等等。 因為其簡單輕量故障率低的優勢, 風冷散熱如今依然在摩托車領域廣泛使用。

在許多汽車都轉向更加先進的液冷散熱系統的時候, 還有一家公司生產的高性能汽車依然採用原始的風冷散熱, 特立獨行並以此為特色, 一直堅持到了20年前的1997年才轉向現代的液冷散熱系統, 堅持使用風冷引擎的時間接近半個世紀(1948-1997), 它就是保時捷911。 如今, 在海外的二手市場上隨便一台車況良好的風冷911, 其售價都可以輕鬆超過年代更近的現款液冷911, 並且更加搶手。

保時捷911能長期堅持風冷佈局, 並不是德國人有多固執, 或者講什麼情懷。 這與911車型特殊的後置後驅佈局, 一直堅持使用水準對置發動機形式密不可分。

單缸發動機做成風冷散熱效果是最好的, 在多缸機裡面, 水準對置發動機和星型航空發動機是最適合風冷散熱的結構, 而911獨特的後置後驅佈局, 佈置能夠有效撞風的水箱和水冷管道會比前置引擎的汽車變得複雜許多, 這些都是保時捷911能夠成為風冷引擎的“釘子戶”的基本原因。

按照慣例, 介紹保時捷911要從甲殼蟲說起, 因為他們最初確實擁有相同的血脈。 經典甲殼蟲是上個世紀最成功的車型之一, 它的設計者是斐迪南·保時捷(Ferdinard Porsche)。 而基於甲殼蟲衍生的保時捷911, 恐怕也是誕生以來的幾十年裡最成功的運動車型之一了。

【斐迪南·保時捷(Ferdinand Porsche)】

斐迪南·保時捷在年輕時就獲得了阿道夫·希特勒賞識, 大眾與保時捷與希特勒的第三帝國也有著密不可分的關係。 1934年, 希特勒要德國汽車業設計出一款“合適的小型汽車”, 於是, 德國“國民轎車”甲殼蟲誕生, 甲殼蟲在新建成的沃爾夫斯堡工廠投產, 售價僅為930馬克。

【甲殼蟲使用的四缸風冷水平對置引擎,最大功率25匹】

甲殼蟲為什麼能成為銷量以百萬為單位計算的車型?在有限的成本下,甲殼蟲採用了四缸風冷水平對置引擎,後置後驅的佈局,並且採用全輪獨立懸架的設計,受益于德國當年先進的冶金和加工工業,品質優良設計合理的甲殼蟲在當年的德國成為了名副其實的神車。風冷水平對置引擎和後置後驅的緊湊佈局,讓大眾甲殼蟲甩掉了繁冗的傳動機構和複雜的散熱系統,更無須承擔早期汽車經常出現的冷卻系統故障導致的開鍋沖缸墊,潤滑油路和冷卻液路串流引起的機油乳化等嚴重問題,因此變得簡單可靠並且耐用。

真正意義上的第一台“保時捷”則是上圖這輛保時捷356。他的設計者正是斐迪南 保時捷的兒子(Ferdinand "Ferry" Porsche),Ferry不像他的父親那樣,只甘於造一台性能平庸的甲殼蟲,是一位元狂熱的速度愛好者。保時捷356正是基於對於速度的訴求而研發的一台運動車。

從剖視圖上能看到保時捷356的機械結構,356就跟它的父輩大眾甲殼蟲一樣,使用四缸氣冷水平對置發動機,RR佈局。在保時捷356剛被保時捷的工程師Erwin Komenda設計出來時,它的大部分零件,包括發動機、懸架系統等等,幾乎都是從甲殼蟲身上移植過來的,這恐怕是汽車工業的第一次“平臺化,模組化”設計。

為了盡可能的減輕車重,早期的356原型車的外殼是由鋁材製成的,不過成本證明了鋁材應用在量產車上是非常不切實際的,所以後來還是改用鋼材打造356的車身。

自從1948年356第一次亮相,即成為了眾所矚目的焦點,順便帶動了製造業在不同的產品型號使用相同的零件,以降低開發及製造成本。356憑藉優秀的空氣力學的處理和優秀的組裝品質,在1950年代初期獲得了大西洋兩岸的車迷的認可,當時無論是在街上亦或是在賽車場都時常會看到356的身影。356作為保時捷品牌推出的第一款跑車,首戰成名,為保時捷品牌日後的發展奠定了堅實的基礎。

初代風冷911(911 classic)1963-1989

整個50年代的保時捷屬於356,時光荏苒,到了60年代,歐洲性能車迎來了最好的時代,新秀頻出。356的性能表現已經不能滿足車迷的訴求,保時捷需要一台全新設計的車型。於是,911誕生了!這台初代911在1963年法蘭克福車展上首次亮相,擁有和356一樣的風冷水平對置引擎及後置後驅的佈局,但引擎汽缸數由4缸變為6缸,排量從1.6L變為2.0L,輸出功率得到大幅提升,車身設計更加合理,用戶體驗也更加舒適。

911名字的由來倒是頗為曲折,這台車原本被命名為901,但注冊商標時發現901已經被法國標緻公司先行註冊過,從而被迫改為911。一次並不情願的改動,成就了一個膾炙人口的命名。

初代911擁有128匹(96kw)的馬力輸出,動力來自一颱風冷的水準對置引擎,排量1991cc,採用2+2佈局的設定,從這代911開始,911車系最基本的佈局就再未發生過變化。此時,保時捷公司的掌門人已經變為Ferdinand "Butzi" Porsche,其人正是356設計者ferry之子,保時捷作為一家家族企業,其繼承人可謂都是名副其實的富二代,但是卻將家族企業越做越強,讓人欽佩。

借助911車系的成功,讓保時捷公司擁有更多的資金投入到車型的研發中,保時捷不止是一家會造後置後驅佈局的車廠,保時捷當然明白MR佈局的優勢,比如上圖中的保時捷904,早已採用更加合理的MR佈局。優秀的設計讓其在賽事中表現神勇,成為911之外的經典之作。

【針對美國市場,保時捷推出了使用356四缸引擎的911,名為912】

保時捷針對初代911一直在作出改進,不斷推出官方版本的更強性能的型號,這樣的傳統在此後的任何一代911上都得到了體現。比如這台1967年的911R,採用鋁合金的車門,雙火花塞汽缸頭,在減輕車重的同時讓引擎的輸出功率達到210匹。

1974年911 RS,引擎排量達到3.0L,最大輸出功率230匹,輕量化運動版本車重僅900KG,每噸的推重比超過250馬力,性能表現在70年代的超跑中已算優異。

首台911 TURBO車型直到1975年才面世,採用初代911的車架設計,但葉子板經過修改,將大燈改為了當年流行的跳燈設計。這台渦輪車型在歐洲被稱為911 TURBO,在北美則被稱為930,3.0L的引擎在渦輪加持下可以輸出260匹馬力,而從1978年起引擎排量擴大到3.3L,輸出功率高達300匹。從引擎排量和動力輸出而言,能推算出其增壓值並不算大,由此帶來良好的引擎回應性,渦輪遲滯現象並不明顯。

911與賽車運動的關係密不可分,911 TURBO的賽車版命名為保時捷934,當年在勒芒和寶馬3.0CSL廝殺的不可開交。賽用版本擁有超過500匹的馬力輸出,從其巨大的後尾翼和寬體的車身能窺見其野獸般的性能。

【拉力賽中的911SC】

從1978年開始,新版本的911被稱為911SC,首次加入四驅系統是其重大的變化,四驅帶給911更強的道路適應能力和抓地力,針對後置後驅佈局的弊端改善明顯。四驅系統讓911不再滿足與柏油賽道的爭奪,開始在拉力賽場上揚威,這對於一輛跑車而言,是非常少見的,這就是911車系特立獨行的地方。

進入80年代,911提供了更多的型號,包括敞篷版本等,並追加了包括3.2L自然吸氣引擎(當年的最大排量),而價格也變得更加親民。首代911生命週期覆蓋1963年-1989年,在26年的生涯中,獲得了無數的賽事獎盃和訂單,911車系早已成為無數車迷的夢想之車。

第二代風冷911(964)1990-1993

進入90年代,保時捷終於發佈了911車型的繼任者,代號964。964許多部件源自保時捷959車系,全新的911享受到科技進步帶來的變革,首先是設計更加合理的車身,讓964的風阻係數減小到0.32cd。

電子技術的發展讓964擁有了一具可以根據車速變化而自行升降的尾翼,當高速行駛時尾翼將自行升起,而低速時收回,這一設計成為964經典標誌,也成為日後911車系的保留項目。

此外,ABS系統和助力轉向的加入,讓911變得更加好開,安全。自動變速箱Tiptronic首次出現在911車系上,讓911成為一台好開好用的性能車。

全新的電噴3.6L H6引擎輸出功率達到250匹,手動版本配合四驅系統讓964的0-96KM/H加速時間縮短到5.5秒,最高時速達到261公里每小時,在提供強悍的性能表現的同時卻還能保持百公里9.8L的燃油經濟性。

更加強悍的964 turbo也與1990年發佈,3.6L H6引擎經過渦輪加持,可以輸出320匹最大功率,1992年追加turbo S版本,排量增至3.8L,動力輸出也隨之增加到381匹,扭矩則達到驚人的471牛米,不可謂不暴力。可惜這樣的頂級版本產量稀少,僅僅80台而已。

末代風冷911(993)1994-1997

從911車系的第二代開始,車型的生命週期明顯的縮短了,964從1990年生產到1994年停產,整個生命歷程僅4年。1994年,全新的993世代911誕生。993的車身和底盤設計相對於964更加合理,風阻係數進一步減小,比如車頭燈設計得更加平滑以減小風阻。底盤方面變化也非常大,後懸架使用了更加先進和複雜的多連杆結構,帶來更加優異的動態性能。

3.6L引擎擁有了更加精確的電控系統管理,並優化了排氣系統,從1996年開始加入了可變歧管機構,可以有效平衡低速扭矩與高轉馬力之間的矛盾。基礎型號3.6L引擎擁有286匹馬力,自然吸氣版本更追加卡雷拉RS版本,在輕量化的同時排量達到3.8L,最大馬力高達300匹。讓911同時擁有自然吸氣的高性能版本和渦輪增壓版本,以調和不同口味車迷的需要。

更高性能的Turbo版本993則從1995年開始供應市場,最大功率突破400匹。從993 turbo開始,渦輪增壓系統採用了雙渦輪的結構,兩顆小渦輪分別被三個汽缸催動,互不影響(此處可以參考之前的文章《三缸與四缸發動機差距在哪?》),帶給911 turbo很好的動力回應,相比於同期日系的渦輪高性能車,911turbo的turbo lag要明顯小很多,這樣的馬力輸出,很精緻。

Turbo車型均採用4輪驅動版本以對抗強大的扭力輸出,而保時捷依然為性能瘋子定制了後輪驅動的版本,代號GT2。993是最後一代採用風冷引擎的911,在它身上依然能找到911最初的設計,由於年代不算久遠,是目前海外二手市場上最為搶手的911車型。993之後,更複雜的液冷系統取代了簡單而輕量的風冷系統,成為了新時代保時捷911的標配。

為了讓後置後驅佈局的911享受到液冷散熱帶來的提升,保時捷工程師為現代911設計了複雜的冷卻系統,長長的冷卻液管道從車尾延伸到車頭,與佈置在車頭兩側的散熱水箱相連。過於複雜的管道佈置也增加了液冷911的故障率,因為複雜的冷卻系統出現問題導致的自燃事故時有發生。

保時捷911為什麼最終放棄了風冷?

1.排放標準:

由於風冷引擎對缸體溫度的控制不穩定,雖然有現代的電控管理系統的説明,但車輛的排放性能難以通過未來日益嚴苛的歐洲排放標準。

2.功率,熱效率

風冷的保時捷911的水準對置發動機均採用老舊的每缸兩氣門設計,難以佈置更為複雜的DOHC 每缸4氣門配氣機構,這很不利於高轉速表現和升功率表現。而考慮到保時捷911短小的車尾和車身配重,也不應該再加大引擎排量和引擎體積。引擎走高功率密度,高升功率的方向是更適合911的發展路線。這些問題在現代液冷系統面前迎刃而解。

水冷引擎也帶來更好的引擎效率,熱損失變得受控制,這對於提升車輛經濟性有很大幫助。

3.重量分配

【風冷的993的車尾,整台引擎幾乎落在了後軸之後】

【液冷的現款991,引擎和變速器總成已經大幅前移】

由於水冷結構,可以將H6的兩列缸體設計的更加緊湊,讓保時捷911的發動機長度變得更加短小,比起幾乎完全後置的老款911風冷引擎,水冷設計可以將發動機和變速器的大部分重量放在後軸上,加上後輪驅動設定,這對於提升911的操控性能至關重要。這也是為什麼大家詬病993及以前的保時捷彎道特性難以琢磨,車尾神經質般的活躍,而到了水冷時代911就變得聽話穩定許多的原因。

所以,從911的演變歷程,可以看出汽車設計是不講情懷的,再悠久的家族歷史傳統,在科學面前,該捨棄的一樣會捨棄。

【甲殼蟲使用的四缸風冷水平對置引擎,最大功率25匹】

甲殼蟲為什麼能成為銷量以百萬為單位計算的車型?在有限的成本下,甲殼蟲採用了四缸風冷水平對置引擎,後置後驅的佈局,並且採用全輪獨立懸架的設計,受益于德國當年先進的冶金和加工工業,品質優良設計合理的甲殼蟲在當年的德國成為了名副其實的神車。風冷水平對置引擎和後置後驅的緊湊佈局,讓大眾甲殼蟲甩掉了繁冗的傳動機構和複雜的散熱系統,更無須承擔早期汽車經常出現的冷卻系統故障導致的開鍋沖缸墊,潤滑油路和冷卻液路串流引起的機油乳化等嚴重問題,因此變得簡單可靠並且耐用。

真正意義上的第一台“保時捷”則是上圖這輛保時捷356。他的設計者正是斐迪南 保時捷的兒子(Ferdinand "Ferry" Porsche),Ferry不像他的父親那樣,只甘於造一台性能平庸的甲殼蟲,是一位元狂熱的速度愛好者。保時捷356正是基於對於速度的訴求而研發的一台運動車。

從剖視圖上能看到保時捷356的機械結構,356就跟它的父輩大眾甲殼蟲一樣,使用四缸氣冷水平對置發動機,RR佈局。在保時捷356剛被保時捷的工程師Erwin Komenda設計出來時,它的大部分零件,包括發動機、懸架系統等等,幾乎都是從甲殼蟲身上移植過來的,這恐怕是汽車工業的第一次“平臺化,模組化”設計。

為了盡可能的減輕車重,早期的356原型車的外殼是由鋁材製成的,不過成本證明了鋁材應用在量產車上是非常不切實際的,所以後來還是改用鋼材打造356的車身。

自從1948年356第一次亮相,即成為了眾所矚目的焦點,順便帶動了製造業在不同的產品型號使用相同的零件,以降低開發及製造成本。356憑藉優秀的空氣力學的處理和優秀的組裝品質,在1950年代初期獲得了大西洋兩岸的車迷的認可,當時無論是在街上亦或是在賽車場都時常會看到356的身影。356作為保時捷品牌推出的第一款跑車,首戰成名,為保時捷品牌日後的發展奠定了堅實的基礎。

初代風冷911(911 classic)1963-1989

整個50年代的保時捷屬於356,時光荏苒,到了60年代,歐洲性能車迎來了最好的時代,新秀頻出。356的性能表現已經不能滿足車迷的訴求,保時捷需要一台全新設計的車型。於是,911誕生了!這台初代911在1963年法蘭克福車展上首次亮相,擁有和356一樣的風冷水平對置引擎及後置後驅的佈局,但引擎汽缸數由4缸變為6缸,排量從1.6L變為2.0L,輸出功率得到大幅提升,車身設計更加合理,用戶體驗也更加舒適。

911名字的由來倒是頗為曲折,這台車原本被命名為901,但注冊商標時發現901已經被法國標緻公司先行註冊過,從而被迫改為911。一次並不情願的改動,成就了一個膾炙人口的命名。

初代911擁有128匹(96kw)的馬力輸出,動力來自一颱風冷的水準對置引擎,排量1991cc,採用2+2佈局的設定,從這代911開始,911車系最基本的佈局就再未發生過變化。此時,保時捷公司的掌門人已經變為Ferdinand "Butzi" Porsche,其人正是356設計者ferry之子,保時捷作為一家家族企業,其繼承人可謂都是名副其實的富二代,但是卻將家族企業越做越強,讓人欽佩。

借助911車系的成功,讓保時捷公司擁有更多的資金投入到車型的研發中,保時捷不止是一家會造後置後驅佈局的車廠,保時捷當然明白MR佈局的優勢,比如上圖中的保時捷904,早已採用更加合理的MR佈局。優秀的設計讓其在賽事中表現神勇,成為911之外的經典之作。

【針對美國市場,保時捷推出了使用356四缸引擎的911,名為912】

保時捷針對初代911一直在作出改進,不斷推出官方版本的更強性能的型號,這樣的傳統在此後的任何一代911上都得到了體現。比如這台1967年的911R,採用鋁合金的車門,雙火花塞汽缸頭,在減輕車重的同時讓引擎的輸出功率達到210匹。

1974年911 RS,引擎排量達到3.0L,最大輸出功率230匹,輕量化運動版本車重僅900KG,每噸的推重比超過250馬力,性能表現在70年代的超跑中已算優異。

首台911 TURBO車型直到1975年才面世,採用初代911的車架設計,但葉子板經過修改,將大燈改為了當年流行的跳燈設計。這台渦輪車型在歐洲被稱為911 TURBO,在北美則被稱為930,3.0L的引擎在渦輪加持下可以輸出260匹馬力,而從1978年起引擎排量擴大到3.3L,輸出功率高達300匹。從引擎排量和動力輸出而言,能推算出其增壓值並不算大,由此帶來良好的引擎回應性,渦輪遲滯現象並不明顯。

911與賽車運動的關係密不可分,911 TURBO的賽車版命名為保時捷934,當年在勒芒和寶馬3.0CSL廝殺的不可開交。賽用版本擁有超過500匹的馬力輸出,從其巨大的後尾翼和寬體的車身能窺見其野獸般的性能。

【拉力賽中的911SC】

從1978年開始,新版本的911被稱為911SC,首次加入四驅系統是其重大的變化,四驅帶給911更強的道路適應能力和抓地力,針對後置後驅佈局的弊端改善明顯。四驅系統讓911不再滿足與柏油賽道的爭奪,開始在拉力賽場上揚威,這對於一輛跑車而言,是非常少見的,這就是911車系特立獨行的地方。

進入80年代,911提供了更多的型號,包括敞篷版本等,並追加了包括3.2L自然吸氣引擎(當年的最大排量),而價格也變得更加親民。首代911生命週期覆蓋1963年-1989年,在26年的生涯中,獲得了無數的賽事獎盃和訂單,911車系早已成為無數車迷的夢想之車。

第二代風冷911(964)1990-1993

進入90年代,保時捷終於發佈了911車型的繼任者,代號964。964許多部件源自保時捷959車系,全新的911享受到科技進步帶來的變革,首先是設計更加合理的車身,讓964的風阻係數減小到0.32cd。

電子技術的發展讓964擁有了一具可以根據車速變化而自行升降的尾翼,當高速行駛時尾翼將自行升起,而低速時收回,這一設計成為964經典標誌,也成為日後911車系的保留項目。

此外,ABS系統和助力轉向的加入,讓911變得更加好開,安全。自動變速箱Tiptronic首次出現在911車系上,讓911成為一台好開好用的性能車。

全新的電噴3.6L H6引擎輸出功率達到250匹,手動版本配合四驅系統讓964的0-96KM/H加速時間縮短到5.5秒,最高時速達到261公里每小時,在提供強悍的性能表現的同時卻還能保持百公里9.8L的燃油經濟性。

更加強悍的964 turbo也與1990年發佈,3.6L H6引擎經過渦輪加持,可以輸出320匹最大功率,1992年追加turbo S版本,排量增至3.8L,動力輸出也隨之增加到381匹,扭矩則達到驚人的471牛米,不可謂不暴力。可惜這樣的頂級版本產量稀少,僅僅80台而已。

末代風冷911(993)1994-1997

從911車系的第二代開始,車型的生命週期明顯的縮短了,964從1990年生產到1994年停產,整個生命歷程僅4年。1994年,全新的993世代911誕生。993的車身和底盤設計相對於964更加合理,風阻係數進一步減小,比如車頭燈設計得更加平滑以減小風阻。底盤方面變化也非常大,後懸架使用了更加先進和複雜的多連杆結構,帶來更加優異的動態性能。

3.6L引擎擁有了更加精確的電控系統管理,並優化了排氣系統,從1996年開始加入了可變歧管機構,可以有效平衡低速扭矩與高轉馬力之間的矛盾。基礎型號3.6L引擎擁有286匹馬力,自然吸氣版本更追加卡雷拉RS版本,在輕量化的同時排量達到3.8L,最大馬力高達300匹。讓911同時擁有自然吸氣的高性能版本和渦輪增壓版本,以調和不同口味車迷的需要。

更高性能的Turbo版本993則從1995年開始供應市場,最大功率突破400匹。從993 turbo開始,渦輪增壓系統採用了雙渦輪的結構,兩顆小渦輪分別被三個汽缸催動,互不影響(此處可以參考之前的文章《三缸與四缸發動機差距在哪?》),帶給911 turbo很好的動力回應,相比於同期日系的渦輪高性能車,911turbo的turbo lag要明顯小很多,這樣的馬力輸出,很精緻。

Turbo車型均採用4輪驅動版本以對抗強大的扭力輸出,而保時捷依然為性能瘋子定制了後輪驅動的版本,代號GT2。993是最後一代採用風冷引擎的911,在它身上依然能找到911最初的設計,由於年代不算久遠,是目前海外二手市場上最為搶手的911車型。993之後,更複雜的液冷系統取代了簡單而輕量的風冷系統,成為了新時代保時捷911的標配。

為了讓後置後驅佈局的911享受到液冷散熱帶來的提升,保時捷工程師為現代911設計了複雜的冷卻系統,長長的冷卻液管道從車尾延伸到車頭,與佈置在車頭兩側的散熱水箱相連。過於複雜的管道佈置也增加了液冷911的故障率,因為複雜的冷卻系統出現問題導致的自燃事故時有發生。

保時捷911為什麼最終放棄了風冷?

1.排放標準:

由於風冷引擎對缸體溫度的控制不穩定,雖然有現代的電控管理系統的説明,但車輛的排放性能難以通過未來日益嚴苛的歐洲排放標準。

2.功率,熱效率

風冷的保時捷911的水準對置發動機均採用老舊的每缸兩氣門設計,難以佈置更為複雜的DOHC 每缸4氣門配氣機構,這很不利於高轉速表現和升功率表現。而考慮到保時捷911短小的車尾和車身配重,也不應該再加大引擎排量和引擎體積。引擎走高功率密度,高升功率的方向是更適合911的發展路線。這些問題在現代液冷系統面前迎刃而解。

水冷引擎也帶來更好的引擎效率,熱損失變得受控制,這對於提升車輛經濟性有很大幫助。

3.重量分配

【風冷的993的車尾,整台引擎幾乎落在了後軸之後】

【液冷的現款991,引擎和變速器總成已經大幅前移】

由於水冷結構,可以將H6的兩列缸體設計的更加緊湊,讓保時捷911的發動機長度變得更加短小,比起幾乎完全後置的老款911風冷引擎,水冷設計可以將發動機和變速器的大部分重量放在後軸上,加上後輪驅動設定,這對於提升911的操控性能至關重要。這也是為什麼大家詬病993及以前的保時捷彎道特性難以琢磨,車尾神經質般的活躍,而到了水冷時代911就變得聽話穩定許多的原因。

所以,從911的演變歷程,可以看出汽車設計是不講情懷的,再悠久的家族歷史傳統,在科學面前,該捨棄的一樣會捨棄。

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