F1赛车动力系统

发布日期:2012-01-18 09:58 | F1知识

F1赛车动力系统

    F1的动力系统总是专业车迷津津乐道的话题,所有人都想了解为什么同样的排气量,一台F1引擎却可以爆发出如此惊人的马力,而自己的爱车为什么只有不到它的五分之一?

    法拉利的创始人,恩佐法拉利曾经说过:“一台真正的赛车引擎应该是可以让你的赛车第一个冲过终点,然后在第二秒就立刻报废。”虽然这不是真理,但是在某种程度上它说明,F1赛车是牺牲了引擎寿命来达到极高的动力表现。想想你的车也许跑了十万公里都没有大修过,而一台F1引擎跑一千多公里就得报废,这样你就不用感到遗憾了。F1引擎的输出功率几乎从未停止过上升趋势,即使FIA(国际汽联)限制了引擎规则,各车队也会马上让引擎的马力在新规则下迅速提高。早在F1刚诞生的上世纪五十年代,F1赛车的升功率就已经有100马力/每升,这几乎是现在世界上高性能跑车的标准。F1的马力巅峰是八十年代1.5L涡轮增压引擎带来的升功率750马力/每升,后来由于只能使用自然吸气引擎,马力增加减缓,但是在2005年最后一站,由于不用考虑寿命问题,法拉利和本田都把引擎调校到了超过1000马力,也就是超过300bhptre的升功率。后来由于引擎减小为2.4升V8,马力又下降到约750匹。

    一台V8的F1引擎在19000转时可以输出它的最大功率,同时它每秒要吸入超过650升空气,油耗超过75升每百公里。而这时汽缸内活塞的运动加速度超过9000个G,这是什么概念?就是说如果用我们民用车发动机的制造材料,比如铝合金,那么这个加速度产生的力足以让活塞自己把自己撕得粉碎。F1发动机的结构与民用车一样有汽缸、活塞、曲轴、气门等等,只是都是用强度极高的类似制造航天飞机的镁钛合金材料制造,然后用碳纤发动机支架固定在底盘上。F1引擎体积小,重量轻(只有约90kg),采用中置设计,这也是为了便于安排车身的重量分配。

    下面要讲一讲怎么把这750匹马力传递到车轮上。F1的变速箱并不是像许多认为的那样使用双离合器的设计,而是更像摩托车的变速器,而且完全电控,一般是七个前进挡,而换挡时间基本为零。如果你觉得法拉利跑车100毫秒的换挡时间已经非常短的话,那F1比这个还要快。因为法拉利只是使用了F1技术在民用跑车上,但它还不是F1。一场F1比赛车手要换数千次档,所以哪怕一毫秒的换挡时间积累起来都是巨大的差距。F1车手通过方向盘后面的拨片控制换挡,这在很多民用跑车上都可以看见。不过F1为什么不使用自动换挡的设计呢,不是因为我们民用车上出现的自动挡换挡慢,而是因为在F1上,通过技术改进可以让自动档比车手的反应还快,这和FIA(国际汽联)要降低车速的目的显然是背道而驰的,而且也不能体现出车手的驾驶技术。最后,动力通过后轴上的扭矩敏感式差速器传递到两个后轮。不过我们明年将看不到电控部分的TC(民用车上我们叫TCS),也就是牵引力控制系统了。这样车手要保证赛车起步的时候后轮不打滑,又需要很高的技巧。

    最后再谈一下动力系统的散热,由于F1不像民用车在散热器前面有电子扇辅助冷却(但它并不是风冷),所以低速行驶对赛车的动力系统的伤害是比较大的。这一点也可以从车手们刚出站时不能马上把速度提上来可以看出,因为停站加油时发动机不能得到很好的冷却,所以刚出站时引擎性能会下降,但是跑上一会儿就会很快恢复的。

    国际汽联现在执行的引擎冻结计划据说又要延长,虽然这可以减小车队的开支,并且让比赛变得好看,但是大车队显然是不愿意的,因为这样它们在引擎马力上的优势就又将丧失。

燃油

     说到动力系统,不得不谈谈它的“食物”—燃料,而带给我们太多技术惊奇的F1烧的不是别的,正是汽油,这和我们的民用车一样,只是添加剂不同。过去F1曾经烧过其它的比如苯、甲醇之类的混合燃料,虽然这些燃料动力很强,但是对发动机的腐蚀很厉害。最后车队共同回到了汽油。

     国际汽联对F1的燃油有严格规定,特别是那些非碳氢化合物的添加剂,而且专门成立了实验室检测比赛时的燃油是否符合规定。一支F1车队在一个赛季包括前期试车要烧掉200,000升燃油,而这中间有超过50种不同的配方专门为不同的赛道设计,这些配方不仅要考虑动力输出还要兼顾引擎的寿命。显然这样的燃油如果加入我们的民用车是非常好的,只是成本是我们普通人无法负担得起的。

     进站加油现在已经是F1比赛策略的一部分,安全快速的加油对赢得比赛是非常重要的。为了公平起见,维修站的加油机都是同一家公司提供的。它每秒可以向油箱注入12升燃油,同时会抽出油箱内的空气和燃油蒸汽。输油管接头和车身上的加油口一共有两个自动活门,加油机也有自动关闭装置。F1赛车的油箱内部是类似海绵的结构,这样赛车在过弯时汽油就不会全跑到一边而让油泵供不上油。即使在比赛结束以后,燃油的使命还没有结束,车队还要对比赛中燃油的使用情况进行分析,以确定这种配方对发动机的影响,并为以后的比赛积累数据。

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