[汽車之家 賽事] 從某種意義上說,現代F1賽車的引擎和動力傳輸系統(tǒng)是機械工程學上最熱門的研究課題,追求強大動力的競爭一直都非常激烈。
長久以來,對于引擎研發(fā)的極致追求似乎印證著偉大的汽車工程師費迪南-保時捷當初所說的格言:最完美的賽車在領先沖過終點的那一刻也化為灰燼。雖然這條宗旨在當代已不再適用(現在的賽車要求引擎至少可以維持一個比賽周末),但在F1賽車引擎設計中,設計師不得不在性能與耐久性上做出艱難的權衡。
F1賽車引擎發(fā)展的軌跡幾乎是與F1運動本身相一致的。20世紀50年代,當時的F1賽車動力輸出約為100馬力/升。隨著渦輪增壓引擎時代的到來,1.5升的渦輪引擎最高可以達到750馬力/升。1989年國際汽聯禁止了渦輪增壓引擎的使用,引擎又回到自然進氣時代,動力輸出的數據有所減弱,不過很快就收復了原先的失地。
過去幾年引擎大戰(zhàn)的目標基線已經上升至1000馬力的極限,一些車隊在2005年使用3升引擎的條件下,可以達到300馬力/升的動力輸出水平。在此之后,3升V10的引擎便消失在人們的視野中。自從2006年起,比賽規(guī)定賽車一律使用2.4升V8引擎,輸出功率相當于之前的80%。
目前的F1引擎轉速達到18000轉/分鐘以上時,每秒鐘的進氣量可以高達650升,也就是說換算至比賽距離,每100公里的油耗達到75升(相當于4加侖/英里)。在如此高的轉速下,對于活塞的壓力也達到了近9000倍于重力的壓力值。這樣一來,引擎故障成為近年來退賽最多的直接原因也就不足為奇了。
現代F1引擎相對于民用車,最顯著的不同也是最堅固的部分就是引擎的氣缸、活塞和氣門的設計。從結構上考慮,引擎也是F1賽車非常重要的一部分。碳纖維構成的艙體骨架與引擎通過螺栓擰連在一起,同時牽引力系統(tǒng)和后懸掛也依次連接在引擎上。所以引擎必須保持相當高的堅固度。然而矛盾點就在于空氣動力學要求引擎盡量輕,精簡而且引擎的重心需要盡可能地放低,這樣有利于降低賽車整體的重心,從而有效地降低賽車后部的高度。
F1賽車的變速箱已經趨于高度自動化設計,車手只需要操作方向盤來選擇擋位。序列式的變速箱同在摩托車中使用的原理基本相同,它可以取代傳統(tǒng)的H門式變速箱更快速地變換選擇擋位。盡管有如此先進的技術,但依據規(guī)則全自動的變速箱已經被禁止,同時也取消了起步控制系統(tǒng)的使用。
這樣做一方面是為了控制成本,同時也更加強調駕駛技巧(起步時手動控制離合器)。牽引力系統(tǒng)與引擎的后部直接相連,并且與扭矩偏向相關的差動齒輪相接。這樣與電子輔助牽引力控制系統(tǒng)一起,能夠確保最大動力的輸出,目前大部分F1車隊采用的都是7擋變速箱。
研發(fā)極端高技術含量的引擎必將極大地增加車隊的開支負擔,為些國際汽聯于2005年出臺了引擎的新規(guī)則,規(guī)定2個比賽周末只能使用一臺引擎。如果車手在一站比賽中要求更換引擎,那么他的發(fā)車順位將在排位賽的基礎上退后10位發(fā)車。
自2008年以來,類似的政策被應用到變速箱上。每臺變速箱必須持續(xù)使用4個比賽周末。2009出臺了更為嚴格的引擎限制規(guī)則,車手們被限定每賽季只能使用8臺引擎。除了這些限制措施外,2006年底施加的引擎研發(fā)凍結令,意味著參賽車隊不能改變其發(fā)動機的基本設計。
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