賽車發動機和民用發動機區別在哪?

場地賽用的發動機一般排量都很小,2.0L以下,但轉速隨便上萬,馬力動輒1000Ps,與5000就算高轉、300已經是大馬力的民用發動機相比,它們在結構、材質、工作方式等方面究竟有哪些區別?

賽車發動機和民用發動機區別在哪?的圖1

場地賽用發動機與量產民用發動機在原理上沒什么區別,都是往復式四沖程內燃機,但場地賽用發動機在結構上有著很極限的高轉設計傾向,設計上就是為了讓發動機在高轉速下輸出性能的。至于低轉速特性,賽車手在比賽過程中會將盡力轉速現在在超高的轉速區間,壓根不考慮低轉速的發動機工況。

賽車發動機和民用發動機區別在哪?的圖2

結構上的差別首先體現在缸徑和行程上,民用發動機的缸徑和行程一般都相等,或者缸徑小行程長,這樣做的目的是讓發動機在低轉的時候就獲得相對充分的扭矩(長拳蓄力),常規家用車表現的還不是很明顯,可以去看看重型柴油卡車的發動機,其缸徑行程比都是0.7左右(氣缸呈細長形);而場地賽用發動機缸徑大,行程短,這就意味著,活塞可以很快跑完一個循環,活塞只需要吸收點火后輸出扭矩的峰值即可,氣缸行程偏后的蚊子腿扭矩根本不care,發動機很容易拉高轉速(快拳搶攻),F1賽車用的發動機,其缸徑形成比大多在1.8,甚至更高。

賽車發動機和民用發動機區別在哪?的圖3

表現在工況圖上,就是長行程發動機的扭矩峰值和功率峰值都比短行程發動機要靠前(橫坐標是轉速)。除此之外,因為高轉速、大功率帶來的進氣、散熱等等問題,場地賽用發動機都會擁有更寬大的進氣和散熱口。


怎樣讓車子跑得更快?加大排量,拉高轉速,改變進氣方式,這個對全體內燃機普遍適用,為了讓比賽不至于成為排量和轉速的無腦競爭,于是各個級別的比賽在這方面都做出了明確的規定。排量不用多說,早就被限制死了,以前F1比賽發動機能達到2萬轉,后來規定最高只能1.9萬、1.8萬,現在降到了1.5萬轉,提高轉速獲得大功率的這條路也已經比賽規則堵死了。

賽車發動機和民用發動機區別在哪?的圖4

即使是1.5萬轉,這對民用發動機來說也是不可想象的高轉速,活塞、連桿在高速來回運動的過程中受到的沖擊也不是民用發動機的零部件能夠承受的,該怎么辦?換新材料,高強度鍛造鋁、鈦合金、鎂合金、碳纖維...什么貴,什么好用什么,不計成本,反正一場比賽下來就那么幾臺發動機,完全用得起。

賽車發動機和民用發動機區別在哪?的圖5

活塞環摩擦同樣非常劇烈,如果是民用車用的活塞環,幾圈下來氣密性就成了大問題,怎么辦?高強度材料+精密加工,生產不了幾個零部件,誤差最小化,滿滿磨出來。

賽車發動機和民用發動機區別在哪?的圖6

轉速太快,鋼制氣門彈簧的來回運動根本反應不過來(速度太快,彈簧會共振),怎么辦?換氣動氣門回位,靠高速氣流將氣門“沖”到對應位置,材料當然是鈦合金。這算是新技術對發動機進化的加持。

都說場地賽是發動機技術的試金石,這話對,也不對。

賽車發動機和民用發動機區別在哪?的圖7

說對,是因為場地賽規則的不斷調整,限制了老技術對發動機性能的加持,逼著參賽團隊絞盡腦汁開發新的思路,從全新的角度提升發動機的性能,這對發動機技術的進步大有裨益,看看現在的民用發動機,很多技術都是從賽車引過來的。

說不對,是因為場地賽用發動機,其開發的初衷就是為了讓車子跑的更快,各項技術都是為了發動機的高轉速、高性能服務,而民用發動機則要考慮油耗、耐用、環保、經濟、噪音、震動等等一大堆因素,這些都是場地賽完全不必考慮的問題。

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