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大纲与细节 2014涡轮时代 F1前瞻报告

来源:无敌汽车网 文:邝永佳 图:网络 鸣谢: 审:R.P

2013-12-26

[导读] 2014赛季F1的规则大纲必须是1.6L V6涡轮增压引擎以取代现时的2.4L V8,重点不在于动力上有多少马力的衰减,关键在于整个车身重量的分布、空气动力学造成的影响。

毋容置疑,2014赛季F1的规则大纲必须是1.6L V6涡轮增压引擎以取代现时的2.4L V8,V8过渡到V6的规则变化,重点不在于动力上有多少马力的衰减,关键在于搭载上6缸机后,整个车身重量的分布、空气动力学的气流路线、尾气对车尾下压力造成的影响。换言之,工程师们需要对流经整辆车的气流作出重新优化。以雷诺早前发布的2014款1.6L V6涡轮增压引擎为例,单涡轮增压,采用缸内直喷技术,因为新V6引擎装上了燃油限流器,其最大转速从V8时代的18000rpm将至15000rpm。另外,2014赛季还会用全新的ERS动能回收系统取代之前的KERS,ERS的不同之处在于采用MGU-H(废气能量回收)和MGUK(刹车能量回收),可将废气和刹车动能转化为电能,而非KERS只有刹车动能转化为电能的单一能量交换形式。而且,之前KERS每圈只有约6秒的时间将额外的80马力传到驱动轮,ERS则可以额外提供160马力左右,每圈持续的时间可达30秒左右,换言之,单位时间内ERS所回收的总能量是KERS的5倍之多。1.6L涡轮增压引擎的600hp马力输出,搭配上ERS后圈速应该不会比现时V8机器的750hp差很多。综上所述,ERS系统能为V6带来更低的油耗,比V8时代低35%左右。正因如此,2014赛季的其中一项新规则便是,每辆赛车正赛中最大的载油量不得超过100kg。或者你觉得V6增压引擎会比V8轻得多,其实不然,以2013年使用的雷诺RS27 2.4L V8自然吸气引擎为例,重量为95kg,而雷诺新发布的1.6L涡轮增压引擎的重量则为155kg。

图:雷诺发布2014赛季用的1.6L V6缸内直喷涡轮增压引擎。

图:将一副1.6L的引擎催谷至600马力,升功率达到375马力之大,不是一件简单的事情,因此涡轮的体积也比较大。

图:由于新的1.6L机器是V型缸体结构,排气歧管分成左右两部分,而涡轮只有一个,等长排气歧管的设计必须能承受15000rpm,分两股气流向涡轮本体汇合。

图:正在实验室测试中的涡轮增压六缸机。

图:因为新增了涡轮,引擎舱内的布局必须大洗牌,包括线路、油路和冷却管道等,都必须重新布局,对工程师来说是一项非常大的考验。

图:涡轮的安装位置在引擎尾部,涡轮之后就是一条20cm左右的直通管,将废气直接排出,根本没有Down Pipe可言,2014年的新规中,FIA不让车队在尾管口后方区域布置任何的空力套件,而且尾管必须在赛车的纵向中心线上。但上有政策,下有对策,估计工程师会在尾管区域找灰色地带,至于是怎样的解决方案,拭目以待。

图:MGU-H(废气能量回收)和MGU-K(刹车能量回收)两者构成了ERS动能回收系统。其中MGU-H与涡轮相连接,能将涡轮轴心的动能转化为电能,同时该装置可以起到类似涡轮泄压阀的作用,保持涡轮转速。而MGU-K则在赛车制动的时候起作用,以反拖引擎的工作原理,来达到能量回收的作用。上述MGU-H和MGU-K所回收的电脑,储存在电池中,通过车手控制的形式,让赛车得到额外的160马力,每圈可以持续30秒之久,对于现时F1赛道普遍1分多钟的圈速时间,30秒意味着三分之一的单圈时间都可以使用ERS,如果车手运动得当的话,会增加更多的超车机会。

图:V8时代的排气管口为双出,管口位置在车身两侧,而新规则只允许一个排气管口,出口位置在纵向中心线上。排气管的管口位置在后轴千面的17-18.5cm,高度必须在基准面的300-525mm之间,而且排气管尾嘴的最后150mm管道必须向上翘起5°,排气尾管的轴线后不能有任何的部件,以防止类似于热吹扩散器的灰色地带作文章,获取更多下压力。

编辑评论:几乎每一次,FIA都是以一种“自许进步”的姿态来推动规则大变革,而这次出台的涡轮引擎,FIA美其名曰“环保”。如果真的要做一份问卷调查,恐怕大部分现役车手也不会选择1.6L涡轮增压引擎。再且,认真打一下算盘,所有F1赛车换上1.6L涡轮机一年甚至几年节省下来的燃油费用,或者抵不上几大引擎厂商研发过程中所消耗的人力物力,新涡轮引擎附带的ERS或者已经是一个天文级的研发费用。不过,所谓醉翁之意不在酒,须知道F1是民用车的试验场,一些高精尖的技术先在F1得到充分试验,然后再应用到民用车上,这次FIA在F1推广涡轮引擎,目的恐怕也是在为奔驰、雷诺、法拉利等引擎制造商服务,接下来的几年ERS极可能会大面积地应用于民用车上。但是,不要忘了,KERS已在F1使用多年,但众多大车队还是时不时地在KERS上出问题,稳定性是一个大问题,而2014年的ERS,则是在KERS的刹车能量回收基础上,再增加一个涡轮废气能量回收,因此绝对有理由怀疑其稳定性。而且,涡轮引擎的一大问题是散热难,像红牛RB系列这样的赛车,其KERS故障通常是跟散热问题有关,之前KERS每圈的作用时间只有6秒,所以对红牛的影响不大,但ERS每圈的作用时间为30秒,如果这块出现问题,简直可以被对手秒杀,但2014红牛的遭遇真会像笔者所言?不能排除任何可能性,或者其他车队的状况比红牛更糟呢!

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