王者实力?奔驰AMG F1赛车动力系统有什么黑科技

2020年，随着汉密尔顿、博塔斯在伊莫拉分站上包揽冠亚军，梅赛德斯-奔驰AMG车队提前4站夺得年度总冠军，成功打破法拉利之前保持的6连冠纪录。在赛场上，梅赛德斯AMG车队的两台赛车相比竞争对手红牛与法拉利，有着非常明显的动力优势。

在伊莫拉的大直道上，两台代号为W11的AMG赛车尾速要比红牛高出15km/h，比法拉利高出17km/h，如此恐怖的动力系统让竞争对手即便开启DRS（可变空气动力学尾翼）减小阻力，也无法追上W11赛车。那么，这套恐怖的动力系统到底有什么黑科技，让梅赛德斯AMG车队拥有如此巨大的优势呢？

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热效率是重点

2014年F1方程式赛车正式进入混合动力涡轮增压时代，这项规则的目的是让各大厂商提高燃油利用率，达到节能减排的目的。国际汽联通过限制赛车的燃油负载和平均燃油流速来控制燃油消耗量。其中，燃油流速限制规则最为精细，也最为严苛，当流速限定时，单位时间内进入燃烧室的燃料就会被限制，赛车无法通过多喷燃油来提升动力，FIA（国际汽联）的这项规则促使厂队通过提升热效率的方法增加动力。梅赛德斯的答卷便是改变混合气点燃方法，提升稀薄燃烧稳定性。众所周知，稀薄燃烧采用过量的空气与燃料混合，这个技术在目前国际汽联苛刻的燃油规则下非常有吸引力，因为它可以减少燃料的消耗。但如果减少燃料喷射，空燃比就会过大，这会导致发动机容易出现爆震现象，同时也会因混合气过稀导致动力下降。

为了解决这一问题，“预燃烧室燃烧技术”便应运而生，这个技术在2015年加拿大站开始被法拉利使用，2016赛季中期雷诺开始使用，2017年本田也开始使用这项技术，“预燃烧室燃烧技术”也被称作为“湍流喷射点火”，该技术的应用让一台1.6T发动机能够在安全稳定的工况下大幅提升热效率，达到700-900匹最大马力的动力输出，使其在FIA的燃料限流规则下满足赛车大动力、长续航的需求。

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湍流喷射点火如何实现？

采用湍流喷射点火的F1发动机火花塞没有直接布置在燃烧室顶端，而是放在燃烧室正上方的一个密闭小空间中，这个空间被称为预燃室，在一次喷油动作中，喷油嘴会将3%的混合气引入预点火室中，火花塞只点燃预点火室内的燃料，混合气被点燃后产生“火焰喷射”现象，通过细小的微孔将湍流火焰从预燃烧室中挤出去，从而点燃主燃烧室内的可燃混合气体。这种点火方式能够在稀薄燃烧的情况下让火花塞周边的可燃混合气体更容易被点燃，进而引发火焰传递，使燃烧室内的燃料更容易完全燃烧，释放更大能量。

在推流喷射点火的过程中，预燃烧室充当了传统发动机中火花塞的作用，因此梅赛德斯将主燃烧室中的火花塞取消，仅依靠预燃烧室喷射出的火焰完成主燃烧室点火。但是在使用情况更为复杂的民用车上，为主燃烧室配备一个单独的火花塞还是很有必要的，例如前不久玛莎拉蒂推出的3.0T V6双涡轮增压发动机，就是在预燃室的侧面布置了一个主燃烧室火花塞和喷油嘴，在不适合稀薄燃烧的工况下发动机由这套系统独立工作，维持正常运转。

这项技术的难点在于喷油器设计、燃油混合物和ECU控制等，这些硬件的设计都对燃烧效果至关重要。尽管目前所有的F1车队都已经使用湍流喷射点火这项技术，但是每个车队的引擎动力还是有着比较大的差距，这些差距基本来自上述原因。之前法拉利的动力单元通过提前向预燃室内注入过量燃料，通过加压喷射的方式“骗”过FIA燃油流量限制，从而实现大马力输出，但这个违规的做法很快便被红牛车队与梅赛德斯AMG车队举报，该动力单元也被FIA进行限制。

湍流喷射点火装置还可以通过改变预点火室和主室之间的燃料比，可以改变性能以提供更好的续航能力或更多的动力。在FIA限制双火花塞设计之后，如果想要对引擎动力进行深入调校，车队一般都会从预燃室与主燃烧室之间的燃料配比中想办法，从而实现不同功率的动力输出，例如在梅赛德斯AMG赛车上电控系统会预留出一个“排位赛”模式，该模式下ECU会完全不顾燃料消耗，尽可能在燃油限制条件下开启最大喷油量，让发动机实现最大动力输出。周日正赛时，发动机则会有所保留，尽可能让ERS系统去弥补动力损失，完成长距离比赛。

车叔总结

目前F1赛车的动力单元有四大供应商，分别是法拉利、梅赛德斯、雷诺和本田，综合动力输出基本在800匹马力以上，能做到这么大马力离不开ERS系统的帮助。在赛车低转速工况下，涡轮增压器正是由ERS系统提供的电力驱动，从而避免巨大的涡轮迟滞现象。那么ERS系统是什么？它与民用车上的电动涡轮、轻混技术有什么共同之处？之后的文章中车叔会详细讲解，敬请期待。