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wasd8456 05-09 17
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  1. F1赛车发动机只有1. 6T为什么可以爆发出惊人的动力?

F1赛车发动机只有1. 6T为什么可以爆发出惊人的动力

F1赛车发动机只有1. 6T为什么可以爆发出惊人的动力?

国际汽车运动联合会(FIA)对于F1赛车的排量有严格的要求,不得高于1.6L的排量,以减少F1赛车的危险性。但是了解F1赛车的人都知道,虽然排量只有1.6T,但是F1的动力可以说是非常强大,F1赛车的马力可以达到800-1000匹,可以在2.5秒以内,从0加速到100KM/h,5秒之内,加速到200km/h。为什么排量不大的F1赛车,动力表现这么强悍?

1、转速更高

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(图片来源网络,侵删)

F1发动机使用的是典型的短行程高转速发动机,区别于大多数家用车***用的兼顾燃油经济性的长行程低转速发动机,F1发动机的转速要高得多。举个很简单的例子,同样是一个1.6L的容积运水,一个一分钟跑一趟,一个一分钟跑100趟,谁运的水量更多?F1的发动机也是一样的道理。普通的家用车,6000转就是红线区,踩到8000转就感觉发动机都要炸了,但是F1的发动机,怠速就5000转,相当于怠速转速就相当于家用车的红线区,极限转速能达到19500转。

2、燃油喷射压力更大

转速高,就意味着发动机的喷射压力必须足够大,因为只有足够大的喷射压力,才能够实现每秒钟150次点火的极高频率,一般家用车的燃油喷射压力是200bar左右,创驰蓝天和发动机可以做到350bar,但是F1赛场的发动机喷油压力超过500bar,已经奔着1000bar去了。但是与此同时,F1发动机的油耗非常高,每100公里需要用掉60公升以上的无铅汽油

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3、F1赛车为了动力不计成本

F1赛车为什么能够做到这么强的动力,也和厂商不计成本的投入有关系。为了承受动辄超过1万转的超高转速,F1发动机***用了超高强度的材料,比如钛合金,但是即便如此,F1赛车的寿命也只有1000公里左右。

4、F1赛车的设计和自重

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F1赛车大量***用了碳纤维材质,根据国际汽联的F1规则,赛车在赛事中的重量不能低于605kg,除去驾驶员和压舱物的重量,赛车本身一般仅有500KG左右。另外,赛车的设计严格遵循了空气动力学的原理,前、后部设有扰流装置和定风翼,轮胎也是专业的热熔胎,抓地力非常强大。这些设计也赋予了F1赛车无与伦比的性能表现。

转速高。

因为是涡轮增压所以排量被压缩到了1.6,原来都是3.0以上的。至于为什么可以爆发出惊人的动力,这个主要是设计方面的考量,发动机体本身能够承受的压力比普通发动机高出数倍不止,而且对于通常需要保持10000转以上的转速运转条件下,发动机的能效比和散热性都会更好。另外有一些发动机实际上引入了一种机油渗漏技术,允许少量机油渗漏进气缸中,作为助燃剂。

不考虑寿命、不考虑油耗,不计成本***用钛合金、锻造合金技术,发动机可以达到18000转/分的高转速,涡轮增压器的泄压压力极限提高,使F1赛车的1.6T发动机自然就可以极限压榨并爆发出惊人的动力!


F1赛车的发动机的使用寿命通常情况下只有几千公里,因此,不必像家用车那样考虑长寿命设计,也不需要过分的考虑燃油经济性,F1赛车自然不可能缺油,更不需要过分的考虑散热,因为F1赛车在行驶时的高转速可以为发动机降温,在不考虑以上的因素的前提下,为了提升发动机的输出功率,通常提升F1赛车发动机最简单的办法主要有两个:

我们可以简单的把气缸比喻成两个同样容量的水杯,一个是短矮胖另一个是细高长,水杯的直径越大高度越小,而增大气缸直径,就意味着缩小气缸上止点到下止点的距离,减少距离就可以减少活塞曲轴的惯性,使发动机的转速更容易提升, 释放出比较大的输出功率,因此,通常F1方程式赛车的发动机都属于高转速发动机。实际上为了实现发动机的高转数还需要很多配套的设备,如需要高频率的点火线圈,需要超高压的燃油压力,以适应发动机的高转速。

此外,为了避免高温、高转速所带来的磨损,发动机活塞为铝合金制造连杆为钛合金制造,曲轴则为合金钢和钨钢制造。这样设计的目的就是为了使活塞、连杆、曲轴在保持耐磨性的前提下尽量减轻重量。

对于涡轮增压发动机来说增加进气压力就等于增加进气量,然后再通过电喷发动机喷入经过计算的适量的燃油,实现燃油在气缸内完全燃烧,就可以在不增加发动机物理排量的前提下,极限的增加发动机的输出功率。但是涡轮增压发动机的缸内压力是不可能无限增加的,否则就会有爆缸的风险。

大家可能对速度与***8古巴飞车中范迪塞尔利用易拉环拔掉一根管子那一幕仍然记忆犹新,拔掉管子以后的那台破烂老爷车就像打了鸡血、吃了伟哥一样,暴躁的追上其他车辆,当然,这台老爷车也最终也因为承受不住药力而寿终正寝了。实际上这根管子就是控制涡轮增压器的泄压阀管路,拔掉以后,相当于泄压阀完全关闭,无限增压。

之所以提到这一个场景,是因为对于F1方程式赛车来说,为了极限的适应气缸内的高压和高温,发动机缸体材料是经过钛合金、锻造铝合金等高科技材料加强和强化过的,缸套***用高强度钢锻造,并且局部搭配碳纤维***,允许涡轮增压器***用近乎于极限的方式增加进气压力增加进气量,从而大大的增加发动机的输出功率。当然,即使有各种强化和保护,F1方程式赛车发动机的寿命也只有短短的几千公里。

F1的发动机之所以能爆发出惊人的动力性是很多因素决定的,比如超高的压缩比、短行程大缸径的物理结构带来的高转速、高增压值等。

1、压缩比

都说F1用的汽油和我们家用车的汽油成分上差不多,听起来似乎很一般,但F1的汽油个组分比例不同,其性能必然差别巨大。就像钢材,各种元素含量不同其性能和价格也是天上地下。F1赛车的油辛烷值很高,因此发动机可以使用很大的压缩比,压缩比大了热效率高,对动力提升有帮助。

2、高转速

F1发动机转速轻松上万,而家用车6000差不多就到红线转速了。之所以能达到那么高的转速主要得益于发动机大缸径短行程的物理结构。活塞行程短可以降低活塞运动时的惯量,实现更高频率的运动。就好比你打沙袋,用长拳打的话力量很足但是出拳频率很难提高,而你的拳头距离沙袋很近时再打就能打出很高的频率。F1发动机由于转速太高普通的气门弹簧已经无法满足需求,因为高转速下气门开闭频率极高,普通钢制弹簧无法承受如此高频率的运动,因此F1的发动机用的都是气压气门,利用气压控制气门关闭。

3、高增压值

一般家用车增压压力也就0.6-0.8Bar左右,而F1的发动机增压压力最起码在3Bar以上。家用车发动机进入高转速区间后由于进气效率导致输出扭矩下降,而F1的增压压力大,可以保证在高转速依然有很好的进气效率从而保证高转速的扭矩输出,高转速也有大扭矩那么功率自然就上来了。

4、多缸发动机单位时间内做功频率高

F1是V6发动机,曲轴转过120度就有一个气缸做功,而我们普通的四缸发动机曲轴转过180度才有一个气缸工作,所以在转速起来后单位时间内V6发动机做功密度更高。就像两个拳击运动员,一定时间内一个人只能打6拳,而另一个人能打出8拳。

5、性能至上、寿命次要

F1的发动机即便不拿来跑比赛只是装在1.6L的家用车上也很难用长久,因为其设计就是以性能为核心,F1跑几场比赛下来是要换发动机的,和性能相比寿命并不是重点,就像一个人豁出命去肯定要比正常人厉害。

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