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[F1专栏] 未来F1引擎规则拍板定案
上传时间:2020-06-09点击:341次
争议不下的未来F1引擎问题终于有了定论:由于先前的1.6升排量直列4缸双涡轮增压方案受到多方反对 (包括部分F1车队、老大Bernie Ecclestone与许多分站主办单位) ,几经折衷之后、日前FIA正式宣布将从2014年赛季开始,F1赛车将改为使用1.6升排气量V6引擎,这意味着过去12个月关于未来F1引擎规则的争议终于写下句点,在F1赛道内超过30年的V型汽缸排列方式最终逃过了死刑。

[F1专栏] 未来F1引擎规则拍板定案日前FIA正式宣布将从2014年赛季开始,F1赛车将改为使用1.6升排气量V6引擎,这意味着过去12个月关于未来F1引擎规则的争议终于写下句点,在F1赛道内超过30年的V型汽缸排列方式最终逃过了死刑。
赛车活动起源于1894年,但是一直到1900年为止,对所有参赛的车辆是没有任限制的。这表示你只要「开着一台车来比赛」就行了。 (唯一的分类是使用汽油或蒸气引擎) 。一直到1904年现今FIA的前身组织在法国成立,为了车辆製造商的方便、车手及观众的安全种种理由,他们开始试着对参赛车辆加以限制及分类,而引擎排气量与形式 (汽缸排列方式、强制吸气与否等) 一直是「方程式」规定的核心。引擎一向有「赛车的心脏」这样的称号,在最顶级的F1赛事自然更加重要。2002年赛季各车队F1赛车使用的引擎出力大约在800-840匹马力上下、最高转速则是在18,000-19,000rpm之间,一具引擎的重量大约在95到110公斤。耗油则根据比赛状况与场地有所不同,F1引擎内的曲轴每分钟旋转超过18,000次,8具汽缸内活塞每秒钟的位移超过25公尺。产生如此高马力及扭力的动力心脏还需要优秀的变速系统配合。相较之下,市售车如搭载上一代直6引擎的BMW M3车型极限转速为8,000rpm、与F1赛车仍有10,000rpm的差距。

F1被称为汽车运动的代表,高耗油量 (每100公里耗油将近50公升) 却一直遭到环保人士的抨击。FIA不但是全球赛车运动的主管团体,也积极参与民用汽车工业的相关计画 (例如车辆碰撞安全测试等等) 。最近几年为适应节能环保的社会大趋势,前后两任FIA主席持续推动F1赛车引擎的节能化脚步。从2006年赛季开始,F1赛车的动力心脏从过去的3.0升排量V10引擎改为今日的2.4升V8引擎,就在多数F1车队仍在替2010年赛车进行第一次升级的时刻,F1车队科技总监就开始讨论2013年的F1比赛用引擎规格。而以1.6升的直列4缸双涡轮增压引擎来取代目前的2.4升自然进气V8引擎、「排量缩小化、效率增大化」的走向也符合整个汽车产业的发展趋势。

[F1专栏] 未来F1引擎规则拍板定案最近几年为适应节能环保的社会大趋势,前后两任FIA主席持续推动F1赛车引擎的节能化脚步。
虽然大方向已有共识,但F1引擎规则的改革却始终面临诸多阻碍: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 (计画使用排气量1.3升至1.5升之间的四缸引擎) ,但这项提案为了减少F1车队开支而顺延至2013年。从2010年开始,各方又对2013年的引擎规定各持己见:包括Ferrari车队 (以及F1老大Bernie Ecclestone与部分F1分站主办单位) 在内的阵营对四缸引擎的提议仍然持反对意见,该阵营认为四缸引擎的声浪与V8引擎完全没有可比性。Ferrari车厂主席Luca di Montezemolo和F1老大Bernie Ecclestone过去均对此表示强烈反对,Luca di Montezemolo曾透露红军的最后底限是V6引擎,Mercedes车厂则希望沿用目前的2.4升V8引擎并将直列四缸引擎的计画延后实施,最晚推出V8引擎产品的Cosworth引擎厂立场与Mercedes车厂相同,目前只有Renault车厂对四缸引擎计划最为积极。Renault竞技部门高阶主管Jean-Francois Caubet甚至鼓吹F1队伍必须放弃成见,如果无法于2013年赛季导入4缸双涡轮增压引擎,Jean-Francois Caubet的意见是最好将此案搁置、Renault车厂也会因过去FIA的承诺失去信用而考虑退出F1赛事。

由于各方分歧意见仍大,FIA决定在6月初世界汽车运动理事会通过的决议后方附上但书:如果F1参赛车队和引擎供应商提出要求,世界汽车运动理事会将在6月30日再进行一次投票以确定部分规则的实施日程。6月22日F1车队联盟FOTA与F1委员会 (Formula 1 Commission) 在英国伦敦针对未来引擎规则召开紧急会议,但各方仍然无法在1.6升4缸引擎的目标达成协议,最后F1委员会同意放弃4缸引擎的排列方式并改为V6引擎结构,不过引擎排气量保持不变为1.6升。而在实施日程方面,而由于本月初通过的计画在2013年实施的新版F1科技规则之中的包括空气动力学规则在设计之初是以直列4缸引擎为出发点,所以2013年的赛车规格将无法达到搭配V6引擎的最佳化设计、最后多方同意1.6升V6引擎的启用时间从2013年延后至2014年。

真正影响最后决定的关键,还是各方对于F1比赛既有印象的坚持,如果没有亲临赛道、一般车迷很难想像F1引擎声浪的震撼力!与其他小排量的房车赛相比,高转速的F1引擎其高频率、高分贝的引擎声浪已成为这项比赛的特色之一。McLaren车队领队Martin Whitmarsh也同意前述看法:「我们需要一具声音动听的引擎,这是F1运动的核心资产,因此我认为我们需要寻找一个妥协的解决方案、我会选择V6涡轮增压引擎的规格,目前越来越多的市售车都採用涡轮增压技术。一具高转速、V型汽缸夹角的引擎更适合F1赛车并拥有独一无二的声浪,新引擎可能与现有F1赛车引擎的声浪听起来有所区别,但是我认为依旧可以很有震撼力」。Red Bull车队科技总监Adrian Newey也支持V6引擎的方案:「从工程师的角度来看,4缸涡轮增压引擎的确不是理想的F1引擎结构,从车身后半钢性设计的角度来看也很困难 (注:引擎是F1赛车后半部结构的重心) ,V6引擎是一个更好的方案,所幸目前已经决定从2014年赛季导入」。按照4缸涡轮增压引擎最初的规划,引擎最高转速被限制在12,000rpm,为了避免声浪太过沉闷,引擎峰值转速从最初的12,000rpm提高到15,000rpm,FIA相信这些规则的修改能够维持F1引擎声浪的特殊性。

[F1专栏] 未来F1引擎规则拍板定案与其他小排量的房车赛相比,高转速的F1引擎其高频率、高分贝的引擎声浪已成为这项比赛的特色之一。
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除了引擎声浪之外,其他的性能指标问题不是太大。未来的F1引擎排气量或许降低,但效率却更高:透过导入引擎余热回收技术 (高燃烧效率引擎) 及引擎废气能量回收技术 (涡轮增压系统) ,引擎燃烧效率将比目前提升20%以上。无论是赛道或是改装车库内,增压器 (Charger) 都是我们经常听到的名词,这与人类追求更大动力的愿望 (不论是在飞机、汽车还是船舰) 脱不了关係。提升动力最直接的方式方法是加大引擎排气量,但引擎汽缸加大也并不总是尽如人意:引擎越大意味着缸体重量越重,其製造和维修成本也越高。另一种方法是提高引擎燃烧效率,向燃烧室注入更多的燃油将会产生更为强劲的燃烧爆发力,但我们不能仅增加燃油供应,因为燃油震爆需要固定比例的氧气 (空气和燃油的比例应控制在14:1) ,这对引擎有效运转至关重要。增压器将空气压缩至正常大气压以上来吸入更多的空气,而不是自然进气引擎通过製造真空状态来吸入空气。更多的空气意味着可以注入更多的燃油,而更多燃油则意味着更强劲的爆发力和更大的动力输出。若加上煞车能量回收/Hybrid油电混合动力系统提供的额外动力 (瞬间可输出近100匹马力) ,F1赛车的油耗表现将可提升一倍以上。而从帐面规格上来看,F1赛车引擎的动力输出也仍可维持与目前相差不多的水準。

仔细回顾过去两年关于F1引擎新规则消息的蛛丝马迹,不难发现真正规则走向的关键绝非工程师的看法、而是商业利益挂帅。V型汽缸排列方式绝对是方程式赛车主办单位的首选:Indycar主办单位已宣布从2012年赛季开始,该系列赛将使用2.2升排气量V6涡轮增压引擎。Red Bull车队科技总监Adrian Newey透露Volkswagen集团旗下品牌Audi放弃进军F1赛事是4缸引擎计画最后胎死腹中的幕后原因之一。旗下拥有10个汽车子品牌的Volkswagen集团对运动及车辆运动绝对不陌生,各子品牌也早已活跃于不同等级的车辆赛事,其中最知名的就是两个高级品牌Audi及Porsche。Audi在车辆运动的光荣历史得从1980年代的WRC赛事开始,1980年Audi将quattro全时四轮传动技术应用在赛车上,可说是WRC四轮传动赛车的始祖,在两年 (1980、1981) 的改进后最后称霸1982年WRC赛季。年轻车迷比较熟悉的是Audi车厂1990年代后半进军Le Mans 24小时耐久赛的光荣历史。

[F1专栏] 未来F1引擎规则拍板定案V型汽缸排列方式绝对是方程式赛车主办单位的首选:Indycar主办单位已宣布从2012年赛季开始,该系列赛将使用2.2升排气量V6涡轮增压引擎。
2010年初,就在三支F1厂队Honda、BMW与Toyota于12个月内先后宣布退出F1赛事后,Volkswagen证实正在认真研究2012年之后后进军F1的可能性!如果新版F1引擎规则能提供足够吸引力,Volkswagen不排除以引擎供应商身份现身于F1赛道。由于对汽车运动的重视,关于Volkswagen进军F1赛道 (不论是以Volkswagen或集团旗下其他品牌) 的传闻从来没有消失过。2002年10月,当初尚未出售给BMW集团的Sauber车队证实他们曾经与Volkswagen车厂进行过协商,Peter Sauber表示希望争取这家德国车厂的加盟让他们在未来节省付给Ferrari车厂的3,000万美金上下的引擎使用费并有机会和其他F1劲旅们一争长短。2003年3月,奥地利前F1车手、同时也是前BMW竞技部门总监Gerhard Berger宣布将于当年9月退休的消息引发不少揣测,当时传闻Berger很可能转战Volkswagen。2001-2003年Volkswagen车厂已经不止一次的表示他们不会在短期之内跳入F1赛道内,前车厂总裁Bernd Pischetsrieder过去在执掌BMW时代就一直都对车辆竞技活动非常有兴趣、Audi一度停止参加Le Mans 24小时大赛的计画也被解读成开始準备F1参赛计画。2007年也曾出现过Volkswagen有意收购Red Bull车队的传闻,但这些传闻最终都没有成真。

针对前述传言,Red Bull车队科技总监Adrian Newey日前透露其实引擎规则工作小组最初的决定是于2013年赛季导入4缸涡轮增压引擎,因为当时Audi车厂承诺如果F1赛事改用4缸涡轮增压引擎,过去在民用车直列4缸涡轮增压引擎享有圣誉的Audi车厂将共襄盛举,为了争取德国高级汽车品牌的加入,科技工作小组愿意做出让步。然而由于DTM科技规则的改变,BMW决定使用已研发完成的小排量涡轮增压引擎参赛、藉以宣传该厂最新的科技研发成果,而由于Audi车厂的死敌:BMW宣布将于2012年重返DTM赛事与Audi及Mercedes一较高下,这让Audi选择续留DTM系列赛。F1参赛计画花费鉅资,而且与市售车产品的关连性不大,Audi车厂的决定也不让人感到意外。

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