[轉錄]Re: [問題] 超跑落F1引擎

看板Moto_GP作者VWTF (╮(﹀_﹀")╭)時間17年前 (2007/05/08 02:37)推噓9(9推 0噓 4→)

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※ [本文轉錄自 car 看板] 作者: SkyRipper (本田しジェンド) 看板: car 標題: Re: [問題] 超跑落F1引擎時間: Tue Aug 29 13:32:29 2006 ※ 引述《Aniki98 (≡810078≡阿尼基)》之銘言： : 好啦這個問題很蠢 : 可是F1的引擎只用2.4 V8 或 3.0 V10 : 而且還是N/A自然進氣 : 就榨的出七八百匹馬力 : 反觀現在超跑除了VERYON 16.4 馬力超過這個數字以外其它都不到 : 而且還是用了8000cc 加上4顆turbo的W16引擎 : 為什麼F1的這種小排氣N/A大馬力技術不用在超跑上 : 成本問題嗎 : 很好奇怎麼能差那麼多試著說明一下F1引擎跟一般超跑引擎的差異好了, 大家都提到耐用度的問題, 我來說明一些技術上層次不同的東西小排氣量引擎要壓榨出這麼大的馬力, 轉速必須得異常的高, 先不論如何在這麼高轉速引擎還能吸飽空氣, 在閥機構上兩者就有很大的不同. 四行程引擎由汽門控制引擎的進排氣, 汽門的開啟, 則是凸輪軸轉動時由其上的凸輪帶動搖臂或挺桿, 進而推動汽門, 關閉的控制則是靠汽門彈簧的張力來將汽門頂回去. 而汽門彈簧的最大回彈速度和張力直接限制了最高轉速... 回彈不夠快, 汽門沒辦法跟上凸輪軸的速度, 就會產生valve float的現象, 輕微情況造成的後果就是汽門漏氣, 嚴重則會造成活塞敲打汽門, 引擎立刻報銷. 改進的方法除了把彈簧的線徑加粗, 換成K值較大的材質, 或者是乾脆利用兩組彈簧來控制汽門, 就變成dual valve spring, 見圖; http://www.lingenfelter.com/Merchant2/graphics/00000001/8615wb.jpg

(看到裡面還有一圈彈簧了沒) 在比較高轉速的汽車引擎上可以見到這種設計, 例如s2000之類的, 重車幾乎也是採用這種設計, 可是線捲式彈簧還是有他沒辦法克服的情況. 大概過了一萬三四千轉, valve float 的情況依然會發生, F1的工程師想出了另外一套解決辦法; 拿壓縮的空氣來當彈簧. 利用空氣的可壓縮性來應用在汽門彈簧上, 想像如一個可壓縮的圓筒狀裝置, 裡面打入約200bar的氮氣, 就可以取代傳統的金屬線捲彈簧. 見圖; http://www.pureluckdesign.com/ferrari/f1engine/valvesystem1.jpg

這種設計還有其他許多的好處, 例如一直以來汽門彈簧都是吃掉引擎馬力的兇手, 藉由改變彈簧內的氣壓, 就可以配合轉速調整彈簧的spring rate, 在中低轉速不需要太大的壓力時, 找回一些馬力, 高轉速又能確保彈簧的張力夠不至於漏氣以及發生valve flote, 此外凸輪軸的設計可以更極端, 若採用線捲式彈簧的情況必須要考慮凸輪的磨損, 還有高熱, 氣壓式能緩衝這些問題, 換成氣壓式也減低了整個汽門機構的慣性... etc. 那, 為什麼超跑不用這個技術咧? 很簡單, 因為轉速沒做那麼高, 用不到還有別的嗎, F1引擎跟超跑引擎其他的差異? 連桿是很重要的一部份, 連桿的負荷, 跟著轉速的平方增加, 好比說三千轉時連桿的負荷是一千轉時的九倍, 那兩萬轉時的負荷就等於是一千轉的400倍, 五千轉的16倍... lol. 連桿若出問題這更不用講了, 引擎真的會炸開. 高轉速的世界裡, 活塞的重要性反而沒有連桿來的重要, 在F1一缸不過300cc的情況, 又是自然進氣, 活塞所需承受的爆炸壓力並不會比一般引擎來的大多少, 而那些渦輪/機械增壓的超跑或改裝車, 爆炸時的缸壓反而大的多, 更別提渦輪柴油車了. so 還是一句老話, 改渦輪活塞首當其衝, 改高轉連桿才是第一優先考量, 超跑的引擎, 紅線比一般房車引擎略高, 但也破不了九千轉, 跟F1的引擎比起來是小巫見大巫, 連桿的材質/設計/挑選/加工/平衡還是相差不少. 最主要還是精度和設計的不同. 還有, 引擎的連桿長度跟行程的比例, 這個叫rod-ratio, 越大越好, 在F1引擎該比例絕對超過 2:1(連桿是行程的兩倍長), 比例越大活塞越不容易對缸壁產生側向力, 震動越少. 還有很多好處就暫先不提, 不然扯不完了. 超跑引擎若沒有拉高轉速的絕對必要, 也不用刻意在這方面吹毛求庛. 此外還有一個最重要的設計可以讓F1引擎直上兩萬轉; 就是行程. 引擎的行程一定要超短才可以把轉速拉這麼高, 跟重機類似的道理. 活塞往復運動的平均線性速度計算公式: (行程*轉速*2)/60, 而這個值有物理上的限制, 就算是F1引擎拉到兩萬轉他的活塞速度也不會超過30m/s, 一般高轉速性能跑車如M3, s2000, 拉到紅線時的活塞速度也不會大遜於F1的引擎, 活塞速度越快, 機械損耗就越大, 並挑戰機油抗剪力, 也會快速促使機油劣化, 所以這並不是好事. F1引擎之所以只有2.4升卻做成八缸, 一缸只有300cc是有其道理的, 基於FIA的規範是沒錯, 但單缸排氣量越小, 行程就能設計的越小, 紅線便更容易提升. 每缸300cc的情況下, 缸徑將超過行程的兩倍, 套用排氣量公式算一算, 行程只有4xmm, 這也是跟一般超跑引擎有很大區隔的地方, 市售車為求耐用度, 能夠利用增壓大幅增加扭力和馬力的情況下, 不需要這麼拼命的把轉速作高而縮短行程. 又或者單純擴大排氣量, 不更動引擎缸數, 就算一缸超越500cc的理想值只要輸出有達到水準也是好的設計. (例如corvette z06, 7.0L v8, 依然有500hp和65kg-m的扭力) 總結, F1的引擎跟超跑比起來, 更傾向於仿賽重型機車的引擎, 短行程高轉速, 排氣量小沒啥扭力, 而又因為F1車總重不過500公斤(對嗎?), 不同於超跑起碼動輒將近一噸半的重量, 扭力也不需要那麼大... 一切的設計都是位了高轉速而努力的. 當然還有很多不同點我沒提到, 相信也有很多不同點因為知識不足受限講不出來... XD 但這三點我認為是main factor, 足以解釋F1跟超跑引擎的"主要技術"差異... 接著是我是個人觀點; 現今超跑的引擎其實也挺無趣的... 馬力扭力大又如何? 我期待的是一些革命性的科技啊! 例如耐用度經的起考驗的萬轉引擎, 或是量產camless 系統, desmo啦, 無敵的可變汽門啦等等. 話說bugatti veryon有一千匹, 不過在我看來依然是 - POINTLESS! 最近一次讓我很興奮的是M5的ionic current火星塞和ECU, 能夠及時監控缸壓做各缸點火微調. 那是引擎監理系統的重大突破... -- 前天看到這篇本來要回的, 後來懶了一下, 沒想到馬上就跳到後面好幾頁去了想說好久沒寫文章打打字賺賺p幣也不錯... :p -- HONDA, the power of dreams. 無名小站個人板 P_SkyRipper @ wretch.twbbs.org - SI engine study. -- ※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc) ◆ From: 70.36.147.159

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kuan67

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