随着量产车从大排量转向小排量，F1比赛也慢慢将排量降了下来，从曾经的V12，V10，再到V8，如今则是1.6T的涡轮增压V6发动机，对于这样的排量，在没有电机辅助的情况下，如何迸发出850马力左右的功率，甚至排位赛突破1000马力，F1运用了哪些黑科技？下面我们从技术角度来详细分析。

规则限制内的技术探索

F1被称为方程式赛车，也就是在规则之内打造赛车，其发动机也有严格的规定，整个发动机很小，一场比赛只能加110kg的汽油，在全油门下需要跑2小时以上，因此在油耗方面也不能太高，否则无法完成比赛。

在发动机的排量方面，规定为1.6L，也就是所有车队的发动机排量一致，气缸夹角为60度，缸径为80 毫米、冲程为53毫米，采用大缸径短冲程的设计，可以让发动机达到更高的转速，在这些数据规定下，工程师绞尽脑汁，压榨每一滴汽油的能量，如果比对手多1马力，意味着更快的加速和更高的车速。

提高热效率，超过50%的热效率

发动机动力的秘密在于其热效率。简而言之，热效率是工作能量与浪费能量的百分比，如何减少热量的损失，减少摩擦的损失，让更多能量用于做功，是工程师开发的重点，F1发动机的热效率能够达到50%。考虑到街车的热效率在30%-40%之间，这个数据令人印象深刻，一些混动专用发动机的热效率可以提高到44%左右，但这类发动机将水泵和空调压缩机等部件用电机驱动，减少内燃机的负担，与F1不同。

F1的发动机有几项技术来提高热效率，首先就是压缩比，F1规则规定发动机的冲程不能超过 53 毫米，这意味着活塞只有两英寸左右的移动空间。大多数车辆的压缩比在8:1到13:1 之间，而F1发动机的压缩比高达 18:1，这使得活塞可以移动更远的距离，在每个燃烧阶段获得更多的动力。

实现50%热效率的另一个主要因素是空燃比。当启动发动机时，需要更浓的燃油和空气混合物，而正常驾驶时混动比例会降低，但在踩油门时，由于引入了更多空气，节气门开口变大，因此需要更多燃料。平均而言，发动机的空燃比为 14.7:1，也就是14.7份的空气，需要1份汽油。然而，F1 发动机能够以30:1的比例运行，这意味着30份空气与1份燃料混合，带来一种稀薄的混合物。

这种设计被称为稀薄燃烧，但稀薄的混合物意味着点火并不容易，F1专门设计了一个预燃烧室，也就是每个气缸有2个燃烧室，主气缸上方是一个较小的气缸，喷油器将初始混合物喷在小气缸内，点火后再进入主气缸，通过预燃烧设计，让燃油更均匀地分布在气缸内，充分燃烧，每一滴油可以发挥更大的能量。

当在街上驾驶普通车辆时，燃油/空气平衡通常会处于富油状态，燃油通常不能充分利用，与稀薄燃烧的效率无法相提并论，但另一方面，F1赛车需要使用更高标号的汽油，同时无需符合碳排放规定，在排放方面又有更高的自由度，当然也无需颗粒捕捉器等影响动力部件。

高增压高转速，15000rpm

F1发动机的涡轮增压值比普通家用车更高，以+2bar的增压运行，而家用车的涡轮增压数值大多数为+0.5bar到+1bar，因为这会给发动机缸体带来很大的压力，F1的缸内采用特殊材料制成，包括曲轴、连杆等均采用航空级的钛合金，以应对压力，当然成本更高，过高的压力也会影响发动机的寿命，家用车需要考虑耐久度和后期的保养成本。

其次，发动机的转速是普通车的2倍以上，F1发动机以10000转/分以上的转速运行，高转速达到15000转/分，而普通家用车的转速在4000-6000转/分，F1采用短行程的活塞设计，满足高转速运行的需求，简单来说，发动机旋转得更快，因此每个气缸点火更频繁，同样的时间内，燃烧更多的燃料和空气，当然也释放更多的能量，产生更大的马力。

但这两种设计会严重影响发动机的寿命，比如赛车都需要定期翻修发动机，1-2场比赛就需要大修，而一台发动机的寿命也只有数千公里，这在家用车上无法使用，在AMG ONE超跑上，奔驰使用了F1技术的发动机，经过改进，降低转速，发动机的寿命可以增加到5万公里。

选车侦探观点：F1发动机没有排放和噪音限制，设计上更为自由，也不用考虑发动机的维护成本和使用寿命，可以尽量压榨动力，通过高压缩比、稀薄燃烧、预燃室、高转速和高涡轮增压值等，让1.6T发动机爆发出800-1000马力的功率，但在家用车上难以实现。大家觉得F1发动机怎么样？欢迎讨论。