汽车演讲稿
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F1引擎
V10发动机采用了V型90度夹角的设计,这对抑制发动机的振动以及在发动机运转的平顺性上都能取得很好的效果。在如何提高发动机的动力性上,BMW的工程师选择了提高发动机转速的解决方案,因此这款发动机的最高转速达到了令人痴狂的8250rpm虽然相比普通发动机只多出了2000转左右的最高转速,但就是增加的这2000转转速会对发动机的正常运转产生一系列不良的影响。这种提高发动机动力性的方法对技术有着极高的要求,因此BMW的工程师需要付出更多的努力来保证其正常的运转以及达到与车辆本身一样长的使用寿命
2006年的F1世锦赛拉开战幕。众所周知,新赛季的F1在技术上的最大变革无疑是采用全新的2.4升V8引擎,但是直到现在,大多数车迷对V8的了解仍只停留在字眼上而已。V8引擎和V10有何不同?
一,V8和V10到底有何不同?
从3.0升V10到2.4升V8,从字面上看只是减少了0.6升的排量和砍掉了两个气缸而已。但事实上,这是两个完全不同的概念。
1,曲柄夹角不同
曲柄夹角是指引擎曲轴上相邻两个曲柄之间的交叉角度,单缸的引擎不存在曲柄夹角,因为它只有一个曲柄,推动曲轴旋转一周由一个曲柄单独完成,但是V型引擎却不一样,它有多个曲柄。那么当如何协调这些曲柄顺畅的工作呢?这时便需要定义曲柄之间的角度——曲柄夹角。
从理论上讲,要实现扭矩波动的最小化,即保证动力输出平稳,平分曲柄夹角是最理想的方案,这就是我们所常说的等间隔燃烧角。因此V10引擎的等间隔燃烧角应为72度=360度/5,而V8引擎的等间隔燃烧角则是90度=360度/4。但非常特殊的是,V8引擎的等间隔燃烧角并不是唯一的,它还可以为180度,也被称为平角——FLAT。
那么面对两种等间隔燃烧角该如何来选择呢?一般来讲,民用汽车多采用前者,因为这样能够保证动力输出的平顺行。但是对于追求高性能的赛车引擎而言,后者才是最理想的方案。
2,点火顺序不一样
引擎的点火顺序和等间隔燃烧角是直接相关的,在这里分为两点是为了便于理解。V10引擎的点火顺序为:1-4-3-6-2-5-8-9-7-10。而V8引擎由于有两个等间隔燃烧角,因此点火顺序也有两种,分别是1-8-4-3-6-5-7-2和1-2-7-3-4-5-6-8。前者为夹角为90度时的点火顺序,后者为180度时的点火顺序。
需要特别提醒的是,点火顺序的不同,将直接决定引擎的振动临界转速区域的不一样。这不仅意味着V8和V10的振动临界转速区域不同,而且即便同样是V8引擎,当选择不同的等间隔燃烧角时,引擎也将面临不同的振动特性(请看下文)。
3,振动临界转速区域不
宝马引擎总监马里奥-泰森在去年年末曾透露:V10引擎进入振动的关键区域是12000转/分到14000转/分,但这并不是引擎工作的主要区域(V10引擎的主要工作区域大约在17000转/分~19000转/分),而当车手加大油门让转速继续攀升后,引擎便会马上恢复平稳,因此根本没必要担心振动问题。
但是V8引擎则完全不同,它进入振动的关键区域比V10要晚,大约从16000转/分开始,而且随着转速的上升会继续加剧,如果不采取措施,这将威胁到引擎的寿命,而且会增加底盘上其他部件承受的负荷,特别是与引擎相连的部件。
为了解决这个问题,必须精确计算和分析引擎的每一个部件在工作中承受的负荷,确保完全可靠。然而分析个体部件仅仅是整个工作的一部分。了解在整个系统中,它们之间
是怎样协同工作,同时又相互影响相互制约的才是最主要的作,马里奥-泰森如是说。
二,V8引擎到底会带来怎样的变化
1,机体长度减少10厘米,车身布局发生微调
砍掉两个气缸后,V8引擎的机体长度将减少大约10厘米。此时工程师必须设法合理的利用腾出的这段空间。但不论是增加前部的长度还是后部的长度,都将影响到车身的重量分配,如果使用更长的变速箱,重量分配将向前移,反之如果加长单体壳,将得到相反的结果。在这点上,普里司通和米其林用户采用了截然不同的方案。
由于普利司通的前胎胎面宽度比米其林窄,因此他们的用户大多数将单体壳加长,以实现重量分配靠后。而米其林用户则反其道而行之,普遍使用加长的变速箱。如果单纯考虑V8引擎振动更大这一因素,米其林用户的选择似乎更合理,因为加强的变速箱有利于提高强度,而且可以让后悬挂远离振动源。【注:在这里我们只提到引擎的尺寸而没有谈引擎的重量,是因为在后面将对重量做专门的分析】
2,动力输出降低20%,散热要求降低
动力输出降低20%,是根据排量减少20%估算而来,这意味着新赛季F1引擎的最大功率将是720——750匹,而不是900——950匹。虽然丰田和考斯沃斯认为他们的输出功率降不了20%,但这恐怕是因为他们不曾考虑,如果新赛季继续使用V10引擎的话,1000HP才是大家奋斗的目标。
随着排量降低后,引擎的散热要求也将降低大约20%,这意味着V8引擎节约的空间不只是纵向的10厘米。现在大家可以把散热器的尺寸减小20%,这反映在外观上,则是所有赛车的测箱都压缩了(STR01除外)。
3,扭矩输出降低
将排量缩小后降低的不只是功率,还有扭矩。虽然扭矩在F1引擎的参数指标中几乎不被提起,但是在起步和出弯时,扭矩高将带来巨大的优势。正是因为这个原因才使不少车队担心:使用老V10的红牛二队会在起步时,冲在前面。
关于影响V8扭矩输出的另外一个极为重要的因素——禁止使用可变进气歧管,我们也将放在后面的新规则分析中做详细的阐述。
4,全油门时间加长,油耗大约降低15%
由于V8引擎的动力和扭矩输出都降低了,因此车手在同一条赛道与使用老V10相比,全油门的时间将延长。据雷诺估算,现在引擎在一条赛道的平均转速,将比过去提高300到400转。
与此同时,由于引擎平均转速提高和全油门时间加长,因此油耗并不能同排量一样成相同比例的降低,V8引擎的油耗只比V10减少了大约15%,不过这仍将意味着赛车在维修站呆的时间会大幅缩短。
5,允许车手犯错的空间减小,驾驶风格顺滑的车手将从中受益
车手犯错的空间减小了,同样是因为V8引擎的动力和扭矩输出都降低了。在过去,车手在弯道上的小失误,可以通过引擎强大的功率和扭矩迅速摆脱困境,但是现在驾驶的是动力输出降低了200马力的赛车,车手细微的失误都可能带来巨大时间损失,也就是说新引擎将把车手的失误“放大”。
在功率和扭矩两个指标都降低的情况下,将对那些驾驶风格流畅顺滑,能够在同一时间完成减速和转向的车手有利,因为只有这样才能保证最高的出弯速度,这在中高速弯道表现的尤为明显。相信这点玩过赛车游戏的车迷都很清楚,而这也正是巴顿自诩他的驾驶风格将在新引擎规则下受益的理论依据。