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过去由于“速度”是衡量F1比赛车辆优劣的唯一要求,加以FIA并未限制赛车在比赛中的加油次数,因此F1引擎研发厂商(多数为汽车制造商)也倾向研发高转速、高耗油(但马力输出更大)的比赛引擎。但随着原油价格从2004年开始屡创新高,汽车市场对引擎排量的需求出现明显小型化高效化趋势,F1赛事不惜成本地推动高转速、高耗油(每100公里耗油将近50公升,约为一般车辆耗油量的5-10倍)的比赛引擎的做法不仅造成小车队的难以为继,也招致环保人士抗议,并与厂商未来研发方向和推动小排量高效率引擎的意愿不符,这对所有参赛汽车制造商来说也是个反面示范。
因此FOTA(F1车队协会)在今年6月承诺,将在未来的数年努力推进绿色环保技术在F1中的应用,让F1继续扮演“民用汽车尖端技术示范者”的角色。事实上最近5年FIA持续推动F1引擎规格改革的努力早就透露此讯息:不但引擎排气量由过去的3.0升缩小到2.4升、汽缸排列也由过去的V10转变为到目前的V8排列。早在2008年FIA即表示2011年的F1赛车用引擎排气量将再次降低(计划使用排气量1.3升至1.5升之间的四缸引擎),在F1赛道内超过30年的V型汽缸排列方式可能就此写下句点,但这项提案为了减少F1车队开支而顺延至2013年。
2013年的F1引擎规则几乎已经确定,只待12月的WMSC(世界汽车运动理事会)进行最后讨论并通过,相信在各队与FIA都对未来引擎发展方向有所共识之下,F1车队将有两年的时间去发展新的动力心脏和适应新的规则。
F1引擎的工作环境有多“险恶”?
最大转速300 rpm/second
赛车内引擎最大转速每分钟超过18000 rpm、平均每秒钟超过300 rpm以上。这表示8具汽缸内活塞每秒钟的位移超过25公尺。而最顶尖的市售车如搭载新一代直6引擎的BMW M3车型极限转速为8000 rpm、与F1赛车仍有10000 rpm的差距。
G值超过7000个G
汽缸内活塞的加速度G值超过7000个G以上(超过7到8个G值人类就会失去意识)活塞的上下移动范围大约只有50公厘、但是它们从静止加速到时速100公里又回复到静止的过程只需要0.0025秒。如果冷却系统的管线破裂、整个冷却系统会在一秒钟之后失去功能。
引擎无点火装置
为了减轻车内重量、F1赛车上没有搭载发动引擎的点火装置,发动F1赛车的引擎需要靠外加的点火系统(由车队技师于赛前携带至赛车旁)、在比赛中如果赛车熄火、车手只有退赛一途。
2013年F1赛事引擎新规则
新科技规则草案三大精神:第一是推动研发更环保的引擎科技,第二是使用与民用车辆更接近的轮胎,第三是透过使用地面效应(Ground Effect)的空气动力学套件增加超车频率、进而增加比赛可看性。
引擎汽缸数与转速上限改变 从2013年开始采用1.6升4缸涡轮增压引擎取代目前的2.4升自然进气V8引擎,最高转速上限从18000 rpm下降至10000 rpm
引擎油耗性能提升 和目前尽可能把最多的燃油喷入汽缸(以获取更大的动力输出)相反,2013年开始为了提高燃油效率、届时会引入燃油流速限制,喷入流量不能超过上限。
引擎使用寿命提升 为了进一步降低参赛开支,新方案计划将每位车手每个赛季使用的引擎数量从当前的8具降低到5具,每具引擎的平均使用寿命将提高至4站比赛
引擎输出功率相关规定 涡轮引擎的增压值目前规划为3.0 Bar,搭配多种能量回收系统(可能包括KERS动能回收和废气热能回收系统),目标马力输出上限为650匹
轮胎相关规定 为了更贴近市售车,2013年开始F1赛车将改用15英寸的轮圈,轮圈尺寸甚至有可能更大,这一条是为了响应Michelin轮胎厂今年提出的建议案
编注:以上资料来自2013年F1科技规则草案
新规则谁受益?
车队成本得以控制
除了确定F1引擎发展方向之外,各队也希望继续降低F1比赛引擎使用成本。Mercedes车厂竞技部门总监Norbert Haug希望在规划下一代引擎规则时能优先考虑小车队的负担而不是汽车制造商。从上个世纪1990年代开始,私人F1队伍为了取得比赛用引擎支付了无可置信的价码!2002年Alain Prost在Prost车队宣布破产后曾说过“高昂的引擎使用费”是车队破产主因,他怎么也想不透为什么在他还是赛车手的年代能用10万美金的价码买到一具Ford Cosworth DFV 3.0 V8比赛引擎,到了他当车队经理的时候一年却要付出2500万美金给Ferrari车厂。2003年Jordan与Minardi车队的比赛预算在4500到6000万美金上下,他们却都要支付2500万美金给Cosworth引擎厂(超过年度预算的40%)。在F1冻结引擎发展及提供白牌引擎供货商之后,目前F1比赛引擎使用成本已经降至每年700万欧元的水平。事实上比赛引擎成本没有绝对的高或低,这很大程度取决于比赛的强度(与规定)。初级方程式赛事只要透过更换零件,整季使用一具引擎也不是很困难的事。大西洋对岸的北美单座赛车CART系列赛一年的引擎使用费就只有600万美金上下。
推动高效小型引擎的研发
F1引擎从2.4升减少至1.6升也符合当前“引擎排气量缩小”的产业发展趋势,在引擎工程师的努力下,更高燃油效率的引擎更轻更小、这给汽车造型设计及燃油经济性提供了进步空间,另一个好处是有了更轻的引擎,煞车和悬吊系统的负担也比以往减轻,这可进一步降低车身重量。对于涡轮引擎F1车队也并不陌生,早在1980年代中期他们就经历过涡轮引擎与自然进气引擎共享的年代。在那段被称为“涡轮引擎时代”(当时涡轮引擎在F1仍属合法)的岁月中,BMW车厂就曾推出马力超过1000匹马力的超级引擎。
因此FOTA(F1车队协会)在今年6月承诺,将在未来的数年努力推进绿色环保技术在F1中的应用,让F1继续扮演“民用汽车尖端技术示范者”的角色。事实上最近5年FIA持续推动F1引擎规格改革的努力早就透露此讯息:不但引擎排气量由过去的3.0升缩小到2.4升、汽缸排列也由过去的V10转变为到目前的V8排列。早在2008年FIA即表示2011年的F1赛车用引擎排气量将再次降低(计划使用排气量1.3升至1.5升之间的四缸引擎),在F1赛道内超过30年的V型汽缸排列方式可能就此写下句点,但这项提案为了减少F1车队开支而顺延至2013年。
2013年的F1引擎规则几乎已经确定,只待12月的WMSC(世界汽车运动理事会)进行最后讨论并通过,相信在各队与FIA都对未来引擎发展方向有所共识之下,F1车队将有两年的时间去发展新的动力心脏和适应新的规则。
F1引擎的工作环境有多“险恶”?
最大转速300 rpm/second
赛车内引擎最大转速每分钟超过18000 rpm、平均每秒钟超过300 rpm以上。这表示8具汽缸内活塞每秒钟的位移超过25公尺。而最顶尖的市售车如搭载新一代直6引擎的BMW M3车型极限转速为8000 rpm、与F1赛车仍有10000 rpm的差距。
G值超过7000个G
汽缸内活塞的加速度G值超过7000个G以上(超过7到8个G值人类就会失去意识)活塞的上下移动范围大约只有50公厘、但是它们从静止加速到时速100公里又回复到静止的过程只需要0.0025秒。如果冷却系统的管线破裂、整个冷却系统会在一秒钟之后失去功能。
引擎无点火装置
为了减轻车内重量、F1赛车上没有搭载发动引擎的点火装置,发动F1赛车的引擎需要靠外加的点火系统(由车队技师于赛前携带至赛车旁)、在比赛中如果赛车熄火、车手只有退赛一途。
2013年F1赛事引擎新规则
新科技规则草案三大精神:第一是推动研发更环保的引擎科技,第二是使用与民用车辆更接近的轮胎,第三是透过使用地面效应(Ground Effect)的空气动力学套件增加超车频率、进而增加比赛可看性。
引擎汽缸数与转速上限改变 从2013年开始采用1.6升4缸涡轮增压引擎取代目前的2.4升自然进气V8引擎,最高转速上限从18000 rpm下降至10000 rpm
引擎油耗性能提升 和目前尽可能把最多的燃油喷入汽缸(以获取更大的动力输出)相反,2013年开始为了提高燃油效率、届时会引入燃油流速限制,喷入流量不能超过上限。
引擎使用寿命提升 为了进一步降低参赛开支,新方案计划将每位车手每个赛季使用的引擎数量从当前的8具降低到5具,每具引擎的平均使用寿命将提高至4站比赛
引擎输出功率相关规定 涡轮引擎的增压值目前规划为3.0 Bar,搭配多种能量回收系统(可能包括KERS动能回收和废气热能回收系统),目标马力输出上限为650匹
轮胎相关规定 为了更贴近市售车,2013年开始F1赛车将改用15英寸的轮圈,轮圈尺寸甚至有可能更大,这一条是为了响应Michelin轮胎厂今年提出的建议案
编注:以上资料来自2013年F1科技规则草案
新规则谁受益?
车队成本得以控制
除了确定F1引擎发展方向之外,各队也希望继续降低F1比赛引擎使用成本。Mercedes车厂竞技部门总监Norbert Haug希望在规划下一代引擎规则时能优先考虑小车队的负担而不是汽车制造商。从上个世纪1990年代开始,私人F1队伍为了取得比赛用引擎支付了无可置信的价码!2002年Alain Prost在Prost车队宣布破产后曾说过“高昂的引擎使用费”是车队破产主因,他怎么也想不透为什么在他还是赛车手的年代能用10万美金的价码买到一具Ford Cosworth DFV 3.0 V8比赛引擎,到了他当车队经理的时候一年却要付出2500万美金给Ferrari车厂。2003年Jordan与Minardi车队的比赛预算在4500到6000万美金上下,他们却都要支付2500万美金给Cosworth引擎厂(超过年度预算的40%)。在F1冻结引擎发展及提供白牌引擎供货商之后,目前F1比赛引擎使用成本已经降至每年700万欧元的水平。事实上比赛引擎成本没有绝对的高或低,这很大程度取决于比赛的强度(与规定)。初级方程式赛事只要透过更换零件,整季使用一具引擎也不是很困难的事。大西洋对岸的北美单座赛车CART系列赛一年的引擎使用费就只有600万美金上下。
推动高效小型引擎的研发
F1引擎从2.4升减少至1.6升也符合当前“引擎排气量缩小”的产业发展趋势,在引擎工程师的努力下,更高燃油效率的引擎更轻更小、这给汽车造型设计及燃油经济性提供了进步空间,另一个好处是有了更轻的引擎,煞车和悬吊系统的负担也比以往减轻,这可进一步降低车身重量。对于涡轮引擎F1车队也并不陌生,早在1980年代中期他们就经历过涡轮引擎与自然进气引擎共享的年代。在那段被称为“涡轮引擎时代”(当时涡轮引擎在F1仍属合法)的岁月中,BMW车厂就曾推出马力超过1000匹马力的超级引擎。