你真的知道 F1 引擎的功率是多少吗？你知道它内部能量回收的原理，以及车队什么时候能够更换什么零件吗？这篇文章将为你解答 F1 引擎的一切……

        F1 是引擎技术应用的顶点，而最新的 F1 引擎更是这项运动有史以来最复杂的一代。实际上，F1 引擎已经复杂到仅仅是启动它就需要笔记本电脑、远程控制加上一堆聪明绝顶的工程师，更别说使用它了。

什么是 F1 动力单元？

        首先，F1 的引擎并不叫引擎，而是叫动力单元——因为 F1 是混合动力。它包含了燃油内燃机和由能量回收系统（ERS）驱动的电动机。

        2014 年混合动力单元被初次引进的时候，大家都批评其没有曾经 V8 和 V10 那样抓耳的轰鸣。但是它确实是 F1 有史以来最强劲、最高效的动力单元。

F1 动力单元能产生多少马力？

        燃油和电能部分合计起来，总功率输出能够达到 1,000 bhp，显著高于一般的民用汽车。燃油引擎的转速在 15,000 rpm，同样也显著高于一般的民用汽车。

        这意味着 F1 赛车的 0~60 英里每小时（约为 0~96.56 千米每小时）加速在 2.6 秒左右，而根据阻力不同，其极速能达到 230 英里每小时（约为 370.15 千米每小时）。2006年，当 BAR 车队（之后的本田、布朗GP以及现在的梅赛德斯的前身）将赛车阻力减至最小后，他们成功地在博纳维尔盐滩跑出了 246.9 英里每小时（约 397.35 公里每小时）的速度。

动力单元中的燃油引擎是什么样的？

        引擎是一个四冲程 1.6 升 V6 涡轮增压引擎。它的规格和材料都在 F1 规则中有严格要求。引擎活塞之间呈 90 度的 V 型布局，而每个气缸中分别有两个进气和排气阀。

        涡轮增压能够增加引擎进气时的气体压强。增压的动力来源是引擎的高速排气，排气通过推动一个旋转的涡轮传递能量。

        如果你对引擎想了解更多，那么，它每个气缸的压缩比不得超过 18，燃油喷嘴压强为 500 barG 或更低。燃油的质量流量不能超过 100 kg/h，这个值在低转下则通过比例缩放。

        燃油的质量流量很关键——这意味着能够进入内燃机的燃油量被限制了。这限制了引擎转速和功率，鼓励车队设计更加高效的引擎。

它吃什么油呢？

        F1 内燃机使用的燃油成分与一般的商用燃油并无差别，其中不能添加能够显著增强燃烧性能的成分。现在，燃油中最少要包含 10% 的先进可持续乙醇。

        据报道，每场比赛一辆赛车要消耗约 135 升燃料。这比曾经更口渴的 V8 发动机减少了三分之一。

能量回收系统（ERS）是干什么的？

        ERS 能够从尾气排放和赛车制动过程中回收能量，将其转化为电能。它能够直接驱动电动机输出，也能存在电池中以备不时之需。

        MGU-K（Motor Generator Unit - Kinetic/电动发电机单元 - 动能）是一台连接到引擎曲轴的发电机。在回收模式下，它能够用“引擎制动”（减少传统制动器的使用）的方式减慢赛车速度并将电能储存在电池里。而在驱动模式下，他就会变成一个传统意义上的电动机，使用电能驱动赛车，以此获得更强的加速性能。

        这个系统每一圈只允许产生一定量的电能——大约 33 秒的最大功率提升——但是它能够储存两倍的能量。因此，车队可以通过在不同时间调整策略来决定其具体的使用模式。

        MGU-H（Motor Generator Unit - Heat/电动发动机单元 - 热能）则更复杂一些。它与涡轮共同工作，涡轮自身则负责回收废气中的能量并为引擎增压。

        作为发电机，MGU-H 能够让涡轮转速减慢，在防止涡轮在高功率下提供过高的增压压力的同时将这些能量转换成电能储存在电池中。

        而作为电动机，MGU-H 能够在车手松油门的过程中维持涡轮转速，减少涡轮迟滞并提升动力输出响应表现。这比普通的涡轮系统更加有效。

        更重要的是，MGU-H 产生的电力可以直接为 MGU-K 直接供电，所以这部分能量不会被算在每圈 33 秒的最大能量限制中。这意味着一辆车从 MGU-H 中产生的能量越多，他就能在电能提升的使用时间上越长。

        整个系统，包括不同的零件和辅助设备，不得轻于 150 千克，其中电池大概占 20-25 千克。

电动机的功率是多大呢？

        MGU-K 的最大功率是 120 千瓦，大概能换算为 160 bhp。为了防止使用电机进行起步，其在比赛开始时的使用被严格限制，只能在车速到达 100 公里每小时之后才能使用。

        MGU-K 的重量必须不低于 7 千克，转速高达 50,000 rpm，最大扭矩为 200 Nm。MGU-H 则比它轻 3 公斤，转速则能达到 125,000 rpm。

怎么使用这么强大的能量呢？

        全看车手——以及车载电脑。车队会开发不同的引擎模式从而以不同方式使用这些能量。车手只需要在方向盘上选择模式，然后交给车载电脑就好了。

电动机危险吗？

        ERS 系统的高电压可不是闹着玩的。它的电压能够达到 1000 V，并且能够造成极严重的触电事故。

        为了减少风险，高压线缆都被涂成了橘黄色，并且在断开连接的时候能够切断高压。主电能存储装置、MGU-H、MGU-K 和高压接线盒都有非常显眼的危险警告标志。

        ERS 能够通过数种不同方式关闭，并且能够通过集气箱上方的状态灯表明工作状态，绿色是安全状态，红色则是危险状态。

        在 2019 年巴林大奖赛退役后，丹尼尔·里卡多被车队告知“从车上跳出来”。这是因为赛车红灯亮起，雷诺车队认定赛车处于“电气危险”状态。幸运的是，这种事情只是个例。.

赛车是怎么发动的？

        无论是在车库内、维修区通道还是发车格上，车队都需要用一个外部启动装置连接到车内，以此发动赛车。发动机配有防失速系统，以防止赛车在车手失控的时候熄火。

整个赛季一个车队能够用多少个动力单元？

        很多年前，引擎的使用没有任何限制。车队会花费数百万欧元生产特殊的“排位专用”引擎。这个引擎的输出被调到最大，但是只能坚持几圈。

        现在，为了限制车队的预算，单个赛季的动力单元使用数量被严格限制。一个车手只能使用不超过：

三台内燃机

三个涡轮

三个 MGU-H

三个 MGU-K

两个能量储存装置

两套电控系统

八套引擎排气系统

        车队可以使用超过这个数目的部件，但是每次都会被处以正赛罚退。所以现在的动力单元比以前更耐久。

FIA 怎么知道动力单元是合法的呢？

        为了减少作弊的可能，FIA 会在 ERS 的不同部件上安装指定厂商生产的电气直流传感器，并且在 MGU-K 上安装扭矩传感器。

        所有赛车的高压燃油泵都是统一的，由 FIA 世界汽车运动理事会指定单一供应商制造。在赛车的油箱中也会安装两个燃油流量计，用以监控燃油流量。

        为了持续检查赛车汽油机的运行情况，动力输出轴和每个传动轴上都安装了经过认证的扭矩测量系统，并且在喷油器上安装了压力和温度传感器。

动力单元的未来是什么样的？

        现在的动力单元构造并不会一直沿用下去——因为 F1 已经在为下一代动力单元指定新的标准。

        现在，动力单元的设计已经被“冻结”，车队不能够继续进行研发了。这是为了腾出资源和预算以开发新的、与汽车产业关联更紧密的混合动力发动机。它将在 2025 年解开面纱。

        新的规则会让动力单元具有更高的环境可持续性。它计划使用完全可持续的燃油并且显著简化设计以降低成本。