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梅赛德斯F1引擎的秘密 热效率目标100%

梅赛德斯-AMG高性能动力系统主管安迪-科维尔近日接受了《Autosport》的专访,科维尔透露,尽管梅赛德斯引擎的热效率已经达到了历史峰值,但AMG不会放弃继续提高的步伐。全文如下:

如果你觉得梅赛德斯的引擎已经在现有的F1引擎规则下接近顶峰,那么且慢,这个结论值得商榷。

2014年,F1引入了1.6L V6涡轮增压混合动力引擎。从那时起,梅赛德斯车AMG队已经在过去的两个赛季的38场比赛中赢下了32场比赛。这种绝大部分车队连做梦都无法企及的统治力不仅招致了梅赛德斯的竞争对手的抱怨,也国际汽联和F1的商业掌门人伯尼怨言颇多。

从工程的角度看,梅赛德斯AMG的引擎已经能够赢得桂冠,但离完美还有很大的距离。要评价一台引擎的效率,最佳的手段是观察其“热效率”。热效率,通俗地讲,就是引擎能够在多大程度上将油箱中的燃料燃烧释放的热能转化成作用于曲轴和变速箱上的功率。

在F1中,每100千克赛车所用的燃料,每小时的最大理论功率是1240kw。要将这1240kw的功率全部作用在曲轴等动力系统上是不可能的。

按照梅赛德斯-AMG高性能(AMG-HPP)动力系统执行总监安迪-科维尔(Andy Cowell)的说法,梅赛德斯现在使用的F1引擎的热效率是45%。2013年是F1使用 V8引擎的最后一年,当时F1使用的V8引擎的热效率仅为29%。有一个数字可能让人不敢相信,自从1876年首台内燃机问世以来,截至到2013年,热效率的数值仅仅提高了12%。

在仅仅两年间,梅赛德斯V6引擎的热效率较之V8就提高了16个百分点----这已经超越了过去137年间的内燃机热效率提高幅度的总和。

梅赛德斯-AMG高性能动力系统主管安迪-科维尔

梅赛德斯-AMG高性能动力系统主管安迪-科维尔

“我们首次阅读2014年的引擎新规则时,我们曾说,要达到40%的热效率,”科维尔说,“很多人说这是不可能的。但这里(AMG-HPP)的人就是为了实现那些不可能实现的任务。这是我们的动力,我们正在实现目标的道路上。”

科维尔的目标让人难以置信:“100%的效率----那就是目标,最终的目标。为什么我们不能实现100%的热效率,这样只要一点化学燃料就能让引擎正常工作了。当你退一步来思考这个问题,就会觉得今天我们讨论的热效率的问题实在令人兴奋。过去几年,我们已经取得了巨大的收获,而过去两年的F1比赛也让我们收获了很多。我还没有看到(提升热效率)停止的步伐。我也不认为这里会有人认为我们已经达到了极限。”

科维尔预计,今年梅赛德斯F1引擎的热效率会继续提升。在散发给媒体的稿件中,科威尔隐去了他们所依据的效力提升曲线上的关键数字。科威尔认为,他们会沿着这条曲线继续提高引擎的热效率。虽然今年计划提升的幅度是一个技术机密,但预计数字与去年的提高幅度相同。

这是一个关键指标。在科威尔看来,梅赛德斯还远没有达到能够躺在功劳簿上的程度,他们已经准备好继续统治2016赛季,就像过去两个赛季他们所做的。科维尔骄傲地宣称,2015年,梅赛德斯已经制造出F1历史上最为强劲的引擎:一台解构并不复杂的1.6升 V6引擎的输出功率达到了900匹马力。这一指标已经超过2005年时F1采用的3.0升 V10引擎。尽管外界对引擎功率的担忧仍然存在。科维尔承认,热效率数值再要取得显著提升已经“很难”,但是他补充说,“还有很多的领域能够获得小幅度的提升。”

科威尔将挖掘引擎潜力的工作比作开采黄金:“这就像开采一个金矿。你呕心沥血最后却挖到了一堆土。现在我们已经挖到了一块大金块,我们仍将继续寻找金子。”但科维尔也指出,梅赛德斯AMG HPP部门并不只是研究“古怪的F1技术”,而是“研发与道路相关的技术”。

今天的梅赛德斯F1引擎功率已经超过F1的V10时代。

今天的梅赛德斯F1引擎功率已经超过F1的V10时代。

科威尔回顾了历年的欧洲最优秀的民用车,一直追溯到1989年的FIAT的Tipo。科维尔指出,在F1引入1.6L V6引擎之前,F1与普通汽车之间的关联性已经降到了历史最低点。“到了2014年,我们才开始思考‘民用汽车的领域内在研究什么?民用汽车领域内最关注的是什么?’”

“答案是燃料。他们关注的是动力单元的燃料使用效率,”科维尔说,“所以(F1)规则中包含的技术(应该)是那些已经在民用汽车上正在使用或者接近投入使用的。1.6L的V6引擎的研发焦点是小型化。通过采用涡轮增压技术,让引擎的动力输出水平达到我们期望的水平。同时,将废热收集并加以电气化的利用的方式也继承了我们使用的民用汽车的理念。”

科维尔承认,“行驶在道路上的汽车正变得日益智能化,要驾驶混合动力车,你需要掌握的诀窍就是处于山底时,电池必须是满的,而当你接近可能要停车的匝道时,电池应当是空的,这样刹车时产生的能量就会为电池充电。这既是民用汽车领域正在关注的东西,也是我们在研发(F1)动力单元时关注的。”

科维尔表示,“(引入混合动力引擎)随之而来的不仅是让我们从过去的经验中汲取营养的体系,还包括我们需要在每个单圈中学习(如何适应混合动力),将燃油的使用效率最大化。”

当然,F1与民用汽车之间仍然存在着巨大的差异。科维尔解释说,“民用汽车的驾驶方式与F1是完全不同的。在日常生活中,我们用汽车来上下班或者开车去商店采购。这与汉密尔顿和罗斯伯格在墨尔本的阿尔伯特公园赛道(街道赛道)上的驾驶目的是完全不一样的。作为普通人,没有人会在通过一个路口之前保持全油门,然后大力刹车。此时驾驶员承受着5G的过载。但我们提高的每一步取得的收获都是可观的,而且比我们在民用汽车领域内得到的收获更大。”

未来F1引擎热效率还将继续提高,目标是100%!

未来F1引擎热效率还将继续提高,目标是100%!

对于未来F1引擎热效率的提高,科维尔感觉还有很多领域可以探索。AMG-HPP也一直在寻找着那些金子。“我们可以通过对点火、涡轮发生器、电子设备、电池、软件升级等多种途径来避免燃油消耗的剧烈起伏。我们的研发是全年无休的,我们不会让创意睡大觉。只要有想法,我们就会说,‘好的,我们如何让它实现?’”

(文章来源:autosport)