[F1] 规则变动精彩可期,2014年F1赛季预览 (1)

虽然身在台湾的F1车迷们,正忙碌于準备农曆春节,不过远在欧洲的各F1车队,一刻也闲不下来,纷纷在圣诞假期过后就马上投入新赛季的测试工作,以期能够在于Jerez赛道举办的第一次冬季集测中,尽可能地蒐集一切对新赛车有用的情报。这次集测对各车队重要性,可能比过去几年都还重要。原因是什幺?最大的主因就是新赛季多项规则为赛车带来的变革,而本篇即先针对引起赛坛各界热烈讨论的全新动力系统来作介绍。

[F1] 规则变动精彩可期,2014年F1赛季预览 (1)即将到来的2014年F1赛季有着许多规则变动,其中1.6 V6涡轮增压引擎搭配ERS动能回收系统组成的全新动力系统,是各大媒体与全球车迷热烈讨论的话题,赶在2014年第一次集测之前,U-CAR也先带来全新动力系统的相关介绍。
2014年的F1赛车的动力系统目前被统称为Power Unit,当中除了1.6升V6传统内燃机引擎之外,还搭配了新的ERS动能回收系统 (Energy Recovery System),而ERS系统又是由利用涡轮增压器转动发电的MGU-H (Motor Generator Unit- Heat) 、将煞车动能转换成电能回收的MGU-K (Motor Generator Unit – Kinetic) 、储存回收电力的ES (Energy Store) ,以及控制模组等几大单元所构成,而结合上述所有单元之后,整组Power Unit重量约为145公斤。

[F1] 规则变动精彩可期,2014年F1赛季预览 (1)2014年的F1赛车的动力系统目前被统称为Power Unit,当中除了1.6升V6传统内燃机引擎之外,还搭配了新的ERS动能回收系统,ERS系统当中又包含了MGU-K、MGU-H与ES等几大单元。
1.6涡轮增压V6引擎规範

首先在内燃机引擎部份,在FIA公布的2014 F1技术规则当中,针对内燃机引擎规範更加严格,其中引擎排气量必须为1,600c.c (+0/-10cc) 、6个汽缸排气量必须等值,且每缸缸径与冲程必须为80mm和53mm (2013年无冲程限制) ,每汽缸必须为4汽门设计 (2进气、2排气) ,引擎夹角则限定在90度,最高转速则从2013年V8引擎的18,000转,再度下修至15,000转,燃油缸内直喷系统喷油压力必须为500bar。

在涡轮增压器方面,规定不得使用可变几何涡轮增压设计,且安装位置也有明确规範,目前部份厂商将涡轮增压器设计在引擎后方,排气歧管则围绕着引擎本体,从旁与其连接,如果以Renault Energy F1引擎来看,1.6 V6涡轮增压引擎约可提供600匹最大马力,另外,负责传送动力的变速系统,则从2013年的7前速变更为8前速变速系统。

[F1] 规则变动精彩可期,2014年F1赛季预览 (1)2014 F1技术规则当中,针对内燃机引擎规範更加严格,针对每缸排气量、缸径、冲程、排气管位置、涡轮增压器位置等都有明确的规範。
除了上述之外,因应涡轮增压引擎带来额外的热能,估计中央冷却器面积将较2013年赛季来的大,因此赛车将需要更大的散热吊舱设计。不仅如此,2014年赛季针对排气管设计也有新的规定,排气尾管将从原本的双出改为单出,且排气尾管位置必须被抬高、以让排出的废气直接尾翼下端吹出,如此规定是为了避免类似2013年Red Bull车队将废气吹向后轴、提供后轮额外下压力以提升弯道稳定性的设计。

[F1] 规则变动精彩可期,2014年F1赛季预览 (1)2014年F1赛车针对排气管有新个规範,规定中要求所有赛车排气尾管必须从以往的两侧双出改为中置单出,排气尾管位置必须被抬高、以让排出的废气直接尾翼下端吹出,如此规定是为了避免类似2013年Red Bull车队将废气吹向后轴、提供后轮额外下压力以及升弯道稳定性的设计。

ERS动能回收系统

至于新的ERS动能回收系统,当中由MGU-H、MGU-K、ES和控制单元等组成,比较特别的是,相较于2013年的KERS系统,2014年系统中多了MGU-H单元。简单来说,MGU-H就是一组与涡轮增压器相连的发电系统,当引擎运转时,废气排向涡轮促使叶片转动,转动的叶片除了可以提升进气效率之外,也可让MGU-H发电,而MGU-H产生的电力可以储存在ES当中,又或是直接传送到MGU-K来提供额外动力,另外,MGU-H亦可视车辆进气需求量来调整涡轮增压叶片转动速度,例如当出弯準备加速时,MGU-H预先加速涡轮增压器之转动、以消弭涡轮迟滞现像。

[F1] 规则变动精彩可期,2014年F1赛季预览 (1)新的ERS动能回收系统,当中包含MGU-H、MGU-K以及ES和控制单元等所组成,当中的控制模组则是可根据不同情况对动力进行最有效的分配与控管,其能源流向示意图可参阅下方放大图解。
至于MGU-K简单来说就是将煞车动能化为电力、或是将额外储存的电力化为动能输出的一大媒介,主要作用基本上与2013年的KERS系统相同,当赛车在减速的时候,它就化身为发电机来将煞车动能转换成电储存至ES当中,如果需要额外动力加速时,MGU-K便可使用ES当中或是MGU-H产生的电力化为动能,提供引擎额外的加速动力,最多可额外提供160匹马力,较2013年约80匹马力增长两倍之多,且一圈使用ERS系统的时间达到33秒之久。

[F1] 规则变动精彩可期,2014年F1赛季预览 (1)MGU-H、MGU-K和ES能够透过控制模组的指令,事情况调整回收动力的使用,由于这套系统相当精密複杂,因此系统是否能有效发挥、稳定性是否足够,估计将是左右2014年赛车性能表现的关键之ㄧ。
除了上述之外,整套ERS系统另一大特点就是MGU-H、MGU-K以及ES三大单元,透过控制模组而能够相互密集双向合作,以让任何电力或是动力能够做最有效的利用,例如当赛车在减速时,MGU-K产生的电力能够储存在ES当中,又或是将电能经过控制模组传送至涡轮增压器,让涡轮增压器加速以将降低出弯大脚油门时可能出现的涡轮迟滞现象。

每场比赛油耗限制100公升

不管动力系统多幺强大或是多幺複杂,回到原点,赛车上的任何动力都需要使用到燃油压榨出来,而为了限制每辆赛车的性能表现,2014年赛季亦针对油耗量有所限制,规定每辆车油箱容量必须为100公升 (2013年油箱约为160公升) ,由于2010年开始F1就开始禁止车辆在比赛中加油,也就是说每场比赛最多只能用100公升的油量,对于能源使用效率的控管势必得更加精準,另外,新的技术规则中,还规定一辆赛车最大供油流量不得超过100kg/h,简单来说,就是假如动力系统随时保持100%输出的话,那幺在1个小时之后就会将所搭载的100公升燃油耗尽,通常一场F1比赛过程约为1.5个小时,新加坡站甚至逼近2个小时,所以如何妥善调配动力输出功率或是油料控制,将更加重要。

[F1] 规则变动精彩可期,2014年F1赛季预览 (1)   
车体设计同步变更,Force India抢先公布首张厂图

除了聚焦动力系统变更,2014年赛车造型设计也将因应新的规则,而会与2013年赛车造型有的明显差异。首先在新的规则当中为了安全考量与减少赛车对空力套件的仰赖性,前鼻翼最大宽度将从原本的1,800mm缩窄至1,650mm,同时座舱前半部距地高度一口气向下调整100mm,由原本的625mm降至525mm,如此一来将连带使得鼻翼更贴近地面,鼻尖离地最高位置则限制在185mm,视觉上估计将会与2010年之后的高鼻翼设计有显着差异,甚至还可能会比2009年赛车鼻翼更加贴地。

[F1] 规则变动精彩可期,2014年F1赛季预览 (1)座舱前半部距地高度一口气向下调整100mm,由原本的625mm降至525mm,而鼻尖离地最高位置则限制在185mm,视觉上估计将与2010年之后的高鼻翼设计有显着差异,甚至鼻翼还会比图中2009年赛车还要贴地。此外,原本宽大前翼也将由1,800mm缩窄至1,650mm。
除了上述之外,2014年赛季也规定车载摄影机必须要位于鼻翼两侧,会有如此限制是预防设计师直接让车载摄影机成为车身空力套件的一部分。而在赛车侧边部份,最明显的差异将是因应新的涡轮增压引擎而加大的散热吊舱;车尾方面,重要的变动除了排气尾管改为中置单出之外,尾翼底部将不允许多余的空力辅助翼片,以限制车尾下压力,不过允许垂直支柱用来做为上方尾翼的支撑辅助,另外,尾翼最上端与底端距离将由220mm缩减至200mm。而F1官方网站中发表了简短的动画介绍影片,让车迷能够在短时间内掌握2014年赛车的各主要变化。

[F1] 规则变动精彩可期,2014年F1赛季预览 (1)Force India于欧洲时间无预警地发表2014年新赛车VJM07的首张厂图,就侧面厂照来看,没有出现稍早各界媒体预测极端造型,不过其余车队是否会有令人意想不到设计,令人拭目以待。
相信看到这,许多车迷已对各家车队的全新战车有着无限想像,不过就在日前,Force India车队毫无预警地在媒体网站上,率先公布第一张2014年赛季的新赛车厂图,就侧面厂照来看,没有出现稍早各界媒体预测极端造型,不过其余车队是否会有令人意想不到设计,随着距离1月28日首次集测的日子越来越近,各家车队的新赛车也将陆续曝光,届时U-CAR将持续带来报导。