民用車的動力性能一般由缸數(shù)、排量以及渦輪增壓決定，比如奧拓1.4L，豐田2.0L，寶馬3.0T，奔馳的V8T上，一眼就能看出強弱。而另外一個普遍認(rèn)知就是排量越大、動力越強。那么F1的動力系統(tǒng)排量多大？擁有多少馬力呢？
明降暗升的F1發(fā)動機
從1950年的第一屆世界一級方程式大獎賽到目前為止，F(xiàn)1已經(jīng)走過了75個年頭，隨著規(guī)則不斷改變，發(fā)動機規(guī)格也不斷變化。
比如2000年前后，F(xiàn)IA限制引擎排氣量為3000ml（3.0L），發(fā)動機缸體數(shù)量為12缸及以下（2000年后限制氣缸數(shù)為10缸），到了2006年，進一步限制排氣量為2.4L，氣缸數(shù)量為8缸，并逐漸將發(fā)動機轉(zhuǎn)速限制到1.8萬轉(zhuǎn)。
目前的規(guī)則從2014年開始實行，新的動力裝置法規(guī)要求，發(fā)動機僅允許使用四沖程活塞式發(fā)動機，排量為1.6L，氣缸數(shù)6缸，六個氣缸容量必須相同，呈90度“V”型排列，最大缸徑為80毫米±0.1毫米、最小氣門桿直徑為5毫米、最大直噴噴油器壓力為500bar，僅限單個渦輪增壓器，渦輪增壓器必須與曲軸軸線平行布置，火花塞每次點火能量不超過120mJ等。同時，新規(guī)還增加了動能回收（MGU-K）和熱能回收（MGU-H）兩大系統(tǒng)，因此F1的發(fā)動機也不單單是發(fā)動機了，準(zhǔn)確的叫法稱為動力單元（Power Unit）。
F1動力單元一路走來，氣缸數(shù)量不斷減少，排量逐漸走低，但在新技術(shù)的幫助下，動力單元的熱效率更高，那么現(xiàn)在的F1動力單元能爆發(fā)多大的功率呢？
排量不大，馬力近千
在聊馬力之前，先簡單說下轉(zhuǎn)速和扭矩的概念。扭矩指通過旋轉(zhuǎn)的曲軸輸出的力矩，即力矩＝力×力臂（直線），量化單位為N·m（牛米），不過扭矩只是做功一次產(chǎn)生的力量，用在汽車上那就是一次性可以推動車輛移動多少米，或者以多快的速度移動的概念。
發(fā)動機的轉(zhuǎn)速指曲軸每一分鐘的轉(zhuǎn)速次數(shù)，與牛米相乘，即得出功率。也就是，功率=扭矩×轉(zhuǎn)速。那么，單獨提升扭矩/轉(zhuǎn)速，都能起到提升功率的目的。舉一個不正確的例子但方便大家理解，假設(shè)曲軸每轉(zhuǎn)一圈，出力1kg，發(fā)動機每分鐘出力5000次（轉(zhuǎn)），則每分鐘功率即為5000kg，即得出，扭矩越大轉(zhuǎn)速越高，單位時間內(nèi)輸出的能量越大，車速則越快、加速也會越快。
為了對比F1的動力單元動力，我們可以用幾個民用車2.0T發(fā)動機作為參照。
大眾EA888 evo5，200千瓦，400牛米；
寶馬B48，190kW，400牛米；
通用LXH，174kW，350牛米；
奔馳M254，190kW，400牛米。
上面的幾臺具有代表性的2.0T發(fā)動機基本代表了民用車的主流水準(zhǔn)，然而F1（某款機型）的1.6T功率直接飆到了570kW，扭矩也達(dá)到了385牛米，和民用2.0T發(fā)動機相比，在排量更低的情況下，功率差值居然達(dá)到了近3倍。究其原因，主要還是F1的發(fā)動機更極致的設(shè)計和效率導(dǎo)向造成的。提高發(fā)動機效率的主要技術(shù)如下：
快速燃燒
?高翻滾口以增加湍流能量
?高燃油壓力以增加霧化
?噴油器噴霧調(diào)整以實現(xiàn)氣缸內(nèi)均勻的空氣燃料混合物
?活塞頂形狀調(diào)整（凹槽和碗深度）
提高耐爆震性（降低氣缸內(nèi)的壓縮端溫度）
?降低進氣阻力（分支和端口形狀）
?優(yōu)化閥門正時
?通過可變感應(yīng)系統(tǒng)（VIS）進行負(fù)壓調(diào)整
提高燃燒效率
?稀薄燃燒控制以提高效率
?減少燃料附著力以減少因未燃燒燃料而造成的損失（優(yōu)化噴油器噴霧）
?改善掃氣（氣門正時）
燃料開發(fā)
?更高的熱值
?提高耐爆震性（燃料特性變化和添加劑）
控制優(yōu)化
?氣缸壓力傳感器（CPS）控制爆震
?排氣壓力控制（使用MGU-H）
以噴油壓力為例，2014年的F1新規(guī)，燃油壓力就已經(jīng)來到500bar，而民用發(fā)動機，此前大多僅為250bar和350bar，2024年底發(fā)布的第五代EA888的噴射壓力才來到了500bar。當(dāng)然，車輛工程是系統(tǒng)性的，單靠噴射壓力不能大幅提升發(fā)動機功率和效率，主要在于轉(zhuǎn)速、壓縮比、渦輪以及新增的混動單元。
在V10那個年代，F(xiàn)1的發(fā)動機轉(zhuǎn)速可達(dá)2萬轉(zhuǎn)，即便是目前引入了流量限制（100kg/h@10500rpm），最高轉(zhuǎn)速也達(dá)到了1.5萬轉(zhuǎn)。作為參照，民用車的2.0T發(fā)動機斷油轉(zhuǎn)速多在6000轉(zhuǎn)/min。要達(dá)到這個轉(zhuǎn)速，F(xiàn)1發(fā)動機的設(shè)計、工藝和材料就和民用車?yán)_了極大的差距。高轉(zhuǎn)速的需求，導(dǎo)致發(fā)動機偏向短沖程的設(shè)計，活塞行程足夠短，才能讓發(fā)動機達(dá)到更高的轉(zhuǎn)速，同時較短的活塞行程也讓轉(zhuǎn)速響應(yīng)更快。
上萬的轉(zhuǎn)速，導(dǎo)致了活塞承受的壓力和G值遠(yuǎn)非民用車可比，而活塞自重成為一個關(guān)鍵因素，F(xiàn)1活塞每秒改變方向超過300次，每一克都會產(chǎn)生重大影響，這就使得F1發(fā)動機活塞更輕也更精致以減輕重量。目前民用車的活塞重量大概是500g左右，多采用鋁合金制造，而F1的活塞僅200g上下，并且還要承受更大的轉(zhuǎn)速和壓力。
FIA還規(guī)定了活塞的制造材料必須為：AMS 6487, 15cdv6, 42CrMo4, X38CrMoV5-3。此外，F(xiàn)1活塞的公差極小，這導(dǎo)致F1發(fā)動機不能被冷啟動，發(fā)動需要充分預(yù)熱后才能工作，因此工程師需要在啟動發(fā)動機之前將冷卻液和機油加熱至少數(shù)十分鐘。據(jù)說F1的活塞每個造價都在5萬英鎊左右，折合人民幣近50萬元。
轉(zhuǎn)速上去了，發(fā)動機也依然需要足夠的扭矩才能讓賽車在幾秒內(nèi)完成提速，極速達(dá)到300+。平均有效壓力，是指單位氣缸容積內(nèi)所做的有效功，用來衡量發(fā)動機做功能力。以本田為例，NSX 可產(chǎn)生389kW 的功率和600Nm的扭矩，制動平均有效壓力（BMEP）為21.6bar。而1.6升V6單渦輪增壓F1發(fā)動機的氣缸壓力幾乎是NSX的兩倍。
為了達(dá)到這個壓力，需要讓燃燒更快，更均勻。F1采用預(yù)燃室點火技術(shù)，每個氣缸內(nèi)擁有2個燃燒室，點火所需的空氣燃料混合物通過噴射孔口噴射到每個氣缸的預(yù)室中，然后被點燃，隨后火焰從預(yù)燃室向燃燒室中心傳播，實現(xiàn)瞬時燃燒。這個技術(shù)實現(xiàn)了比PCI更快的燃燒，也使得壓縮比和比熱比顯著提高，從而顯著提高了發(fā)動機輸出。
當(dāng)然，還有一方面導(dǎo)致F1發(fā)動機的功率如此強悍，那就是使用壽命的考量。和民用車幾十萬公里的使用壽命相比，F(xiàn)IA規(guī)定，每個賽季每個車手使用不超過4套動力單元，也就是說，F(xiàn)1的發(fā)動機預(yù)期壽命大概是不到1萬公里，只要扛過比賽就算達(dá)到預(yù)期，這也使得工程師可以不用考慮使用時間，從而最大程度壓榨發(fā)動機的性能，這也是F1 PU如此強悍的原因之一。上面介紹的只是F1發(fā)動機技術(shù)的冰山一角，要實現(xiàn)超強的性能，離不開各種先進技術(shù)的開發(fā)和運用。（朋月）