F1自从2022年引入可持续燃料后,每个引擎供应商都必须对内燃机做大幅修改,那么与以往采用化石燃料的内燃机相比,这些修改都包括哪些内容呢?
无论是E10也好,还是在2026年开始使用的E100也罢,字母E后面的数字代表了燃料中酒精的成分,10表示燃料中酒精的比例为10%,而100则代表100%的酒精含量。乙醇的分子结构意味着单位体积燃料产生的焦耳要比化石燃料低,酒精含量越高,单位体积的能量密度就越低,同时乙醇的蒸发特性意味着它在进气、压缩以及燃烧的初始阶段的处理更加复杂。
由于引入了更高的乙醇含量,引擎工程师必须对以下几个领域进行调整:
首先是压缩比,相对于化石燃料,乙醇自带的高挥发性却可以提高燃烧效率,而且乙醇的含量越高,燃烧效率就越高。
此外,因为乙醇分子中含有氧原子,一定程度上它可以降低内燃机对于外部摄入氧气的依赖,也更有助于燃料的完全燃烧。但引擎工程师必须对引擎进气系统进行大量重新设计和优化,不但可以缩小引擎进气口的截面积,而且还可以减小中冷器的体积。
当2014年相关能源机构对可持续燃料进行研究时发现,在注入添加剂后,单位体积的可持续燃料所产生的能量要明显高于化石燃料,这恰好弥补了乙醇在能量密度方面的缺陷,并且燃料供应商还发现在提高可持续燃料能量密度方面具有更广阔的前景。
并且引擎工程师还发现通过优化火花塞的点火时间和点火位置,还可以进一步压榨可持续燃料的燃烧效率。梅赛德斯引擎部门负责人托马斯哈维尔表示,“当空气与燃料在燃烧室中混合时,10%的乙醇会显著影响油气混合物的压力和温度,与化石燃料相比,乙醇燃料的能量密度虽然更低,这意味功率的降低。但它同时也带来了一些好处,例如它自身的挥发性导致燃烧室并不需要很高的压力,这显然对引擎寿命和可靠性有好处。
可以想象在不久的将来,随着各大燃油供应商对可持续燃料的化学成本进行进一步优化后,酒精燃料本身的缺点将被缩小,而它本身所带来的优势将被进一步放大,这同样也是2026赛季各大车队竞争的主要领域之一。