F1赛车引擎解析

F1赛车引擎解析

    现代F1赛车的引擎和动力传输系统是机械工程学上最热门的研究课题，追求强大动力的竞争一直都非常激烈。

    长久以来，对于引擎研发的极致追求似乎印证着伟大的汽车工程师费迪南－保时捷当初所说的格言：最完美的赛车在领先冲过终点的那一刻也化为灰烬。虽然这条宗旨在当代已不再适用（现在的赛车要求引擎至少可以维持一个比赛周末），但在F1赛车引擎设计中，设计师不得不在性能与耐久性上做出艰难的权衡。

    F1赛车引擎发展的轨迹几乎是与F1运动本身相一致的。20世纪50年代，当时的F1赛车动力输出约为100马力/升。随着涡轮增压引擎时代的到来，1.5升的涡轮引擎最高可以达到750马力/升。1989年国际汽联禁止了涡轮增压引擎的使用，引擎又回到自然进气时代，动力输出的数据有所减弱，不过很快就收复了原先的失地。

    过去几年引擎大战的目标基线已经上升至1000马力的极限，一些车队在2005年使用3升引擎的条件下，可以达到300马力/升的动力输出水平。在此之后，3升V10的引擎便消失在人们的视野中。自从2006年起，比赛规定赛车一律使用2.4升V8引擎，输出功率相当于之前的80%。

    目前的F1引擎转速达到18000转/分钟以上时，每秒钟的进气量可以高达650升，也就是说换算至比赛距离，每100公里的油耗达到75升（相当于4加仑/英里）。在如此高的转速下，对于活塞的压力也达到了近9000倍于重力的压力值。这样一来，引擎故障成为近年来退赛最多的直接原因也就不足为奇了。

    现代F1引擎相对于民用车，最显著的不同也是最坚固的部分就是引擎的气缸、活塞和气门的设计。从结构上考虑，引擎也是F1赛车非常重要的一部分。碳纤维构成的舱体骨架与引擎通过螺栓拧连在一起，同时牵引力系统和后悬挂也依次连接在引擎上。所以引擎必须保持相当高的坚固度。然而矛盾点就在于空气动力学要求引擎尽量轻，精简而且引擎的重心需要尽可能地放低，这样有利于降低赛车整体的重心，从而有效地降低赛车后部的高度。