未来F1赛车引擎规则与公路车关系更紧密

  未来引擎制式意味着F1会有巨大的改变，这也会使大奖赛的技术更贴近公路车。

  距F1备受赞誉的1600cc(复合)涡轮增压环境友好型动力元件最终面世只剩下一年了，在特别困难而具有争议的酝酿期之后发生了很多幕后的事情。法拉利，梅赛德斯和雷诺在争夺杆位，而Craig Pollock的PURE运营公司计算了对F1严苛的商业现状误判所造成的成本。

  虽然考斯沃斯仍然表示乐观，但截至到写稿的时候，他们还没有敲定2013年的计划，更别说收到任何新项目的批准了。因此，尽管F1希望这家北安普敦郡公司能留在2014年的赛场上，但似乎越来越不可能在场上出现三种以上不同的引擎供应商相互替换了——平均每个供应商与三个车队合作，虽然雷诺说可以服务六支车队——除非FIA主席让托德提议让韩国和大众集团来提供服务。

  根据消息，三支承诺服务的引擎商都已经开始对单缸和多缸原型的基准测试了，而供应商和技术伙伴们都已经在埋头啃书开发技术来尽可能利用规则。规则允许压缩机和电动涡轮增压器同时存在，高压力（500－工作压力）直接燃油喷射系统和受限的燃料流。因为这项运动包含了ERS（能量回收系统）——为了符合不再要求（仅）以动能形式回收的规则，K被去掉了。

  在蒙扎周末，Magneti-Marelli邀请了本专栏对2014年的组件做一个独家预览，其中的大部分虽然还处于样板阶段，但很快将获得签字同意。因此厂家展示了它的500巴的燃油泵，直接喷射器（目前来说，意大利公司希望包下整个围场的喷射器供应）以及复合涡轮增压器，带有叶轮驱动发电机而不是压缩机。

  为了补充2014年技术性能三部曲——覆盖的未来引擎, 电控单元监管 以及动力回收系统/电子元件, 本专栏访问了Cara Tredget博士, 法拉利的壳牌技术经理, 在开发燃料、油料和其它液体时去适应引入的动力单元。

  在布里斯托尔大学获得化学的本科和硕士学位后，Tredget在进入壳牌前还得到了牛津的无机化学博士学位，开始时是专注于航空燃料(‘不是很偏航空，主要是喷气燃料的活儿’)，润滑油和液压油的产品开发。在加入法拉利的F1项目之前她还和壳牌的技术战略小组一起工作了六个月, 她领导了那个小组两年。

  虽然起初她的航空研究和F1没什么交集 – ‘除了配制燃料和油料的基本原则都一样之外' – 但现在却更趋于相同。"有了涡轮就变得有趣了，有了涡轮增压器，（涡轮润滑油之间的）交集更多了。因为需要用到涡轮润滑油。" 她说。

  正如她所说的，两者都同样是‘高风险环境'，但最大的不同在于开发和推出产品的速度。"我们开发一个新的[航空]涡轮发动机油料大概需要十年，大型的飞机引擎按设计可以使用很多年。"

  "你会看到工作了25年的发动机。因为它们很贵，你希望它们寿命能长点。所以当你有了新的引擎技术时，你仍然还会有很多使用很老的引擎技术的机队。同时你又很想每个客户机队用同一油料，所以你开发的油料必须前后兼容。"

  "从技术上说这是个很有趣的领域。这些（有交集的）领域中有一个是在我们的发动机油料中所使用的合成基流体，它们也被普遍使用在涡轮发动机油料中，因为它们有非常良好的性能。"

  在新规则下，最关键的问题在于车队需要用五台(2014年)或者四台(2015年起)引擎跑完整个赛季（25场比赛？），所以可靠性，虽然不像在航空领域那样涉及生死，却仍然是最重要的，特别是还要考虑到F1的高规格以及全世界对新引擎的关注。

  从研发时间上来讲，她的部门通常大约在燃料和油料上各花35％的时间，这个平衡分散在许许多多不同的项目上，包括发动机／变速器冷却液和液压系统。

  "但是," 她补充, "目前可能花更多的时间在燃料和发动机油料上，因为我们既要照顾现在的引擎又要兼顾2014年的引擎。这甚至花了更多时间，显然这是一个非常非常大的需要关注的领域。"

  开发从2012年早些时候就开始了，六个月后壳牌给出了第一个产品。"对我们来说这显然是个很大的改变, 是十年来最大的改变之一, 我们需要做就是将那些我们最关注的领域设置优先级。那些围绕着发动机油料和燃料的领域。从燃料方面来说，最希望解决的问题是燃料对辛烷值更敏感了，因此爆震和超级爆震变得更为重要了。

  "从润滑油的角度来看这和涡轮增压器有关。以往通常情况下你能在涡轮中得到非常高的温度，我认为我们首先要问答的基本问题是如果我们能使用为现在在用的引擎所配制的机油的话，那它是否也能用在新引擎上呢？

  "飞机的涡轮发动机机油，" Tredget接着说道, "它们通常是纯基流体并且没有大量的聚合物，而我们现在的发动机机油很大一部分是粘稠的改良剂，它赋予流体粘度特性并能保护轴承之类的东西。"

  "你显然会担心，如果涡轮增压器中有一个热点可能引起挥发，那就会遇到聚合物的问题。这也正是我们主要担心的：是否能只使用一种发动机机油，或者尝试是否能分离润滑系统。因为我们开始和法拉利及其合作伙伴一起对此进行评估。

  对于涡轮发电机应该被安装在叶轮的‘热’侧还是‘冷’侧有很多讨论，但Tredget精明地没有透露法拉利采用的解决方案。(参见我们的Magneti-Marelli特辑 以及将发电机装在‘热’侧的样机)

  "至于究竟将会是什么样的设计," 她说, "我真的不能再透露更多了。但我能说的是，目前我们得到的结果还是很积极的，看起来无论采用哪种设置我们都不至于被迫尝试分离润滑系统。"

  她还预计压缩机和符合涡轮增压器对润滑的要求相差不大，因为它们的工作温度"基本相同。这实在不是现在我们最担心的地方。"

  Tredget的前任Lisa Lilley是F1燃料工作组中非常活跃的成员，而Tredget保持了这个传统，确保F1燃料仍将与公路相关。

  "由于[部分规则]还未最终确定，我们预计燃料规则完全不会改变。仔细想想，现行的燃料规则大体上符合EN228欧洲汽油规格，还有一些变化 – 允许技术转让，禁止疯狂古怪的燃料。2014年的引擎基本上使引擎技术更贴近商业。我认为这使你在为两种引擎配制燃料的时候会拥有更多自由度。"

  规则在某些方面还没有确定下来，这会给开发带来怎样的影响呢？

  "我认为目前我们已经能着手做不少工作了，我们没有否定其它方向而说‘我们要深入研究这一方面’。所以对我们来说不是什么大问题。但显然那部分，不能说是‘灰色地带’，但仍然没有被完全定义的那部分，诸如燃料流量计方面以及其它类似的方面，哪个会由单一供应商提供，如何运作，会带来很大影响。对此我们还一无所知。"

  2014年的动能回收系统 － 就像现在的系统一样通过制动来获得能量 － 却能带来每圈八倍于现在的输出。这意味着什么呢？

  "这将对[系统/电池的]冷却影响很大，" Tredget 坦承, "而我认为我们接下去会关注的问题是我们能否通过改进冷却系统来减重。目前我们使用的不是水冷却系统而用的是电绝缘流体。"

  但这种不导电的液体冷却性能比不上水 － 即使如此它与其它备选液体相比比重还是要高 － 所以我们面临的挑战就是开发能平衡安全和冷却效率的流体。

  "有一些很古怪的、具有未来感的流体，氟化流体以及一些类似具有令人关注的属性的流体，我认为这里的挑战就是不断尝试，获得足够的量看看是否可用，也看看是不是有其它兼容属性。"

  他们不仅是合成的，而且空间群数量在0.6／0.7左右。它们在密封条件下可能具有易燃性和侵蚀性，因此在这一点上就需要挑灯夜战很久。

  由于客户引擎供应是F1格局的重要组成部分，法拉利将继续为自己车队之外的其它车队服务。壳牌会参与这样的客户项目么？

  "通常是这么干的，你把这些法拉利的工程师借调过去为客户车队工作。我们其实并不与[客户]车队直接接触。"

  虽然2014年的规则改变并没有特别影响到变速器，出于需要也会有所不同，但这方面的工作比较轻松。

  "是的，变速器有它自己独立的系统。我们的焦点是、并仍旧是：在这样早期的设计阶段，保证不限制法拉利在工程方面的可能性。我们保证他们能按照他们觉得最好的方式来设计引擎，也不会被润滑或燃油系统限制。因为你肯定不希望过早锁定你的设计参数。"

  然后这个‘炼金术士’转到台前：“总的来说这非常令人振奋 － 所有这些工程师很长一段时间来都用着这个只有细微改变的固定设计；而我们现在能够真正创造些新的东西了。能在最开始的阶段就参与进来令我们很兴奋。”

  "而且它其实(与日常使用)很相关，因为技术是相通的，很多基础燃烧的东西也是相通的，这对我们很有帮助；比如涡轮增压引擎的运行方式以及它们所遇到的燃烧这方面的问题。"

  这正是促使FIA引进这种先进的引擎方程式的原因：F1能够并且应该像过去一样，在公路车开发方面起到重要作用。