四缸的方程式

李爾欣

換作十年前，哪怕是剛?cè)肟拥男“锥嘉幢叵嘈臚1賽車會搭載V4發(fā)動機，但現(xiàn)如今，就連汽車運動圈內(nèi)的相關(guān)人士都覺得這并非無風(fēng)起浪。

因為Formula 1委員會已在今年2月份舉行的某次會議上批準通過有關(guān)自2022年起凍結(jié)PU動力單元研發(fā)的提案，而與會的FIA、F1，以及各車隊和動力單元制造商的代表也都同意從2025年開始，啟用全新的“l(fā)owr cost，carbon neutral，sustainably fuelled hybrid units”動力單元。

而要同時降低成本和碳排放，減少汽缸數(shù)無疑是最為直接的解決方案，具體到現(xiàn)役的1.6升渦輪增壓V6混合動力單元，那自然是把里頭的發(fā)動機從V6換威V4。

另外，在確定于2025年更新動力單元后，從車隊到相關(guān)制造商都不再對媒體避諱“V4”或“a four-cylinder engine”等字眼，轉(zhuǎn)而站隊表明態(tài)度。而海外媒體更是直言，隨著Stetano Domenicali在今年1月份離開蘭博基尼到F1出任CEO，大眾利用保時捷919 Hybrid那套渦輪增壓V4混合動力系統(tǒng)為個別F1車隊供應(yīng)動力單元的可能性已大幅上升。

盡管屆時究竟搭載何種動力單元，還得由World Motor Sport Council世界汽車運動理事會來定奪，但F1車迷卻已忍不住提出質(zhì)疑：基于渦輪增壓V4發(fā)動機組成的混合動力系統(tǒng)，當真能滿足F1賽車必要的動力需求嗎？

答案是：可以。雖說單論發(fā)動機本身的輸出功率，2.0升渦輪增壓V4的確不及1.6升渦輪增壓V6，但保時捷曾于2018年4月用特制的919 Hybrid Evo賽車在比利時斯帕賽道跑出1分41.770秒的固速，比系統(tǒng)功率同在700千瓦上下的梅賽德斯F1 WO7 Hybrid賽車此前留下的紀錄還要快0.783秒?？梢娺@套渦輪增壓V4混合動力系統(tǒng)的實力并不輸現(xiàn)役F1賽車使用的動力單元。

事實上，V4發(fā)動機的短板向來就不是輸出功率，而是平順性和耐用性。例如在1907年，就有一輛賽車搭載排量高達20升的V4發(fā)動機出戰(zhàn)French Grand Prix，僅跑4圈便因故退賽，卻在賽后發(fā)現(xiàn)其車速已達到創(chuàng)紀錄的164公里/小時。

不幸的是，受四沖程內(nèi)燃機結(jié)構(gòu)所限，V4發(fā)動機很難修正其天生缺陷。如果汽缸夾角為60度，雖然可以收緊體積并降低重心，但需要加裝平衡軸。要是像保時捷919 Hybrid的V4發(fā)動機那樣用90度的汽缸夾角，雖能有效改善平順性，但若點火順序設(shè)置不當，就會因點火不均勻而產(chǎn)生嚴重的抖動。

所以，除藍旗亞、福特等少數(shù)車廠外，很少有制造商會給旗下的量產(chǎn)車配備V4發(fā)動機，并且到20世紀80年代后，連這些廠商都不再青睞V4發(fā)動機。

好在，對于F1賽車來說，只要動力夠勁，運轉(zhuǎn)夠順滑，哪怕靜謐性略差些也無傷大雅。只不過，眼下最大的問題是，并非所有車隊都支持V4方案。

比如Mercedes-AMG和Alpine兩個車隊就明確反對引入V4發(fā)動機。在他們看來，與1.6升渦輪增壓V6混合動力系統(tǒng)相關(guān)的研發(fā)技術(shù)業(yè)已成熟，只需繼續(xù)優(yōu)化系統(tǒng)即可降低成本并減少碳排放，而不必再從零開始耗費大量時間、成本、人力去開發(fā)新的動力單元。

當然，2025年的F1賽車最終會采用哪套方案，還得幾經(jīng)討論，再由世界汽車運動理事會來決定。而眼下，新動力單元唯一確定的就是F1定下的五大關(guān)鍵目標：

·Environmental Sustainability and social andautomotive relevance注意環(huán)境可持續(xù)性，以及汽車工業(yè)的社會關(guān)聯(lián)

·Fully sustainable fuel使用完全可持續(xù)性燃料

·Creating a powerful and emotive Power Unit創(chuàng)造性能強勁而澎湃的動力單元

·Significant cost reduction顯著降低成本

·Attractiveness to new Power Unit manufacturers能吸引新的動力單元制造商加入

保時捷 919 Hybrid

歷史上確實有不少搭載V4發(fā)動機的賽車，但其中最有名的，無疑是保時捷919 Hybrid。這款由保時捷依照LMP1勒芒原型車組規(guī)格打造的耐力賽車，具備高達約900馬力的系統(tǒng)功率，其中有一半來自那臺2.0升渦輪增壓V4發(fā)動機。

保時捷的渦輪增壓V4發(fā)動機采用90度V形汽缸夾角，最大功率約500馬力，專用于驅(qū)動后軸的車輪。但在參賽的第一年，保時捷并未解決發(fā)動機的抖動問題，以至于未能一舉奪冠。直到保時捷重新設(shè)計并調(diào)整點火順序后，抖動的問題才得以解決。此后，保時捷便連續(xù)三年斬獲FIA WEC耐力賽的年度車隊總冠軍。

F1動力單元進化時間軸

1950年

規(guī)定機械增壓發(fā)動機的排量不可超過1.5升，而自然吸氣發(fā)動機的排量上限則為4.5升，對發(fā)動機沒有明確限制。

1952年

臨時改用Formula Two規(guī)則，允許賽車搭載2.0升自然吸氣發(fā)動機，出現(xiàn)V8和水平對置四缸。

1954年

賽事回歸Formula One規(guī)則，但自然吸氣發(fā)動機的排量上限被降至2.5升，而機械增壓的最大排量更只有750毫升，以至于車隊全部轉(zhuǎn)投自然吸氣發(fā)動機陣營。

1957處

二戰(zhàn)前出現(xiàn)的中后置發(fā)動機布局登陸F1賽場，2.0升自然吸氣直列四缸發(fā)動機開始成為標配。

1961年

發(fā)動機排量被限制在1.5升，車隊以及配套的供應(yīng)商從此開始專心研究各種發(fā)動機技術(shù)。

1965年

本田RA272賽車以十二缸發(fā)動機亡，導(dǎo)首場F1賽事的勝利。那款1.5升自然吸RV12發(fā)動機也就此成為經(jīng)典。

1966年

自然吸氣發(fā)動機排量上限放寬到3.0升，為此BRM車隊打造出破天荒的水平對置十六缸發(fā)動機，結(jié)果曇花一現(xiàn)。

1967年

Cosworth推出經(jīng)典的3.0升自然吸氣DFV雙四氣門V8發(fā)動機。

1977年

雖然F1早在1966年就已經(jīng)允許車隊使用1.5升的增壓發(fā)動機，但直到1.5升Renault-Gordini EF1 V6渦輪增壓發(fā)動機登場，才打破自然吸氣的壟斷。

1987年

規(guī)定自然吸氣發(fā)動機的最大排量為3.5升，車隊可自由選用V8、V10或V12發(fā)動機。

1998年

自1995年啟用3.0升規(guī)格后，車隊首次統(tǒng)一使用3.0升自然吸氣V10發(fā)動機。

2004年

依然是3.0升自然吸氣V10，但F1要求車隊在整個比賽周末只能使用一臺發(fā)動機。在2005年更延長到兩個周末。

2006年

2.4升自然吸氣V8發(fā)動機登場，動力輸出被限制在700～750馬力之間，但Cosworth推出F1歷史上首款轉(zhuǎn)速20000轉(zhuǎn)份的發(fā)動機。

2009年

F1賽車的動力系統(tǒng)首次加入KERS動能回收系統(tǒng)，可在自然吸氣V8的動力之外，短暫地補充80馬力。

2014年

F1正式引入PU動力單元的概念。那時，F(xiàn)1賽車的動力單元包括1.6升渦輪增壓V6發(fā)動機，以及由MGU-H熱能電機、MGU-K動能電機和ES儲能模塊組成的ERS動能回收系統(tǒng)在內(nèi)的六大模塊。