F1赛车是有规则限制的,不然只要有相应技术储备、硬件支持、足够大的涡轮以及不计成本的投入理论上1.6T可以压榨出更强的动力,千匹马力只是规则限定下的标准。这样做的好处一是降低了准入门槛,让一些在赛场上竞争力弱的车企减少了资金投入;二是避免各大车企之间无底线的攀比竞争,如果不计成本和规则合个车企的对动力的压榨一定是无底线的,最终大大增加投入甚至失去F1的精神而不计成本的研发和投入技术往往和民用车没半毛钱关系自然也起不到带领行业技术革新的作用
三是让F1上的一些顶尖技术和原理在民用车有一定的交集,最终让还是民用车得到实惠;四是FIA的规则也是不断更新的,F1也需要植入节能、环保的理念,新规则下F1也开始往混动方向发展。说了一些相关知识只是让我们对F1有更客观的认识。F1是世界顶级方程式锦标赛它不是单纯的比速度,在极速背后可能是我们想不到的资金、技术储备和最前沿的技术创新支持。
FIA对F1动力的限制就近经过了三个阶段:第一阶最大排量3.0L,最大缸数10缸;第二阶段最大排量2.4L,最大缸数8缸;第三阶段也就是从2014年开始实行的最大排量1.6L以内,最大缸数6缸,也就是我们如今所看到的F1都采用1.6T+V6的动力核心。当然在10缸之前还有V12的引擎,只是年代久远不多赘述。
从内燃机的原理上看,发动机的动力来源是燃油的燃烧爆炸产生的高温、高压驱使活塞上下周期运动从而带动曲轴旋转输出动力。那么很好理解,如果这台发动机的最大热效率一定那么它想要做更多的功就需要喷更多的油进行燃烧,不然不可能无中生有那么多动力(能量守恒没有原因)。所以,F1的油耗可以达到百公里50-60L,这也是F1能产生强大动力的根本源泉,不考虑油耗或者说对发动机的优化只注重性能而忽略油耗就是F1发动机的特点。
F1发动机排量只有1.6,为何动力那么的强劲
国际汽联规定F1赛车发动机的排量上限为3000cc,所以各车队就将赛车发动机的排量定为3000cc。一部F1赛车的发动机大约有900个运动部件,其最高转速可以突破19000转/分,而普通轿车发动机的最高转速通常不会超过8000转/分。
当F1赛车的发动机以最高速运转时,火花塞每秒点火150次,活塞往复循环300次,其加速度更高达8500G。如今F1赛场上功率最大的发动机已经突破900马力,约是民用1600cc排量发动机功率的10倍,是民用3000cc排量发动机的4倍。
F1赛车比赛事例
2005年本田赛车搭载V10引擎的马力达到了接近1000匹,同年蒙托亚在意大利蒙扎赛道跑出了372.6km/h的赛道极速记录,同年本田车队先在莫哈韦沙漠机场跑出了415KM/h,接着在美国巴纳维亚盐滩跑出超过400km/h的极速,并且得到官方认证。
2005年考斯沃斯引擎突破20000转,后来由于国际汽联对赛车规则改革,现今F1赛车的极速受到了限制。2006年开始用V8自然吸气引擎,在2014年换用V6涡轮增压引擎。
F1的发动机之所以能爆发出惊人的动力性是很多因素决定的,比如超高的压缩比、短行程大缸径的物理结构带来的高转速、高增压值等。
1、压缩比
都说F1用的汽油和我们家用车的汽油成分上差不多,听起来似乎很一般,但F1的汽油个组分比例不同,其性能必然差别巨大。就像钢材,各种元素含量不同其性能和价格也是天上地下。F1赛车的油辛烷值很高,因此发动机可以使用很大的压缩比,压缩比大了热效率高,对动力提升有帮助。
2、高转速
F1发动机转速轻松上万,而家用车6000差不多就到红线转速了。之所以能达到那么高的转速主要得益于发动机大缸径短行程的物理结构。活塞行程短可以降低活塞运动时的惯量,实现更高频率的运动。就好比你打沙袋,用长拳打的话力量很足但是出拳频率很难提高,而你的拳头距离沙袋很近时再打就能打出很高的频率。F1发动机由于转速太高普通的气门弹簧已经无法满足需求,因为高转速下气门开闭频率极高,普通钢制弹簧无法承受如此高频率的运动,因此F1的发动机用的都是气压气门,利用气压控制气门关闭。
3、高增压值
一般家用车增压压力也就0.6-0.8Bar左右,而F1的发动机增压压力最起码在3Bar以上。家用车发动机进入高转速区间后由于进气效率低导致输出扭矩下降,而F1的增压压力大,可以保证在高转速依然有很好的进气效率从而保证高转速的扭矩输出,高转速也有大扭矩那么功率自然就上来了。
4、多缸发动机单位时间内做功频率高
F1是V6发动机,曲轴转过120度就有一个气缸做功,而我们普通的四缸发动机曲轴转过180度才有一个气缸工作,所以在转速起来后单位时间内V6发动机做功密度更高。就像两个拳击运动员,一定时间内一个人只能打6拳,而另一个人能打出8拳。
5、性能至上、寿命次要
F1的发动机即便不拿来跑比赛只是装在1.6L的家用车上也很难用长久,因为其设计就是以性能为核心,F1跑几场比赛下来是要换发动机的,和性能相比寿命并不是重点,就像一个人豁出命去肯定要比正常人厉害。