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F1发动机如何产生1,000马力

导读 目前的一级方程式发动机仅排量1.6升即可产生高达1,000马力的功率,现在EngineeringExpanded发布了视频,详细介绍了实现这一目标的细节。从...

目前的一级方程式发动机仅排量1.6升即可产生高达1,000马力的功率,现在EngineeringExpanded发布了视频,详细介绍了实现这一目标的细节。

从技术上讲,一级方程式赛车拥有“动力装置”,而不是“发动机”,因为1.6升涡轮增压V-6只是混合动力系统的一部分。自2014年以来,F1强制要求采用一种装置,其中包括微型90度V-6和两个电动发电机组:MGU-K(动能电动发电机组)和MGU-H(热能电动发电机组)。

两种电动发电机组都收集能量,但方式不同。MGU-H由涡轮产生的多余废气流旋转,这些废气通常会通过废气旁通阀排出,收集可存储在电池组中的能量,用于在关闭油门时旋转涡轮,或直接发送到MGU-K.MGU-K连接到曲轴,可提供高达160马力的功率,以帮助推动汽车或进行再生制动以回收更多能量。

MGU-K仅提供160马力,并且仅在电池组充满电时短暂爆发,汽油发动机仍在完成大部分工作。它还必须以规则规定的流量从燃料电池泵送有限数量的燃料(因为F1不再允许在比赛中加油)来做到这一点。该速率(最大100公斤/小时)还意味着,虽然F1允许发动机转速达到15,000转/分钟,但功率实际上在10,500转/分钟时达到峰值,因为此时发动机达到最大速率。

车队声称F1中使用的燃料与泵用汽油类似,因此他们在这方面没有获得优势。然而,众所周知,F1发动机的运行效率比典型的公路汽车发动机高得多。梅赛德斯-AMG声称其发动机的热效率已达到50%以上,这意味着它们燃烧的燃料中至少有一半的潜在能量实际上用于驱动汽车。这是那些大功率数字的关键。

考虑到大多数公路车内燃机都难以达到35%的热效率,F1工程师必须采用大量技巧。其中之一是预燃室点火,即在主燃烧室上方使用较小的燃烧室,从而产生更稀薄的空气燃料混合物,非常适合F1的燃油流量限制。此功能并非特定于赛车;这是使原始本田思域的CVCC发动机如此省油的功能之一,目前用于玛莎拉蒂的3.0升双涡轮增压V-6发动机。

另一个效率提升是允许压缩比高达18:1的规则。这比公路汽车发动机高得多,虽然尚不清楚车队是否真的达到了这个极限,但它为效率提升留下了空间。压缩比越高,效率越高,即使没有一直运行到18:1的压缩比,F1赛车也可能比公路车运行更高的压缩比,并获得这种好处。

最后一个因素是涡轮增压。在公路车中,高水平的增压有助于小型发动机产生大功率,但在F1中可能就没那么简单了。根据空燃比,F1发动机的增压可能比某些公路车更高或更少(车队不会发布实际数据),而且这也可能根据赛道而变化,在海拔较高的墨西哥城使用更多增压,例如例子。

最终,正是整个套件的效率使得F1动力装置能够以如此小的排量获得如此大的功率。正如视频中所指出的,他们也没有实现公路汽车上常见的一些功能,例如可变气门正时。这就是现代F1动力装置真正的技术奇迹的原因。

请观看上面的视频,深入了解F1发动机的运作原理。

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