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        四缸的方程式

        2021-09-20 11:18:46李爾欣
        名車志 2021年9期
        關(guān)鍵詞:發(fā)動機

        李爾欣

        換作十年前,哪怕是剛?cè)肟拥男“锥嘉幢叵嘈臚1賽車會搭載V4發(fā)動機,但現(xiàn)如今,就連汽車運動圈內(nèi)的相關(guān)人士都覺得這并非無風起浪。

        因為Formula 1委員會已在今年2月份舉行的某次會議上批準通過有關(guān)自2022年起凍結(jié)PU動力單元研發(fā)的提案,而與會的FIA、F1,以及各車隊和動力單元制造商的代表也都同意從2025年開始,啟用全新的“l(fā)owr cost,carbon neutral,sustainably fuelled hybrid units”動力單元。

        而要同時降低成本和碳排放,減少汽缸數(shù)無疑是最為直接的解決方案,具體到現(xiàn)役的1.6升渦輪增壓V6混合動力單元,那自然是把里頭的發(fā)動機從V6換威V4。

        另外,在確定于2025年更新動力單元后,從車隊到相關(guān)制造商都不再對媒體避諱“V4”或“a four-cylinder engine”等字眼,轉(zhuǎn)而站隊表明態(tài)度。而海外媒體更是直言,隨著Stetano Domenicali在今年1月份離開蘭博基尼到F1出任CEO,大眾利用保時捷919 Hybrid那套渦輪增壓V4混合動力系統(tǒng)為個別F1車隊供應(yīng)動力單元的可能性已大幅上升。

        盡管屆時究竟搭載何種動力單元,還得由World Motor Sport Council世界汽車運動理事會來定奪,但F1車迷卻已忍不住提出質(zhì)疑:基于渦輪增壓V4發(fā)動機組成的混合動力系統(tǒng),當真能滿足F1賽車必要的動力需求嗎?

        答案是:可以。雖說單論發(fā)動機本身的輸出功率,2.0升渦輪增壓V4的確不及1.6升渦輪增壓V6,但保時捷曾于2018年4月用特制的919 Hybrid Evo賽車在比利時斯帕賽道跑出1分41.770秒的固速,比系統(tǒng)功率同在700千瓦上下的梅賽德斯F1 WO7 Hybrid賽車此前留下的紀錄還要快0.783秒??梢娺@套渦輪增壓V4混合動力系統(tǒng)的實力并不輸現(xiàn)役F1賽車使用的動力單元。

        事實上,V4發(fā)動機的短板向來就不是輸出功率,而是平順性和耐用性。例如在1907年,就有一輛賽車搭載排量高達20升的V4發(fā)動機出戰(zhàn)French Grand Prix,僅跑4圈便因故退賽,卻在賽后發(fā)現(xiàn)其車速已達到創(chuàng)紀錄的164公里/小時。

        不幸的是,受四沖程內(nèi)燃機結(jié)構(gòu)所限,V4發(fā)動機很難修正其天生缺陷。如果汽缸夾角為60度,雖然可以收緊體積并降低重心,但需要加裝平衡軸。要是像保時捷919 Hybrid的V4發(fā)動機那樣用90度的汽缸夾角,雖能有效改善平順性,但若點火順序設(shè)置不當,就會因點火不均勻而產(chǎn)生嚴重的抖動。

        所以,除藍旗亞、福特等少數(shù)車廠外,很少有制造商會給旗下的量產(chǎn)車配備V4發(fā)動機,并且到20世紀80年代后,連這些廠商都不再青睞V4發(fā)動機。

        好在,對于F1賽車來說,只要動力夠勁,運轉(zhuǎn)夠順滑,哪怕靜謐性略差些也無傷大雅。只不過,眼下最大的問題是,并非所有車隊都支持V4方案。

        比如Mercedes-AMG和Alpine兩個車隊就明確反對引入V4發(fā)動機。在他們看來,與1.6升渦輪增壓V6混合動力系統(tǒng)相關(guān)的研發(fā)技術(shù)業(yè)已成熟,只需繼續(xù)優(yōu)化系統(tǒng)即可降低成本并減少碳排放,而不必再從零開始耗費大量時間、成本、人力去開發(fā)新的動力單元。

        當然,2025年的F1賽車最終會采用哪套方案,還得幾經(jīng)討論,再由世界汽車運動理事會來決定。而眼下,新動力單元唯一確定的就是F1定下的五大關(guān)鍵目標:

        ·Environmental Sustainability and social andautomotive relevance注意環(huán)境可持續(xù)性,以及汽車工業(yè)的社會關(guān)聯(lián)

        ·Fully sustainable fuel使用完全可持續(xù)性燃料

        ·Creating a powerful and emotive Power Unit創(chuàng)造性能強勁而澎湃的動力單元

        ·Significant cost reduction顯著降低成本

        ·Attractiveness to new Power Unit manufacturers能吸引新的動力單元制造商加入

        保時捷 919 Hybrid

        歷史上確實有不少搭載V4發(fā)動機的賽車,但其中最有名的,無疑是保時捷919 Hybrid。這款由保時捷依照LMP1勒芒原型車組規(guī)格打造的耐力賽車,具備高達約900馬力的系統(tǒng)功率,其中有一半來自那臺2.0升渦輪增壓V4發(fā)動機。

        保時捷的渦輪增壓V4發(fā)動機采用90度V形汽缸夾角,最大功率約500馬力,專用于驅(qū)動后軸的車輪。但在參賽的第一年,保時捷并未解決發(fā)動機的抖動問題,以至于未能一舉奪冠。直到保時捷重新設(shè)計并調(diào)整點火順序后,抖動的問題才得以解決。此后,保時捷便連續(xù)三年斬獲FIA WEC耐力賽的年度車隊總冠軍。

        F1動力單元進化時間軸

        1950年

        規(guī)定機械增壓發(fā)動機的排量不可超過1.5升,而自然吸氣發(fā)動機的排量上限則為4.5升,對發(fā)動機沒有明確限制。

        1952年

        臨時改用Formula Two規(guī)則,允許賽車搭載2.0升自然吸氣發(fā)動機,出現(xiàn)V8和水平對置四缸。

        1954年

        賽事回歸Formula One規(guī)則,但自然吸氣發(fā)動機的排量上限被降至2.5升,而機械增壓的最大排量更只有750毫升,以至于車隊全部轉(zhuǎn)投自然吸氣發(fā)動機陣營。

        1957處

        二戰(zhàn)前出現(xiàn)的中后置發(fā)動機布局登陸F1賽場,2.0升自然吸氣直列四缸發(fā)動機開始成為標配。

        1961年

        發(fā)動機排量被限制在1.5升,車隊以及配套的供應(yīng)商從此開始專心研究各種發(fā)動機技術(shù)。

        1965年

        本田RA272賽車以十二缸發(fā)動機亡,導首場F1賽事的勝利。那款1.5升自然吸RV12發(fā)動機也就此成為經(jīng)典。

        1966年

        自然吸氣發(fā)動機排量上限放寬到3.0升,為此BRM車隊打造出破天荒的水平對置十六缸發(fā)動機,結(jié)果曇花一現(xiàn)。

        1967年

        Cosworth推出經(jīng)典的3.0升自然吸氣DFV雙四氣門V8發(fā)動機。

        1977年

        雖然F1早在1966年就已經(jīng)允許車隊使用1.5升的增壓發(fā)動機,但直到1.5升Renault-Gordini EF1 V6渦輪增壓發(fā)動機登場,才打破自然吸氣的壟斷。

        1987年

        規(guī)定自然吸氣發(fā)動機的最大排量為3.5升,車隊可自由選用V8、V10或V12發(fā)動機。

        1998年

        自1995年啟用3.0升規(guī)格后,車隊首次統(tǒng)一使用3.0升自然吸氣V10發(fā)動機。

        2004年

        依然是3.0升自然吸氣V10,但F1要求車隊在整個比賽周末只能使用一臺發(fā)動機。在2005年更延長到兩個周末。

        2006年

        2.4升自然吸氣V8發(fā)動機登場,動力輸出被限制在700~750馬力之間,但Cosworth推出F1歷史上首款轉(zhuǎn)速20000轉(zhuǎn)份的發(fā)動機。

        2009年

        F1賽車的動力系統(tǒng)首次加入KERS動能回收系統(tǒng),可在自然吸氣V8的動力之外,短暫地補充80馬力。

        2014年

        F1正式引入PU動力單元的概念。那時,F(xiàn)1賽車的動力單元包括1.6升渦輪增壓V6發(fā)動機,以及由MGU-H熱能電機、MGU-K動能電機和ES儲能模塊組成的ERS動能回收系統(tǒng)在內(nèi)的六大模塊。

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