梅賽德斯 -AMG 打造的頂級超跑 AMG Project One,已經發出預告。這款刷新三觀的超跑,搭載的竟然是一套 F1 方程式上面的 1.6T V6 渦輪增壓發動機。如果你以為這是奔馳將 F1 發動機技術民用化的開始,那你就錯瞭。真正的 F1 技術民用化,你可能還沒發現!
簡單技術可以復制?
當今 F1 上的 1.6T V6 渦輪增壓發動機,已經不是單純的內燃機,它是一套技術頂尖的混合動力系統。在它上面,有一套 KERS 系統,也就是能量回收系統。
把 KERS 系統說成混合動力技術,沒毛病,因為從原理來看,它跟一般跟混合動力系統非常相似。在 1.6T V6 渦輪增壓發動機上面,安裝這一臺可充當發電機和電動機的模塊,稱為動能電機 ( MGU-K ) ,減速時部分能量由它來回收轉化為電能,然後電能會儲存到能量存儲單元 ( ES ) ,最後釋放動力時,又通過控制單元 ( CE ) 控制釋放,最終由動能電機 ( MGU-K ) 再將動力釋放。
這一過程跟大部分混合動力系統的原理是一樣的,目的也是希望將減速時的部分能量收集回來,到加速時又重新利用,提高發動機的效率,也就是為瞭省油,這樣的技術並不算新鮮。
而這套 KERS 系統還有一個最特別的部件,目前混合動力系統都沒有,就是熱能電機 ( MGU-H ) ,它安裝在渦輪上面,將渦輪上多餘的能量回收轉化為動力能,然後加速時直接讓渦輪加速,提高渦輪的響應性,大大緩解渦輪遲滯的影響。
熱能電機 ( MGU-H ) 技術是目前最難實現民用化的,這臺電機直接安裝在渦輪上,要知道渦輪是一個發熱大戶,特別想 F1 這種性能要求超高的賽車上,渦輪往往被燒成紅色,而且渦輪轉速輕松就能達到十萬多轉。一臺電機要經受得住如此高溫高負荷,難度極大,而且民用車更要考慮生產研發成本、耐用性,這種技術幾乎不可能用在民用車上。
電子渦輪 +48V 弱混系統
但是,利用發散性思維,可以想到另一個方向解決,既然電機直接安裝在渦輪上不現實,那邊把它放遠一點,不就解決瞭嗎?所以,電子渦輪就這麼誕生瞭。這種技術,跟 F1 的熱能電機 ( MGU-H ) 技術很類似。
它就是在渦輪增壓器的基礎上,再串聯一個電動渦輪,彌補傳統廢氣渦輪的遲滯問題,發動機的動力輸出將會更穩定。目前,不少車廠已經在研發使用電子渦輪技術的發動機,也已經有成果,像奧迪、奔馳都有已經開發出來,而斯巴魯也在研發當中。
而 F1 發動機上面的 KERS 系統,實際跟 48V 弱混合動力系統也很接近,目前也開始實現民用化。傳統強混合動力技術,節油效果很明顯,但需要復雜的系統來實現,無形中增加瞭生產研發成本。48V 電源技術僅僅屬於弱混合動力系統,節油效果不如傳統強混合動力技術,但一定程度對提升發動機效率又幫助。
傳統汽車電源通常隻有 12V,48V 弱混合動力系統將電源系統的電源電壓提升到 48V,以滿足啟動 / 發電一臺電機的使用條件。當然,相應的電控系統還是不能少,這也是核心技術的一部分。
而類似 48V 弱混合動力系統的技術也逐漸開始流行,有些車型已經應用,一些自主品牌也已經在研發這種技術,甚至可以做到更高的電壓,在增加少量成本的情況下,能夠盡可能實現能效提高,這是非常值得推廣的技術。
總結
F1 賽車上的尖端技術,要復制到民用領域非常困難,因為 F1 賽車幾乎不考慮成本,對耐用性要求也沒有民用車那麼高,因此可以盡情壓榨。但這些技術,並非不能應用到民用車上,所以,F1 依然是汽車技術的實驗場。