都是小排量「帶T」 爲何思域只能在F1後面吃灰?

在目前的市面上,隨著目前排放法規越發嚴格,越來越多的車企加入到小排量引擎的陣營裡。新近上市的Jeep全新牧馬人就是一個很好的例子,在新車上,Jeep拋棄了在老款車型上使用的3.6L V6引擎,轉而用上了一臺與阿爾法·羅密歐Giulia上同源的2.0T引擎。這樣的改變引來了無數車迷的吐槽,這樣的一臺小排量引擎真的保證牧馬人擁有與老款同樣的能力嗎?

都是小排量“帶T” 為何思域只能在F1後面吃灰?

同樣的事情也發生在了被稱為介於科學和鍊金術模糊邊界山產物的F1圈裡。同樣是為了展現人類對北極熊和企鵝的友好,自從2014年起,在國際汽聯的新規則下,各大車隊都必須使用1.6L V6渦輪增壓引擎取代原先使用的2.4L V8自然吸氣引擎。那麼,同樣的問題就來了,很多人都會問,同樣的排量且同樣都使用了渦輪增壓技術,為什麼F1引擎的參數能甩民用引擎好幾條街呢?

動力參數? 在座的都是渣渣

都是小排量“帶T” 為何思域只能在F1後面吃灰?

首先,小編想說的是,從汽車領域來看,民用引擎和賽用引擎完全是兩個星球的東西,除了排氣量數字和“帶渦輪”這三個字以外,基本沒有任何共同之處。

在目前的市面上,能買到的最大功率的1.6T引擎是Mini JCW上的那臺N14B16C,其最大功率為155kW,最大扭矩為260Nm,而業內的平均水平也不過是130kW與240Nm組合。這樣來看,似乎內燃機的技術差不多已經到天花板了,即使各大廠家使出渾身解數,水平也不過如此。

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不過,翻開F1引擎的技術參數後可以發現,這層天花板早就壓不住F1的動力了。如今圍場裡,那些“動力怪獸們”可以產生最大超過735kW的功率,在扭矩上,1.6T引擎的扭矩則大幅度(倍數的增長)超過2.4L時代的引擎(2006年豐田車隊使用的2.4L RVX-06 V8自然吸氣引擎的扭矩大概在274Nm)。

五大因素 讓F1引擎鶴立雞群

1 輕量化引擎部件:

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根據牛頓第一定律,物體質量越低,慣性越低,這樣的設計有助於發動機發揮更大的動力。包括活塞、連桿、凸輪軸、曲軸等部件在不影響部件強度的情況下會使用更輕的鋁鉻合金。

2 優化部件尺寸

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除了使用輕質材料外,F1的工程師還大大減小了尺寸,這樣可以進一步減少引擎部件質量並減少系統的慣性。在上面的這張途中可以明顯地看出在民用車上的活塞尺寸與F1上的活塞對比。導致這樣的差異還在於民用車的引擎設計壽命會遠超於F1引擎。在過去,為了極端的成績,通常是一場比賽就要更換一臺引擎,到現在,國際汽聯為了限制車隊花銷,規定了一個賽季每位車手只有三臺引擎的配額,折算下來,每臺引擎需要跑完2500km。對於民用車來說,2500km,半個保養週期還沒到呢!

3 高轉速!

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為了產生更大的動力,自然離不開引擎的高轉速以及高扭矩。在F1的引擎中,兩者都增加以獲得最大的總輸出。

在我們的民用車中,通常紅線約為3000-4000轉。即使在像法拉利Berlinetta和蘭博基尼Aventador這樣的高端汽車中,發動機的轉速也會達到8000-9000轉。一度F1的引擎轉速可以達到20000rpm,最終FIA不得不對這種轉速競賽畫上句號,提出了最高轉速的要求,先是限制到19000rpm,然後18000rpm,現在降到了15000rpm。

4 特殊的“衝程-缸徑比”

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民用發動機,處於對熱傳導、火焰傳播和爆震抑制難度的考慮,這個比值一般在0.8~1.2(兩者接近的情況居多),這樣還會獲得更好的燃油經濟性。而F1發動機尤其在意動力,這是獲勝的關鍵參數之一,所以選擇了0.4~0.6(即衝程偏短),犧牲一些經濟性是在所不辭的。此外,作為爆震、敲缸等負面影響,都可以通過爆震管理和賽事專用汽油(高辛烷值)來解決。

自2014年,國際汽聯將汽油總消耗量的限值壓低35%至100kg後,燃油經濟性,也開始被各車隊重視起來。

5 高噴油壓力

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F1發動機的燃油噴射壓力可達500bar(國際汽聯如果不設定這個上限的話,還會無法無天),而號稱高壓直噴的民用發動機才150~200bar。

噴油壓力高,帶來了更好的霧化效果,更細小的燃料顆粒和完美的油氣混合物,燃燒更充分,排放更好。但是F1提高油軌壓力的目的並不是為了降低排放。別忘了,發動機最高轉速達15000rpm,那麼每個氣缸工作循環的時間就相當有限,留給噴油的“窗口”也很窄,如果不能保證一瞬間完成噴油,那麼噴油脈寬就會成為提高轉速的瓶頸。所以,超高油軌壓力,其實是為了不影響提升最大轉速的。

寫在最後

在F1這個寸土寸金的地方,所有的技術都是為了在賽場上更快的圈速所服務的,經濟性、使用壽命並不是各個引擎製造商首要考慮的地方。所以,同樣是1.6T,F1引擎的動力是民用發動機的5倍以上,而自重則只有同排量民用車的一半左右,這樣“大馬拉小車”的搭配,比民用車跑得快也不足為奇了。


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