【達人觀點】壓榨馬力 打造性能
二十一世紀跑車動力進化論
記者：文/Vito、整理/Ero 2007-06-08 | |
對於強調性能的跑車來說，除了搶眼的造型之外，強悍的引擎和紮實的底盤更是不可少的兩大要素。儘管在全球環保概念日漸抬頭而油價又不斷攀升的今天，大環境的變化對於高性能跑車是越來越為不利，但是由於高性能跑車也是車廠展現自身實力的最佳方式，也因此，車壇上許多經典的跑車代表至今仍屹立不搖並未消失，而且各廠對於壓榨馬力打造性能，也紛紛孕育出一套獨到手法！
高轉型NA魅力不減
談到了自然進氣引擎，藉由高轉速設定來換取更大的馬力，可以算是最具效果也深受玩家支持的動力提升手法。在這個領域中，來自日系品牌的代表當然非Honda莫屬，該廠剛於3月正式發表的第三代Civic Type-R，也再度承襲了這項傳統，在i-VTEC可變氣門系統的輔助下，利用凸輪角度與氣門揚程的變化來使引擎在高轉速域能夠獲得最大限的進氣效率，因而也輕易造就了出每公升排氣量超過100hp的輸出表現。
歐系陣營方面，BMW的M Seris無疑是最經典的代表作。BMW現今包含M5、M6以及最新發表的E92型M3，一路走來皆是延續著高轉型NA引擎的設計理念。儘管這些車款的排氣量隨著世代交替而不斷擴大，但是將馬力峰值設定在近8000rpm的高轉速特性，卻也始終是歷代M Series的最大賣點。
除了BMW之外，Ferrari當然也是搭載高轉型NA引擎頗具實力的代表，而且和Honda、BMW不同的是，Ferrari車系所搭載的引擎往往具有更大的排氣量與更多的汽缸數，因此在先天條件更為嚴苛之下，同時又能夠保有高轉速、大馬力的優勢，不難想見Ferrari確實投注了不少心力在引擎的研發上。
從引擎的運轉過程來看，排氣量越大的引擎，其活塞、連桿、凸輪軸、曲軸等缸內部品的體積也就越大，而汽缸數越多，缸內部品的數量也會隨之增多，因此在運轉過程中產生的摩擦損耗也相對較小排氣量引擎來得大。在這樣的情況下，要使引擎保有高轉速優勢，除了各部零件的設計和精度都得要有極高要求，如何克服轉速拉高後所帶來的震動與耐用性，也是這類引擎必須面臨的課題。
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但是隨著材質與加工技術的進步，再加上引擎大量導入電子系統後，在各個環節都得到了更精準的控制，現今的高轉型NA引擎除了仰賴氣門、凸輪軸、進氣歧管等各種可變系統外，利用電子系統來達到近乎完美的訊號判斷與各項控制，也都是目前各廠高轉型NA引擎的主流設計趨勢。
大排氣量行情看漲
除了利用更高的轉速來換取更大馬力，透過大排氣量設定來保有引擎的基礎扭力，也是近來車壇上炙手可熱的動力設定手法。如果從日系車的發展來看，不難發現Toyota（Lexus）和Nissan（Infiniti）近年來不斷為旗下車款的排氣量進行擴大，而且甚至更有彼此競逐的意味存在。
最早由350Z搭載的VQ35系列就是其中一例，這具設計極為成熟的V6引擎在問世時雖然已有3.5升的排氣量，但是目前卻是擴缸至3.7升，並且由嫡系的Infiniti G37率先使用。Toyota方面，該廠專為北美市場投入的Lexus車系亦是個明顯的例子，Lexus旗下包含IS、GS、LS等主力車款在目前都已經改換上排氣量更大的動力系統。
至於歐系品牌方面，專為Mercedes-Benz在跑車領域揮軍的AMG無疑是最佳代表，該廠目前幾乎已將63系列V8引擎導入旗下所有車款（最新款C-Class亦指日可待）。如果從90年代AMG正式加入Mercedes-Benz傘下至今的發展來看，不難發現AMG車系的動力系統不斷排氣量逐漸增大、汽缸數也愈來愈多，在帳面馬力上更已達到了挑釁一線級超跑的水準！
由於引擎所產生的扭力是取決於每次燃爆行程的力量，不過馬力則是以扭力為基礎相乘於轉速而來，因此在排氣量較大的情況下，由於先天即已擁有充沛的扭力，所以就算不以高轉速設定來換取更大馬力，也同樣能利用變速箱的齒比設定來達到強悍的加速性與最高速表現。
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雖然就科技層面來說，重視扭力輸出的大排氣量引擎顯然較難和高轉速、大馬力引擎抗衡，而且也較缺乏玩家們口中的「賽車風格」，但是在環保意識抬頭且油價高漲的今天，在較低轉速域即可產生足夠扭力的大排氣量引擎，卻也比起必須拉高轉速才可換取到強大馬力的高轉型引擎更佔優勢。
過去大家往往認為，排氣量越大的引擎油耗必然越差。事實上，在電子系統大量導入後，現今市售車的引擎在怠速狀態下的油耗表現已無關於排氣量大小或汽缸數多寡，當油門全開加速衝刺時，轉速拉高所產生的摩擦損耗才是影響油耗的最大因素。而從這個角度來看，大排氣量引擎由於並不需要過度拉高轉速，因此在油耗表現上也不見得比起高轉型引擎惡劣，甚至還更為優異。
強制進氣概念轉變
說到了壓榨動力，強制進氣無疑是最有效的動力提升手段，不過近來車壇上採用渦輪增壓或機械增壓的引擎，在理念上其實已和過去有不少轉變，因為使用強制進氣並非為了換取更大馬力，而是為了彌補中低轉速域的扭力輸出。也因此，近來採用強制進氣的引擎，多半都是屬於排氣量較小的四缸引擎，而且最大馬力和最大扭力的輸出峰值，也多半都設定在較低的轉速域。
Mercedes-Benz和AMG車系就是其中明顯的實例，過去AMG陣營中採用5.5升V8機械增壓設計的55 Kompressor系列，便可算是角色吃重的主力引擎，而且包含E-Class、S-Class、CL-Class等之AMG版本都有搭載。但是自從自然進氣的新一代63系列登場後，55 Kompressor便逐漸退出了戰場，而且AMG車系目前除了SL65和S65是以6.0升V12引擎來結合雙渦輪增壓之外，其餘車款皆已不再搭載強制進氣引擎。相對的，Mercedes-Benz旗下搭載直四引擎的車款，卻是清一色採用機械增壓設計，雖然排氣量同樣維持1.8升，不過由於增壓值略有差異，因此動力輸出也依照車型等級而設定出多種版本。
同樣的例子在早期的Audi車系上也可以見到，90年代廣泛使用於A4、A3、TT、S3車系的1.8T引擎，基本上也是在引擎主要構造維持相同，僅透過周邊硬體的搭配和增壓值的設定來衍生出多種版本。這樣的好處最主要是可省下不同車款搭載不同引擎的研發成本，因為透過周邊硬體和增壓系統的設定，儘管是同一型引擎也可以調校出不同的輸出特性和帳面動力。
由在BMW和PSA集團的合作下，由最新型Mini Cooper S和Peugeot 207RC（及早一步推出的GT）所搭載的1.6升渦輪增壓引擎，也是以小排氣量引擎結合強制進氣的其中一例，而從這兩部車約莫於5500rpm輸出的馬力峰值設定來看，不難了解其透過渦輪增壓所欲換取的並非高轉速馬力，而是中低轉速域的扭力輸出。也就是為了達到和大排氣量引擎同樣在中低轉速域擁有充沛扭力的目的。
另外，由於這類引擎的增壓值通常設定不高，因此除了可以兼顧到不錯的低速扭力，在全增壓狀態下也可以保有優異的油耗表現和運轉精緻度。
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缸內直噴廣泛運用
在近來各廠所採用的引擎科技中，最炙手可熱的技術絕對非缸內直噴莫屬。這套由柴油引擎發展衍生而來的供油科技，目前已經大量使用在包含VAG、BMW、Mercedes-Benz以及Toyota（Lexus）車系上，而其中又以VAG車系的運用最為廣泛。
目前在VAG集團中，包含Audi和VW都已將名為FSI的缸內直噴引擎列為各車系的高階動力來源，而且在武裝上渦輪增壓系統，更成為Golf GTI、A3/A4頂級車、S3、TT等高性能車款的御用引擎。
缸內直噴技的最大特色，就在於燃油是以極高的壓力直接注入於燃燒室中，因此除了噴油嘴的構造和位置都異於傳統供油系統，在油氣的霧化混合效率上也更為優異。加上精密的電子系統對於進氣量與噴油時機的精確判斷與控制，在燃燒效率獲得大幅改善的情況下，除了能夠讓引擎產生更大的動力輸出，當然也可大幅減少不必要的燃油損耗，因此無論對於環保或節能表現都有正面的助益。
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不過就經濟層面來看，採用缸內直噴的供油系統除了在研發過程中必須花費更大的成本，在部品構成變得更加複雜且精密之下，各項零組件的價格當然也比起傳統的供油系統要來得昂貴許多，而這些也都是未來尚待各廠克服的課題。
柴油引擎和Hybrid之性能化
除了上述引擎科技之外，柴油引擎的性能化發展趨勢在近來也逐漸受到重視，而為柴油引擎賦予高性能色彩的先驅者，當然非Audi投入於Le Mans大賽的R10賽車莫屬！
柴油引擎的優勢相信已毋需再贅述，大家都已非常清楚，但是無論柴油引擎在經濟表現上如何具有優勢，就性能面的觀點來看，柴油引擎卻始終難以和汽油引擎相提並論。不過自從Audi以柴油引擎賽車R10於2005年Le Mans賽事拿下了第一場勝利，之後又陸續於ALMS系列賽事中創下輝煌戰績後，許多人對於柴油引擎也開始有了新的認識。
不過柴油引擎在渦輪增壓的輔助下，儘管在低轉速域所產生的扭力輸出已大幅超越了同排氣量汽油引擎，但是由於轉速無法過度提高，加上仰賴變速系統齒比來彌補的程度也有限，因此要締造出匹敵汽油引擎的高速表現，實際上也有不少困難必須克服。
至於Hybrid系統，雖然目前大多被定位成低污染、高節能的動力系統，不過運用油電共生的複合動力理念來打造性能，事實上也並非遙不可及的夢想。從90年代末期開始，Honda在每一次的國際性車展上都會發表一系列搭載IMA複合動力系統的Hybrid概念車，而其中亦不乏扮演「高性能跑車」角色的版本。
Hybrid系統主要是在動力需求較低的情況下，可以僅仰賴電動馬達來作為車輛的動力來源。因此當車輛在加速時，當然也可以透過電動馬達的額外輸出來達到動力加乘的效果。從這樣的觀點來看，Hybrid系統對於高性能跑車當然也可發揮正面的助益。不過由於Hybrid系統的周邊硬體除了佔去車體頗大空間，在重量部份也較為不利，這點也正是未來尚待研發人員克服之處。
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