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都用1.6L发动机 买菜车为何跑不过F1赛车?

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  世界一级方程式锦标赛(FIA Formula 1 World Championship),简称F1。

  上周末是F1中国站15周年,首先要恭喜红牛车队的Ricciardo获得了2018中国分站冠军,而各位朋友圈里的F1粉丝量变化曲线如下:

  

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  大家都知道F1赛车速度快,0-100km/h加速时间仅2.3秒。在2016年欧洲大奖赛的排位赛中,博塔斯曾做出过极速378.035km/h(借助了前车尾流)。

  

  但是,很多车迷却还不知道,本赛季F1赛车搭载的是一台1.6L涡轮增压V6发动机。有人就纳闷了,我家的车也是1.6L排量,加速为何这么慢?仅仅是因为少了两个气缸吗?今天,我们借着F1中国站的余温,一块来聊聊这个有趣的话题。

  (注:国际汽联(FIA)在2006年规定发动机要从之前的3.0L V10改为2.4L V8,并禁止使用涡轮;2014年后才更改为现在使用的1.6L涡轮增压V6发动机。)

  首先,要想动力强,燃烧燃料的速度必须快,达到该目的方法有2种:

  1.制造气缸巨大的发动机,使其每次吸入和燃烧的燃料更多;

  

  美国Liebherr T264搭载的就是大型发动机。它的车身大小和一间小别墅差不多,自重363吨,发动机比一辆轿车还要大。它的发动机排量高达78L,但其最高转速只有约1,900rpm,最高车速仅64km/h,但它的最大功率却高达3,000kW。

  2.增加燃烧的次数,虽然每次燃烧的燃料较少,但燃烧速度快,也可以达到让燃料快速燃烧的目的。

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  F1赛车整体最小重量只有约734kg,仅比一辆2010款的江南奥拓重60kg。发动机最大马力达800至1,000匹,仅怠速转速便高达5,000至8,000rpm,而运转最高转速更是高达19,000rpm。

  (注:2014年,国际汽联不仅把F1赛车的发动机最高转速限定在15,000rpm,而且又对燃油流速做了限制,最终导致最高转速在12,000转左右。)

  其次,我们需要知晓什么是长行程/短行程发动机:

  活塞从上止点到下止点的行驶距离称为行程,气缸的直径称为缸径。如果行程大于缸径,则称为“长行程发动机”,反之则称“短行程发动机”。

  

  a. “长行程发动机”在低速时的转矩特性更佳,因此被一些强调拖动能力的车辆使用,如货车、矿山车等,也就是上文第1点所提到的“大型发动机”。

  b. “短行程发动机”拥有尺寸更短的活塞和连杆,因此它更擅长高速运转,像F1赛车、高性能超跑等均采用短行程发动机,也就是上文第2点中提到的“高速发动机”。

  

  另一方面,喷油压力也是“高转速发动机”的特性之一。

  上文中提到,当下F1赛车发动机的转速高达12,000转,所以发动机完成一次工作循环的时间极短,即留给发动机喷油的时间很短,因此气缸内的燃油喷射压力必须得比民用车强大很多。

  

  为了在更短时间喷射出更多燃油,国际汽联规定F1赛车发动机的燃油喷射压力上限为500bar(1bar=1.02kg/cm2),而民用车发动机才150~200bar。

  赛车发动机的运转声音一般都很大,而发动机噪音主要来源于燃油在气缸中被点燃爆炸的响声。F1赛车在高速行驶时,引擎发出的声浪高达160分贝,比播音747飞机起飞时的噪音还要大。

  MGU和DRS

  

  现在的F1赛车提速快,还受益于ERS能量回收系统。该系统分为MGU-K(刹车能量回收)和MGU-H(废气热能回收)两部分,都是为了提升加速能力。此外,DRS可变形尾翼在开启时,可减少F1赛车在直道上的空气阻力,以提升大直道末端的尾速。

  F1赛车引擎寿命短

  

  虽然F1赛车引擎的动力十分强悍,但在F1历史上,它的寿命曾经非常短。2003年前,国际汽联对每家车队每个赛季的引擎数量没有要求,车队可以随便换引擎。但从2004赛季开始,每台引擎必须完成一个周末的比赛(4次练习赛、排位赛、正赛)。

  为了进一步照顾资金、技术都不足的小车队,从2005赛季,国际汽联规定一台引擎至少完成两站比赛;2009年规定,整个赛季一共只能使用8台引擎;2015年规定缩减为4台引擎;到了2018赛季,引擎数量被缩减至3台。

  

  AMG Project One

  F1赛车发动机动力之彪悍,民用车自然对它垂涎若渴。2017年,梅赛德斯-奔驰在北美车展上发布了搭载F1发动机的“神兽”-限量275台的AMG Project One。

  

  该车搭载梅赛德斯F1车队W07365bet赛车所使用的1.6L涡轮增压V6发动机(源自2015赛季中Lewis Hamilton使用的同款发动机)。而AMG Project One还搭配一套混合动力系统和4MATIC+四驱系统,使得最大功率超740kW,0-200km/h加速时间少于6秒,最高时速超350km/h。

  

  不过,AMG部门表示,虽然AMG Project One的发动机经过重新调校,其红线转速被设定在13,500rpm,但寿命只有3.1万英里(约合4.99万公里)。

  

  


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