F1跟我漲知識 明明都是1.6t 為甚麼F1比我的車快這麼多？【F1漲知識】

同樣都是1.6升渦輪增壓發動機 爲什麼今年的F1賽車零百加速只需要2.6秒 我的某銳愛銳澤8卻不行 今天我們來聊聊F1發動機和市面上的乘用車究竟有什麼區別 F1賽車科技接近80年的發展變遷 就是不關於一代又一代癡迷於速度和勝利的人們 不斷挑戰汽車工業極限的實施 那爲什麼作爲賽車運動頂點的F1發動機 不是W16或者更離譜的H24 反而越來越小了 甚至排量和9萬元的入門級乘用轎車相同 我想理解背後的原因 我們需要先回到F1的源頭 早在1948年初代F1技術規則問世時 就規定了自然吸氣發動機排量不得超過4.5升 渦輪和機械增壓發動機排量不得超過1.5升 渦輪和機械增壓器能夠壓縮空氣 因此讓更多的空氣進入發動機 發動機也就可以點燃更多燃油 輸出更大的動力 爲了保持公平性 纔將增壓發動機的排量限制成了自然吸氣發動機的三分之一 這種排量限制 或者說這樣的國際通用標準化造車公式 正是F1賽車的根基和初衷 雖然限制了排量 但F1最開始並沒有規定發動機的氣缸數 接下來的幾十年裏 各種發動機概念層出不窮 有追求較小尺寸和輕量化的V8 也有動力更強的V10 甚至是有如厲鬼索命般尖叫的怪物V12 目的都是爲了在排量限制內榨取出最大的性能 隨着F1商業規模的增長 一些車隊的資源投入越來越大 以至於在2000年初出現了排位賽專用的超輕量化發動機 和跑完正賽就報廢的一次性發動機 這種極端思路 此時不少F1發動機的功率就已經接近甚至超出了1000匹馬力 雖然只追求極限性能 不計開銷和零件壽命的做法也不失爲一種浪漫 但爲了保護小車隊的生存空間 控制住在無盡內卷中不斷膨脹的發動機成本 F1和FIA終於在2006年出手 將發動機規格統一成了自然吸氣2.4升V8 邁克爾在1分28秒的後腳 阿隆索無法找到逃脫的路線 所以我不太確定他 也許他需要使用後腳識別 來圍繞他 或者是 丹·迪爾在某個角落 但是在世界冠軍賽事上 2008年 爲了表達對世界環境問題的重視 F1允許各車隊測試和使用一種叫做 KERS的剎車動能回收系統 在剎車時利用車輪的動能來轉動一個發電機 將其轉換成電能並存儲在電池裏 再在需要時按下按鈕 用電機加速驅動發動機曲軸 這就是現在的F1動力單元架構的雛形 大家好 我是Sébastien Fettel 這次我來報道的是 可調整的後輪並且KERS 每當你踩下煞車 電力就會被捕捉 並轉移到電動引擎 將其轉移到電力 並存在電池裏 按下按鈕 再加上80毫升的力量 可以轉移到輪胎後面 爲了讓動力單元供應商 能夠研發可以運用到乘用車上的發動機科技 及順應市場趨勢 提高熱效率 減少排量 擁抱混合動力 F1在2014年正式進入了混動紀元 新的1.6升V6渦輪增壓發動機 讓不少車迷高呼F1已死 KERS被重新設計 動能的回收和釋放都作用於發動機曲軸 更名爲電機發電機單元動能 即MGU-K 此外還專爲渦輪增壓器設計了複雜的MGU-H 利用發動機廢棄發電 再用電力提前轉動渦輪 大幅減少渦輪池質 減少氣缸數帶回渦輪 排量還大幅縮水 還要用讓車迷感到噁心的混合動力的回報 使F1動力單元功率從V8時代的800匹馬力 一舉躍至1000匹 從此賽道記錄和急速記錄被一次次刷新 我變小了 但我真的變強了 最後我們來到了這本歷史書的最新一頁 今年爲了吸引更多動力單元供應商加入 F1取消了研發成本極高的MGU-H 還給MGU-K打了急速 讓它產生以前三倍之多的動力 作爲交換 發動機的功率被限制在了550匹 但綜合功率依舊維持在1000匹 至於新動力單元規則帶來的各種各樣的問題 那得單獨出一期視頻才能講完了 總之我們現在瞭解了 F1之所以用1.6升渦輪V6 是爲了順應汽車市場趨勢 讓車企能有機會將F1科技下放到乘用車 同時也是爲了減少排放 還不能讓F1的動力提升太多 以免過往的安全措施失效 但我就是想知道 拉賽爾和安東內力的發動機 到底比我的艾瑞澤8強在哪 F1發動機和大多乘用車發動機一樣 都是四衝程 如果我們只看一個氣缸 活塞的往復運動分爲四個步驟 活塞在往下運動時會吸入空氣和燃油 這是第一衝程 隨後活塞會向上運動 對空氣和燃油進行壓縮 這是第二衝程 然後火花塞會點燃燃油混合物 爆炸產生的高壓會推動活塞往下運動 這是第三衝程 最後活塞再次向上運動排出廢氣 這是第四衝程 在這個循環期間 所有活塞都在不斷帶動發動機曲軸旋轉 這就是發動機的基本工作原理 艾瑞澤8的直列四缸發動機能夠產生197匹馬力 平均每個氣缸能產生49匹馬力 而F1的V型排列六缸發動機能夠產生550匹 平均每個氣缸產生91匹馬力 上一代V6更是每缸有143匹馬力 如此巨大的差距從何而來 首先是轉速 因爲沒接到某銳的商單 所以我就不誇太多他們發動機的優點了 重點是發動機曲軸轉得越快 動力輸出也就越高 艾瑞澤8的1.6T發動機 在120公里每小時高速巡航時的轉速 大約是每分鐘2500轉 兼顧油耗和動力 F1的1.6T發動機 正常巡航轉速大約是10500到12500 峯值轉速更是可以達到15000轉 F1爲了能達到這樣的轉速 把活塞形成縮短到不超過53毫米 大約是艾瑞澤8的一半 其次是氣缸壓縮比 或許你今年已經在F1資訊中聽過這個詞好幾次了 壓縮比指的是活塞在氣缸內最低位置時的氣缸容積 和活塞在最高位置時的氣缸容積之間的比例 比例越高代表燃油空氣混合物被壓縮得越緊 更高的壓縮比意味着更高的熱效率 即從同樣的燃油中釋放出的能量的多少 能量越多 發動機曲軸自然就轉得越快 今年F1規定壓縮比不能超過16比1 上一代V6允許達到18比1 我查到艾瑞澤8能達到10比1 在入門級別乘用車裏已經算是比較高的水準了 這些都會影響發動機壽命 乘用車發動機需要行駛10萬甚至幾十萬公里 F1發動機只需要堅持7到8個比賽週末 大約6400公里就足夠了 F1發動機會使用更耐熱更輕量化的合金 整套動力單元造價大約在1000萬到1600萬美元之間 按照現在的匯率大約是1.1億人民幣 如果按照9萬一輛艾瑞澤8來計算能採購1200輛 F1動力單元真的貴的離譜 F1通過限制燃油流量 逼迫動力單元供應商研究提高熱效率的方法 換句話說 如何用燃油含量更少的燃油空氣混合物 去爆發更大的動力 最終他們找到了一種叫做被動預燃式射流點火的技術 簡單地說 F1發動機氣缸上方還有一個迷你氣缸 裏面會射出高燃油含量的混合物 並被火花塞點燃 向下方的大氣缸裏迸發出射流火焰 引燃燃油含量更少的混合物 從而達到極高的熱效率 這種技術雖然高效 但造價高昂 而且會產生更多氮氧化物和碳氫化物 無法通過排放測試 因此很少有量產車使用 比較著名的案例是馬沙拉蒂的MC20 F1憑藉預燃式射流點火達到了50%熱效率 也就是1000克燃油裏所蘊含的12.8千瓦時能量 有11.4千瓦時被用在了推動賽車前進上 而之前常見乘用車發動機大約只有30%熱效率 但隨着科技的進步 這幾年越來越多車企開始接近40%大關 艾瑞澤巴也能達到38% 別忘了這是輛9萬元的乘用車 前段時間吉尼斯世界記錄認證了吉利的IHEV混動發動機48% 量產車最高熱效率 還有豐田說他們的新一代Dynamic Force混動發動機 在實驗室裏達到了令人瞠目結舌的60%熱效率 所以乘用車的使用場景和使用需求與F1賽車完全不同 加上極端的成本差距 讓同樣排量的發動機看起來性能天差地別 但如果不看動力只看效率 其實F1級別怪物般的數值離我們也沒有那麼遠