主宰戰場或任人宰割！F1動力科技大觀～高壓縮比

da-vinci

目前炙手可熱的市售車引擎科技，不外乎缸內直噴系統+渦輪增壓器+雙離合器自動手排系統，VW、FORD等集團更是箇中翹楚，旗下車款將上述科技普及化的比率愈來愈高，然而以上科技還不夠「炫耀」，BMW集團不但具備上述科技，並將旗下1.6～2.0升四缸引擎再植入雙渦流增壓器、連續可變汽門揚程科技、進排氣雙可變汽門正時等更豐富的科技，複雜程度令人嘆為觀止，相信許多讀者會做以下猜測：這些科技都源自F1賽車。但事實並非如此，F1賽車不但沒有任何進氣增壓裝置，也不能使用缸內直噴技術，亦沒有可變汽門揚程系統，因為F1引擎工作轉速都在萬轉以上，不需要可變汽門機構兼顧低轉速的扭力需求。

然而F1引擎與目前市售車的缸內直噴自然進氣引擎有一個共通點，那就是高壓縮比。目前市售車缸內直噴NA引擎壓縮比最高境界為12.5：1，目前F1的V8引擎壓縮比約為13.0：1，或許有讀者認為：F1引擎也不過如此啊！此數據看似不高，但深入分析，一具沒有缸內直噴技術的NA引擎，壓縮比約為10.0：1，僅有少數性能化引擎，如M-BENZ的AMG引擎與BMW昔日M-Power自然進氣引擎，將壓縮比提高到11.7：1～12.0：1，因此F1引擎能達到13.0：1已經很高了。

但是F1引擎沒有缸內直噴科技輔助，為何能達到13.0：1的境界而不會產生爆震嗎？主要原因有三點：

1.F1引擎的燃燒室直徑很小，造型容易設計成半圓形，非一般引擎的扁平形狀燃燒室，具有優異的抗爆震功效。此設計並非F1賽車的專利，事實上二輪界許多市售仿賽車，引擎壓縮比也都在12.0：1以上。

2.F1賽車所使用的燃料，並非一般市售車所使用的98汽油，成分相近但配方略有不同，對抗爆震有正面助益，但影響有限，主要還是靠引擎結構設計與調校。

上一篇談到F1引擎沒有缸內直噴科技輔助，採用13.0：1高壓縮比卻不會產生爆震的兩項原因，除了使用燃料略微不同外，燃燒室設計趨近半球型，具備優異的抗爆震功效，以下說明極重要的第三點設計。 F1引擎都在高轉速狀態運作，根據內燃機的設計理論，引擎轉速一旦超過萬轉，爆震發生機率反而會下降！一般人可能很難體會這種現象，在此用一個較容易理解的方式說明：在超高轉速下，因點火間隔非常短，爆震的威力，並不會對火星塞正常點火構成干擾。換句話說，爆震是在不恰當的位置與時機發生不正常的自燃，但是爆發威力有限，且在高轉速時，爆震發生時機和火星塞點火時刻秒差太短，所以對整個燃燒室的爆發力並沒有太大影響。 此現象不只存在於F1賽車，房車賽也是如此，目前房車賽所使用的自然進氣引擎，轉速幾乎都可達到萬轉以上，壓縮比設定都在12.0：1以上，但是這些賽車引擎並不能在中、低轉速使用，仍會有爆震問題，扭力輸出很差，必須配合密齒比變速箱，在比賽過程時時將轉速拉高至7000rpm以上，才能夠發揮最佳性能，轉速一旦掉下來，引擎運轉就會產生爆震大幅減損動力輸出，因此一輛賽車要拿下好成績，除了與賽車手的技術有關之外，事實上與賽道奔馳速度、變速箱齒比配置同樣是息息相關。 事實上F1引擎的壓縮比調校，曾經高達17.0：1，與柴油引擎相當！感覺上這麼高的壓縮比，馬力輸出應該很大，但實際表現只有在馬力測試機上的數據很漂亮，加速反應並不理想，原因在於「引擎轉速攀升趨緩」！為何會有此現象？因為超高壓縮比會帶來極大的氣體壓縮阻力，影響程度遠高於摩擦阻力，因此在高壓縮比狀態，在固定轉速下的馬力輸出值通常都很漂亮，但是要將引擎轉速向上提升就不是這麼容易，感覺上就是「卡卡」的！此點與柴油引擎不好拉轉速的道理相似，因此目前F1引擎的13.0：1壓縮比，當然是經過多次測試，考量轉速攀升與最大功率輸出的一個均衡點，超高壓縮比並不實際！

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夸张啊，