一臺1.6T發(fā)動機如何稱霸F1 奔馳發(fā)動機解析

　　【太平洋汽車網(wǎng) 技術(shù)頻道】我先提兩點對本文來說重要的，可能也是你知道的：1.奔馳F1車隊已經(jīng)在F1賽場上稱霸了5年之久，也是進入F1混動動力時代唯一獲得總冠軍的F1車隊。2.奔馳這款獲得了車隊5連冠所用的發(fā)動機是一款混合動力發(fā)動機外，它的排量比你的凱美瑞排量還低，它只有1.6T。你可能會有疑問：現(xiàn)在的F1都這么水了嗎？1.6T都能跑了？首先這是FIA的規(guī)則要求，其次，呵！你可千萬別小看一臺1.6T混動發(fā)動機的潛力。

　　對賽車比較熟悉的朋友應(yīng)該知道，這個公司是2005年被奔馳收購的，它的前身（被奔馳收購前）是Ilmor，最初是做印地賽車引擎的，上世紀(jì)90年代與梅賽德斯合作，代工向邁凱倫提供F1引擎。

　　這臺發(fā)動機是用在2017賽季奔馳W08賽車上，型號為M08 EQ power+。同時M08 EQ power+是turbo hybrid一代動力單元的第四次迭代機型。

　　同時在熱效率上，這款發(fā)動機在當(dāng)時首次突破了50%的熱效率，這已經(jīng)是非常驚人的數(shù)字了。放在兩年前來說，這有可能是當(dāng)時有史以來效率最高的賽車引擎，對于今天民用車領(lǐng)域依然是個無法突破的。

　　而提升熱效率就是提升汽油的利用率，簡單點來說提升熱效率就是可以盡可能多地從燃料中獲得更多有用的動力輸出。奔馳W08賽車中這款發(fā)動機實現(xiàn)了50%的熱效率，也就是說這臺發(fā)動機有一半的燃料是在做有用功的，而不是更多地浪費在產(chǎn)生熱量和噪音等無意義的事情上，目前我們民用發(fā)動機熱效率絕大多數(shù)還在35%左右徘徊。

　　目前國際汽聯(lián)通過限制賽車的燃油負載和平均燃油流速來對燃油進行嚴(yán)格的限制，所以為了提升發(fā)動機效率，奔馳在對混合氣點燃這個問題上做了進一步的研究。眾所周知，稀薄燃燒采用的是過量的空氣與燃料混合，這個技術(shù)在目前國際汽聯(lián)苛刻的燃油規(guī)則下非常有吸引力，因為它可以減少燃料的消耗。但是簡單地減少燃料噴射，讓空燃比過稀，會導(dǎo)致發(fā)動機出現(xiàn)爆震以及動力不足等問題，這當(dāng)然是對于F1這種世界頂級賽事非常不友好的缺點了。

　　“預(yù)燃燒室燃燒技術(shù)”的應(yīng)用讓1.6T發(fā)動機在最頂尖的汽車賽事的賽場上發(fā)光的重要技術(shù)，也是這個技術(shù)的加持，讓這套動力單元達到了前所未有的效率水平。

　　這個技術(shù)隨后在2015年加拿大站開始被法拉利使用，2016年中期開始被雷諾使用，最后在2017年開始本田也開始使用了，這項技術(shù)也被外國媒體稱之為“湍流噴射點火”。

　　奔馳F1發(fā)動機的火花塞并不是放置在燃燒室內(nèi)，而是放在一個單獨的預(yù)點火室中，噴油嘴會將97%的燃料噴射到氣缸中，有3%的混合氣被引入預(yù)點火室中，而火花塞只點燃預(yù)點火室這個微小范圍內(nèi)的3%的燃料，混合氣被點燃后產(chǎn)生“火焰噴射”，再將剩下97%的燃料點燃，從而實現(xiàn)更完全的燃燒，最終帶來的是更強大動力輸出以及更高的效率。

　　也就是說我們可以簡單地理解成湍流噴射點火用預(yù)點火室取代了火花塞傳統(tǒng)的工作。

　　這個技術(shù)雖然原理簡單，但卻很難完美地把握好，例如噴油器設(shè)計、燃油混合物和ECU控制這些方面都對燃燒效果有至關(guān)重要的作用。盡管目前來說所有的車隊都已經(jīng)使用上湍流噴射點火這項技術(shù)了，但是引擎的動力表現(xiàn)還是有著比較大的差距，與這個技術(shù)是否完美應(yīng)用或許有著一定的關(guān)系。

　　所以在這點上，一些車隊為了抑制爆震，會在燃料中添加抗爆添加劑來改善爆震。

　　從上面的數(shù)據(jù)我們也可以看到，這款發(fā)動機可以達到15000轉(zhuǎn)/分鐘，所產(chǎn)生的輸出約為700bhp（比賽期間，賽車的數(shù)據(jù)會根據(jù)不同賽道調(diào)校產(chǎn)生變化）。

　　由于在比賽周末，車隊在排位賽和正賽中會需要不同的側(cè)重，所以湍流噴射點火裝置可以根據(jù)需要對針對效率或者動力進行調(diào)整。通過改變預(yù)點火室和主室之間的燃料比，可以改變性能以提供更好的經(jīng)濟性或更多的動力。

　　但要做到這一點，噴油器及其控制系統(tǒng)會非常復(fù)雜，因為單個噴油器需要將有輸送到兩個燃燒室，而且它還需要能夠向兩個燃燒室中的每個燃燒室輸送不同數(shù)量的燃油，而不是通過常見的單個噴油器就能實現(xiàn)的。在2017年梅賽德斯AMG車隊共奪得了13個桿位、11站的分站冠軍以及其中有9個pole to win，可以看出這款動力單元早已經(jīng)解決了對湍流噴射點火控制方面的問題。

　　ERS是什么？ERS就是現(xiàn)代混動F1動力單元上的電機系統(tǒng)的名稱，ERS包括了兩個系統(tǒng)，分別為動能回收系統(tǒng)（電機名稱為MGU-K）和熱能回收系統(tǒng)（電機名稱為MGU-H），這兩個系統(tǒng)與發(fā)動機相連，并與發(fā)動機協(xié)調(diào)工作。

　　當(dāng)MGU-K電機反向工作的時候可以作為電機提供給行駛用，它可以提供最大161bhp。

　　MGU-H電機位于渦輪增壓器的渦輪和葉輪之間，并與渦輪和葉輪機械連接，同時該電機布置于V6發(fā)動機V型夾角的中間，這樣的布置使得整個發(fā)動機看起來更加緊湊。

　　當(dāng)廢氣帶動渦輪時，由于MGU-H電機與渦輪和壓縮機同軸，所以在渦輪增壓器工作的同時，還帶動了MGU-H工作，并以此將發(fā)動機的熱能轉(zhuǎn)化電能。MGU-H所產(chǎn)生電能與MGU-K一樣，也存儲在電池中。在加速時，MGU-H還通過電能驅(qū)動壓縮機來幫助渦輪增壓器消除渦輪遲滯。

　　鋰離子電池的作用就是儲存動能回收和熱能回收的能量，并在必要的時候釋放能量。這個鋰電池組在比賽期間將會完全充放電70余次。

　　這套動力單元不僅證明了奔馳車隊在賽道上的實力，同時也證明了1.6T的發(fā)動機的潛力，依靠混動系統(tǒng)的幫助也讓發(fā)動機的效率水平更上了一個臺階。如今汽車市場同樣也進入了小排量渦輪增壓時代，但這絕不對是速度與激情絕唱的時代。（圖/文：太平洋汽車網(wǎng) 遲東寧）