从茶壶到奖杯 为赛车而生雷诺发动机蜕变史

　　【太平洋汽车网 技术频道】2014年F1赛车将迎来新纪元，在长达三年的研究设计、生产调试之后，雷诺在2014 F1比赛推出一套涡轮增压发动机+电力辅助动力系统。发动机为1.6L V6涡轮增压，电机辅助则由两个电机共同协作。时隔25年，雷诺F1引擎再度引入涡轮增压形式，它能否延续昔日的辉煌?

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● 2014雷诺F1动力系统介绍

　　1)雷诺F1发动机

　　和13年F1赛车那款V8引擎不同，14年雷诺F1引擎将从原来2.4L排量降至1.6L，进气方式由自然进气改为单涡轮进气，发动机由八气缸改为六气缸，至于缸径、行程等也发生了相应变化，喷射方式由多点喷射改为缸内直喷，发动机极限转速由18000转/分钟降至15000转/分钟，电机在原来的制动能量回收电机基础上增加了一个发动机热量回收电机，且制动能量回收电机极限转速由原来的38000转/分钟增加至50000转/分钟。

　　据官方介绍，尽管V6发动机排量比V8发动机要小，不过由于涡轮增压技术的引入，其动力输出反而要比后者强，并且发动机重量也更轻，大概只有100公斤，多种因素使得V6发动机油耗比V8降低30%。更强动力、更低油耗，这都是为了满足F1新赛制要求改良的结果。雷诺官方把这套动力系统命名为"Energy F1"，目的是和当前量产车型Clio保持一致性。

　　2)雷诺F1电动机

　　搭载在2014雷诺F1动力系统身上有两款电动机——MGU-H以及MGU-K。MGU(Motor Generator Unit)可以充当电动机和发电机两种角色。MGU作为电动机时能把电能转化成机械能，当作为发电机时把机械能转化为电能。

　　MGU-H中H是Heat(热能)的缩写，MGU-H安装在涡轮增压器和涡轮轴相连接，涡轮起作用的时候，MGU-H会把部分涡轮旋转的机械能转化为电能，转化的电能能够直接供MGU-K电机使用，也可以储存到蓄电池当中以满足后续的使用要求，这时候MGU-H充当发电机作用。此外，MGU-H电机还能够通过把存储的电能转化为机械能控制涡轮的转速——降低旋转过快的涡轮以防过热、加快涡轮旋转速度消除涡轮迟滞现象，这时候MGU-H充当电动机作用。

　　MGU-K中K是Kinetic(运动)的缩写，MGU-K安装在发动机侧围和曲轴相连，同样能够实现电能和机械能的相互转化。车辆在减速过程当中，MGU-K充当发电机把旋转曲轴的机械能转化成为电能，同时，由于发动机在拖拽的条件下快速降速，分担了一部分制动系统的压力，使得刹车皮散热更快。车辆处于启动和加速工况时，MGU-K则充当电动机，让发动机的启动更快速，加速更给力。

　　和2013款雷诺F1动力系统上的MGU-K电机相比较，新版本的MGU-K电机输出功率是旧版本的一倍(120kW对比60kW)。整体上看，MGU-K和MGU-H配合时候使用能够有效提高发动机的燃油效率，消除涡轮迟滞以及快速传递动力。

● 雷诺F1引擎蜕变史

　　自1977年，雷诺就已经为F1赛车研发制造发动机，尽管这个时间节点和法拉利相比晚了有27年，不过后生可畏却是永恒不变的真理。期间主要经历了三个阶段的沉浮史，分别是1977至1986年间V6涡轮增压版本、1989至2005年间V10自然进气版本以及2006至2013年间V8自然进气版本，我们上一篇幅所介绍的2014款V6涡轮增压版本则被列为雷诺F1发动机的第四代版本。

　　1)“黄茶壶”初出茅庐

　　和法拉利相比，顺风顺水这个词可不是雷诺征战F1赛的真实写照，头几年的探索对刚入门的雷诺来说可谓是困难重重。作为先驱，雷诺于1977年大胆引进涡轮增压发动机用作F1比赛。尽管涡轮增压发动机在以后无论是比赛还是民用上都可视为一只大螃蟹，可对当时的参赛厂商来说，它无疑是一只无人敢触及的大蜘蛛。要老练地驾驭这只大蜘蛛，对当时的雷诺来说可不是那么简单。

　　1977年的F1比赛对雷诺可以说是灾难性的，由于对涡轮增压发动机的使用考虑欠周全，当年雷诺征战用车在比赛过程中由于涡轮工作过热频频发生冒烟现象，也正是因为这个原因这辆车才有了“the Yellow Teapot”(黄茶壶)的绰号，看上去就像茶壶沸腾时候的样子。

　　对外人来说，“黄茶壶”这个称号可能只是人们茶余饭后的谈资，不过对于雷诺设计团队，这确是一次难能可贵了解自己设计弱点和可改进点的机会。团队分析得出的结论是，雷诺涡轮增压发动机要想超越普通自然进气发动机，可从以下几点进行改进：消除涡轮迟滞带来的发动机几秒钟的间歇、改善发动机散热机制，以及平衡发动机动力提升和稳定性保持两者之间的矛盾等。

　　消除涡轮增压发动机涡轮迟滞现象是在1979年摩纳哥GP赛桑雷诺推出双涡轮发动机得以改进的。在对散热系统的升级上主要是对空气进入涡轮增压器之前对空气进行冷却这一工序的改进，也就是我们现在很常看到的中冷器，当时雷诺发动机中冷器采用水冷和气冷混合的冷却方式。

　　经过两年时间也就是1979年雷诺在F1法国大奖赛上面推出的搭载了V6涡轮增压引擎的RS10赛车一举夺魁，当年那些嘲笑“黄茶壶”的看官们这时才亲身体会到涡轮增压发动机背后压抑的动力，雷诺由此引领了F1赛车从自然进气时代全面跨入涡轮增压时代的变革。直到1983年，在F1赛场上要是拿不出一辆像样的涡轮增压发动机赛车，是很难赢得比赛的。

　　从1977到1986，雷诺F1涡轮增压时代的辉煌延续了F1比赛共十个赛季。1.5L V6涡轮增压发动机成功挑战3.0L V12自然进气发动机的光荣史诗被载入F1赛车史。在1983年之前，雷诺都是以参赛选手的身份参加F1比赛，直到1983年雷诺才以发动机供应商的身份退居幕后，为在赛场上逐鹿的选手们像莲花赛车、红牛车队等提供心脏。

　　雷诺官方发言人Dudot表示，自1983年，雷诺每年都要推出一款全新改款发动机，包括像涡轮、中冷器、增压器控制装置、喷嘴等重要部件的升级换代等。

　　2)昔日“黄茶壶”自然进气依旧精彩

　　直到1987年F1官方认为涡轮增压赛车对于比赛来说过于粗暴，决定普及3.5L自然进气发动机，上行下效，1987年至1989年三年间，涡轮增压发动机时代逐渐淡出F1赛车舞台，自然进气时代得以回归。

　　由于在引领涡轮增压变革的时候积累了大量的经验，即便回归到自然进气时代，雷诺依然做得得心应手。1989年Williams F1车队就凭借雷诺V10 自然进气发动机首战告捷。在接下来1992年和1997年的F1比赛当中，Williams F1车队和Benetton车队凭借这款V10发动机分别夺得当年比赛的冠军。直至2005年，雷诺V10自然进气发动机经过多次改款，成为F1赛车史上最具盛名、最成功的发动机之一。

　　2006年雷诺再次推出全新F1比赛专用V8自然进气发动机，雷诺引擎蜕变史迎来了它的第三纪元，全新引擎的引入宣告法拉利舒马赫一枝独秀时代的结束，也造就了赛场上像红牛车队般的新宠儿。

　　3)时隔25年“黄茶壶”归来

　　2014年F1比赛，雷诺携手涡轮增压发动机重新踏上征程，相比1977年的V6发动机，也算是向经典致敬了。传承是根本，创新则融会贯通于整个艺术作品当中，经过20多年的沉淀，雷诺在发动机设计造诣上已颇为娴熟。

　　全新雷诺F1涡轮增压V6发动机在多处进行了改善，涡轮尺寸变得更小，缸内直喷技术的引入也是的饶有效率提高了40%。此外，凸轮轴采用DLC涂层处理、活塞环PVD处理等细节都最大限度保证了燃油效率的高效输出。

　　耗时大概三年的时间，这款V6发动机在今年三月份正式踏上F1比赛征程。2011年7月工程师从单缸开始，陆续进入设计、制造、组装和测试等环节，整个过程耗时9个月，鉴于单缸和六缸的结构相当，单缸通过测试后六缸进入制造环节，同时，MGU-K和MGU-H两个电机也进入了设计环节，直到2013年中旬，以上部件才完全通过了测试。

　　总结：截止4月20号，F1赛车上海站成功落幕，2014年度F1比赛已经完成了四场，接下来第五场比赛将会在西班牙加泰罗尼亚赛道举行，届时正赛圈数将达66圈之多，到目前为止，梅赛德斯车队以154高分荣登车队积分榜首，搭载了雷诺Energy F1动力系统的红牛车队则以57分位居榜眼，差距还是相当大的，不过赛场上风云骤变，究竟谁能够笑到最后，我们拭目以待!

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