[情報] F1引擎鮮為人知的十大細節

看板FORMULA1作者Santander時間14年前 (2012/01/01 00:29)推噓11(11推 0噓 5→)

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打造一台一流的大獎賽引擎是一種詭異的藝術——一如Jonathan Noble在參觀位於 Brixworth的Mercedes引擎總部時所見。在那裡他發現了一些F1引擎不為人知的細節曾經有過這樣一段日子——F1引擎製造商之間的博弈就如同賽車設計師之間的競爭般激動人心。在底盤處於弱勢的情況下，驚人的馬力真的能夠幫助製造商傲視群雄嗎？想想看2000年初力拔千斤的BMW V10引擎是如何説明Williams狙擊Ferrari的？以及20多年前Williams和McLaren是如何在Honda的幫助下統治整個F1帝國的？開銷方面無法逾越的鴻溝最終促使F1走向引擎凍結——這項在上代V8引擎引入便旋即啟動的舉措宣告了F1動力裝置研發競賽的終結。但事實卻有些許不同。本週Mercedes-Benz為一小群經過特別篩選的媒體敞開了其坐落於Brixworth的高性能引擎 (HPE)工廠的大門，Autosport將通過引人入勝的深度觀察為您揭示——現代動力裝置依舊稱得上是F1運動決定性因素的原因。以下是一些F1引擎罕為人知的細節... 1. 如果為引擎設立世界冠軍，那麼2011年的冠軍頭銜將毫無爭議的屬於Mercedes 身處Red Bull衛冕的號角中，搭載於RB7尾部的Renault引擎的效率，驅動性能以及緊湊的設計吸引了F1世界大部分的目光。但基於2011賽季的統計資料分析卻得出了一個不爭的事實——如果為引擎設立世界冠軍，那麼Mercedes將毫無爭議的連續三年蟬聯此項殊榮。今年Benz支持的三支車隊——MGP，McLaren和ForceIndia總計收穫了731個積分。相比之下 Renault，Red Bull和Lotus只為Renault陣營貢獻了723個積分。除了性能之外，Benz引擎的穩定性也是旗下3支車隊持續拿分的有力保障。2011年 Mercedes引擎完成了全部比賽里程的92%——只有Schumacher在摩納哥遭遇了唯一一例故障。無疑Mercedes運動部負責人Nobert Haug表現得非常興奮："作為引擎製造商，連續3年總積分第1令我們的引擎專業人員非常滿意，我們的穩定性同樣值得一提，明年的目標是在目前的水準上，嘗試做得更好。" 2. KERS在比賽中的作用比預想中的大今年的超車數量很大程度上要歸功於Pirelli輪胎和DRS的引入。而作為2010年被"消失"後的回歸，KERS亦對2011年比賽貢獻良多。 KERS每圈能夠帶來0.45s的圈速貢獻，精明的使用KERS能夠對比賽產生決定性的影響。以印度大獎賽為例：第11位發車的Schumacher深知若要擺脫一個噩夢般的週末，自己必須在比賽的開始階段努力向前推進，否則就會被一票慢車堵在後面。也許很多車手都盤算著起步之後就馬上用掉總計6.7s的KERS，以便在1號彎前多上升幾個位置。但Schumacher的策略卻有所不同。起步後他沒有使用KERS，並將其一直留到最長的那條大直路上。這意味著在4號彎前的直道上，面對KERS及非KERS賽車，Schumacher分別擁有 7.4mhp和11.2mph的速度優勢。這就是他能夠閃電般的提升4個位置的原因所在... 其他一些情況下KERS的作用也是決定性的——即便車迷們當時並未發覺。當Lewis Hamilton在上賽乾淨俐落的超掉Vettel奪得領先時，群眾們都將原因簡單的歸功於其較新的輪胎在上個彎角提供了更強的牽引力。但資料分析顯示他在一個通常不會使用KERS的彎角——6號彎的出彎點處啟動了KERS，瞬間5.6mph的速度提升助其一舉超越Vettel奪得領先。 Mercedes高性能引擎分部運營總監Thomas Fuhr說："非常遺憾諸多群眾們不明的真相其實都是KERS介入的結果。只有事後查看資料後才會知道KERS的介入。" 3. 現在KERS電池的壽命比引擎長 KERS最初引入時，懷疑論者已經摩拳擦掌的準備控訴F1這種"洗綠"行徑。當時人們都在熱議某些車隊每場比賽都會報廢電池組，顯然這並不環保。然而現在事實卻並非如此，根據Mercedes的測算，2011規格的電池組現在的壽命約為6200 英里——大約是引擎的5倍。電池技術取得了飛躍，自2009年起KERS的重量一直在不斷降低(現在的重量約為24kg)，同時效率由75%增加至80%。這意味著每回收500KJ的能量，KERS系統每圈的輸出極限可以達到400KJ。 KERS效率的提升不單意味著更長的電池壽命，同時發熱量也有所降低，這意味著對於冷卻的要求也會相應降低。賽車的其他部分因此受益。 Mercedes工程總監Andy Cowell："事實上我們電池組的壽命超過10000km(6200英里)。" "我們這套系統的研發思路就是高效率，確保收集到的能量不會白白浪費在往返電池組的傳輸過程中。整套系統發熱量便可由此降低，降低電池組內部發熱量也就意味著延長了電池組的壽命。" "然後，通過進一步的理解電池組理想的工作溫度，便可進一步保護電池組。理論上講一套電池組可以堅持一整個賽季，但我們更傾向於像分配引擎一樣使用電池組，並根據不同分站的性能需求和物流情況穿插使用。" 4. 安全車離場比賽重新開始階段，需要留心的不僅是輪胎當安全車出場領跑時，可能你會覺得負責引擎的夥計們可以小憩一下。畢竟此時引擎的壓力與比賽狀態相比已經大為降低。但事實遠非如此——車手需要小心控制賽車引擎的溫度，如同他們管理輪胎一般。 Cowell解釋道："在安全車的壓制下隨著引擎負荷的降低，引擎溫度開始下降。這在賽車平均時速降低的情況下的確有所説明，但整體的冷卻容量減小了，最終水溫和油溫依舊會升高。" "活塞溫度下降，間隙增大，最終將導致活塞和氣缸壁的相對運動幅度的增加。" "安全車離場後如果引擎溫度不能馬上達到所需的運行溫度，那麼在安全車進場/離場初始階段就會容易損傷活塞。" "還有壓力問題，溫度下降時，冷卻液黏度的增加將導致壓力增大，你需要特別留心這一點。引擎內部所有水道的壁厚均已降至極限，一旦稍有閃失，水道將會爆裂。" Cowell透露，如果跟在安全車後面時車手未能正確使引擎升溫，車隊很可能會通知其不要在比賽重新開始階段將引擎推至極限。 "最糟的情況是要求車手控制轉速，"他說。"但我們從未經歷過這種情況，因為我們通常都能駕馭自如。" "車手需要提升引擎轉速，因為在引擎內部，產生能量的最佳方式就是摩擦。" 跟在安全車後面時KERS也需特別留意，這不僅僅是精明的通過不斷刹車為系統充電然後等待比賽恢復那麼簡單。"KERS的某些部件需要在高溫下才能達到最佳工作狀態，因此這也需要相應的操作。"Cowell解釋道。 5. Vettel Q3的驚人表現與賽車無關關於今年Vettel在Q3的驚人表現存在無數種理論。傳說中僅供1圈，通過改善流經吹氣式擴散器的尾部氣流去提升賽車操控性並增強下壓力的 "特殊"引擎模式真的存在嗎？亦或是對於吹氣式擴散器的精密性和操控性，Vettel擁有更強的駕馭能力？ Cowell認為二者皆非。綜合全年引擎模式的不斷收緊(在瓦倫西亞圍場風波之後)，以及引擎製造商在吹氣領域的發展程度，唯一的結論便是Vettel在排位賽Q3的速度完全來自其自身。 "在直道尾端，引擎轉速接近18000rpm時，吹氣式擴散器通過的大量尾部氣流產生很強的空氣動力影響，"他說。 "但此時的下壓力毫無用處，車手在刹車、通過彎心以及出彎逼近牽引力極限的時候才是真正需要下壓力的地方。" "吹氣式效應不起作用時，節氣門關閉後尾部氣流產生的氣動推力水準很低，只有當節氣門回到100%打開的狀態時氣動推力才會重新湧現。當節氣門保持94%的開啟幅度時(整個 2011年Mercedes都是這麼運作的)，就可大幅度提升尾部的氣動推力。我們使用的引擎模式會將引擎和排氣管尾段溫度提升200°C左右。" 這意味著吹氣式賽車的尾段溫度將接近960°C——防止車體元件燒焦無疑變得異常困難。至於車手自身的能力能否幫助吹氣式擴散器在彎中更好的工作，Cowell無法確定。 "比賽中我們有多種引擎模式可供調整，有些可以改變引擎制動的感覺，有些會使油耗上升。所以車手可以決定究竟是要更多的下壓力，還是節省更多的燃油。" "從瓦倫西亞開始大家在引擎模式上動作的空間都不大，我們認為，引擎模式在排位賽從 Q1到Q3沒有改變。" 6. 賽程安排對於引擎製造商而言同樣重要似乎車隊和車迷們對於賽程中比賽的增減抱有更大的興趣，每個賽季的比賽數量對於引擎製造商同樣異常關鍵。由於每個車手單賽季只允許使用8台引擎，那麼總的比賽場數究竟是19場還是20場就變得相當關鍵——相比單純的將增加的里程計入全年的總里程中，然後重新計算每台引擎的平均里程要複雜得多。 "我們在比賽場次不確定的情況下就進入了新賽季，"Cowell解釋道。"我們最初將比賽場次設定為20，但隨後因為巴林的缺席降至19。" "按照20場比賽準備則意味著每台引擎需要增加100km(60英里)的里程數，聽起來似乎很容易，但操作起來卻要複雜得多。因為最初啟用的幾台引擎已經承擔了太多的里程。所以第 1台引擎需要額外承擔800km(500英里)，這樣我們之後的日子才會好過些。" 7. 引擎分配——在3600000種組合中尋找答案也許你會認為，為每部賽車分配全年使用的8台引擎相當輕鬆。問題不過是少數引擎每台堅持2站比賽，其餘的負擔的里程稍微長一些。但事實並非如此：據Cowell透露，整個賽季備選的引擎分配組合有3600000種之多！所以工程師需要將各種參數輸入電腦以尋求最佳方案。以下為2011賽季Mercedes的引擎分配方案：比賽週五週六+周日 1 1 1 2 1 1 3 1 2 4 1 3 5 1 2 6 1 3 7 1 3 8 3 4 9 3 5 10 3 4 11 3 5 12 3 6 13 3 7 14 4 5 15 4 8 16 4 8 17 4 6 18 7 7 19 5 8 引擎分配優先考慮的是那些需要新引擎的賽道：Sepang，Monza，SPA和Istanbul對動力的要求格外高。而像新加坡和摩納哥那樣對動力要求不高的賽道就可以讓舊引擎發揮餘力。環境因素也要考慮在內。海拔較高的巴西氣壓較低；巴林和印度屬於高溫低濕氣候，對點火延遲不利。引擎製造商還要在最初規劃時留出一些餘量—事故和機械故障都可能瞬間打亂全盤計畫。 Mercedes本賽季里程數最高的一台引擎一共完成了3037km(1887英里)。 8. 引擎製造商通過引擎凍結理解技術 2007年引入引擎凍結開始便爭議四起，有人認為這將扼殺創新，同時使F1引擎工程師丟掉飯碗。相反，Cowell認為在引擎凍結的幾年Mercedes對引擎的理解大為增強了。 "在此之前你可以隨意變更設計。"他解釋道。"引擎凍結後，遇到問題首先需要找到原因，因為你再也無法直接改變設計了。" "如果在一堆部件中，一些壽命能夠達到3000km(1880英里)，而某一個部件在1000km(620 英里)就掛了，這時你就需要仔細分析——1000km時那裡究竟發生了什麼。由此你會進一步發掘細節。無法改變引擎設計迫使你尋找真正的原因。" "之前你也許會說，我們改變下設計，把這個部件做得更結實，然後忘掉那個故障吧。"當前的現實迫使我們改良分析手段，加強引擎製造環節的監控以及優化內部機械結構。" 9. 2014版引擎的聲音會很動聽之前曾有無數關於Bernie和贊助商對於新時代渦輪增壓引擎抱怨的報導稱：2014年啟用的新引擎聲音將不如目前的V8激動人心。甚至有贊助商暗示，如果引擎改變他們將從F1轉向Indy賽車。然而Cowell認為無需為引擎聲音擔憂，審視一下渦輪增壓V6引擎的細節就會得到答案。 "引擎是高轉速的，"他解釋道，"超過10500rpm引擎才達到最大燃油流量，極限轉速在 15000rpm。此外，6根排氣歧管為渦輪增壓器源源不斷的輸送尾氣，排氣管匯成1根的6缸引擎在15000rpm時的聲線將極為動聽。" 當然，F1賽車在維修區中的聲音就不會這麼銷魂了，因為2014年的規則規定賽車回到車房時只能依靠自身電能。 Cowell透露無聲的賽車可能會帶來一些安全問題——這也就是為什麼FIA仍在對這條規則進行評估："FIA領導下的一個工作小組正在分析這類問題......" 10. 新引擎不會引發新一輪的軍備競賽今年大家已經親眼目睹F1嘗試控制開銷的努力如何以悲劇收場——從FOTA的內部分裂，到 Red Bull和其他車隊整個賽季中關於預算問題喋喋不休的爭吵。歷史早已敲響了警鐘，引擎製造商為2014年打造全新引擎的努力很可能再次演變成一場軍備競賽，但目前一切都在掌控之中。 2014年技術規則制定時曾對此有過討論，引擎製造商必須接受資源限制協議(RRA)，停止無休止的砸錢，但從研發初期來看技術規則自身完全能夠將開銷控制在合理的範圍內。在Mercedes 2014版引擎即將被抬上測試功率機的時候，福爾對研發過程中的財務狀況相當樂觀。 "我們從新規則中獲益最大的是，無論執行預算限制協定與否，都能得到一套合理的技術規則，"他解釋道。"FIA和引擎製造商做得都非常棒。很多方面事先都已經明確進行了定義，這樣你就不會在那些地方花冤枉錢——比如規則規定引擎為單渦輪結構，這讓一切都變得容易多了。這稱得上是這套技術規則最大的優點。" "從技術方面控制，可以很輕鬆的控制很多個點。瞧瞧現在底盤前部有多麼複雜。FIA已經牢牢的把持住了引擎這部分，所以你別想玩花樣。" 嚴格的技術規則將確保2014年賽車出世時各家賽車的性能不會有大幅度的差距。 Cowell補充道："引擎性能的心臟命脈是每小時100kg的燃油流量。" 另一點非常有趣的是，基於燃油重量計算的燃油流量將促使燃油供應商加強改進自家的產品。 Mercedes燃油供應商PETRONAS已經向人們展示了在現行的規則下其高效的研發效率。今年多場比賽中PETRONAS都引入了新(即"動力增強的")燃油配方——首先是馬來西亞，然後是印度站的改進版。針對燃油的研發工作在"流量"時代有望得到更大的發展。 http://bbs.hellof1.com/3089642.html -- ※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc) ◆ From: 111.254.246.165

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