2014年注定是不平凡的一年，F1赛车将换用全新规格的动力系统。其中最引人注目的便是之前采用的2.4L V8自然进气发动机将全面更新为1.6L V6涡轮增压发动机。这是F1赛车历史上的又一次重大变革，也标志着涡轮增压技术重回F1赛场。本文将详细解析一下2014年F1赛车的新发动机以及改进的能量回收系统。

  2014年，F1赛车上的整套动力系统较以往增加了约50kg的质量。质量的增加主要是ERS系统在2014年归入动力系统中，且在动能回收单元（MGU-K）的基础上增加了热能回收单元（MGU-H）。

  2014年将采用1.6L V6涡轮增压发动机取代2.4L V8自然进气发动机。新款发动机的动力被限制在475Kw（通过限制燃油流速不允许超出100kg/h），加上ERS系统（KERS系统进化版，后面我们会详细的介绍）提供的120KW的功率补偿，系统输出总功率接近600Kw，与老款V8动力总成持平。扭矩输出上，新款发动机当目标功率为475kW时，扭矩输出可达375Nm左右，加上ERS系统的200Nm扭矩，峰值扭矩接近600Nm，几乎比不带KERS的老款动力总成翻了一番。

  小排量V6发动机在F1赛车历史上也曾被运用过，那是将近30年前的事情了。那时候舒马赫还没晋身F1赛事。1986年，也是采用1.5L V6T发动机的最后一年。当年的世界冠军是法国人阿兰普罗斯特（Alain Prost）。这位被尊称为“教授”的F1车手以总积分两分的优势赢得了1986年F1赛事的总冠军。

  新款的V6发动机与过去的V8发动机相比缸径更小、行程更长，同样采用了90度夹角的设计。通过计算可知，新款的V6发动机的活塞平均速度是有所提高的。这导致活塞和气缸将面临更严酷的工作环境。

  对于涡轮，F1技术规定只可以使用一个涡轮，最高转速不允许超出125000转；不得采用可变涡轮叶片技术VTG。对于涡轮迟滞，由于规则的限制不能通过采用大小双涡轮的方法来解决，而需要另辟蹊径。但对于单涡轮双涡管技术，F1技术则是允许的。

  ERS系统作为KERS系统的进化版，增加了能够回收热能的电机。动能电机和热能电机共同组成了ERS动能回收系统。和KERS（2009-2013年）相比，ERS系统的动能电机由60kW增加到120kW，新增的热能电机能达到90kW的功率。

  由于ERS系统的输出功率倍增，储能单元每圈的释放时间由原来的6.6秒增加到33.3秒。相应的能量存储也提高到4MJ，为原来的十倍。

  前面简要讲述了一下新老动力系统的变化。这里系统说说动力系统的构成与新的ERS系统的细节。

  2014年的F1动力系统被称作是PowerUnit。动力系统包括以下部分：内燃机(ICE)，涡轮增压器(TC)，动能电机单元(MGU-K)，热能电机单元(MGU-H)，储能单元(ES)和控制单元(CE)。新的ERS系统包括动能电机单元、热能电机单元、储能单元和控制单元。其中热能电机单元是新增部件。我们将重点讲解这四部分的结构。

  动能电机单元(MGU-K)采用的是电动机/发电机装置，把制动的动能回收到储能电池中去，在需要时再次释放开来。在2014赛季，FIA允许使用功率更大的电机，从原来的60kW提高到了120kW，翻了一倍。能量存储总量达到4MJ，是老系统的10倍。由于存储能量的增加，ERS单圈释放时间从去年的6.6秒，延长到33.3秒。由于发电机的功率增大导致制动能量回收效果增强，为保持制动的稳定性，FIA允许使用后轮电子制动控制系统。

  热能电机单元(MGU-H)是一个与涡轮同轴转动的电动机/发电机。正常的情况下，这个发电机被涡轮带动回收废气中的热能，把热能转化为电能存储到电池中。除此以外，热能电机单元还可以反向控制涡轮的转速（加速/减速），实现排气泄压阀（wastegate）的功能和减低涡轮迟滞（Turbo-Lag）现象。

  F1技术规定热能电机和涡轮之间也一定要采用固定齿比的机械连接，转速不能超过涡轮的转速125000转。关于热能电机功率，FIA未做任何规定。但是按照Magneti Marelli的数据，大约在90kw左右。

  民用汽油发动机的热效率在30%左右，70%作为热损耗而浪费了。热能回收对于提高发动机热效率，提升燃油使用率绝对是一个相当的好而且行之有效的措施。

  储能单元(ES)是用于存储回收能量的电池。FIA要求其质量在20-25kg之间。除此以外，FIA还要求电池一定得安装在油箱下方。由于动能电机的功率输出翻了一番，而且ERS释放时间也延长至33.3秒，所以对储能电池的单位体积内的包含的能量和放电功率的要求更高了。控制单元(CE)主要负责控制动能电机单元(MGU-K)和热能电机单元(MGU-H)，并管理这两个单元与储能单元(ES)三者之间的能量转换。

  在2014赛季，赛车的燃油使用量被严格限制了。FIA规定2014赛季的F1赛车的油箱必须为100L（2014赛季油箱为160L）。从2010年开始，F1比赛中就禁止在比赛中对车辆加油。缩小的油箱对赛车能效是一个严峻的考验。除此以外，新的技术规范还规定了发动机的燃油消耗率不允许超出100kg/h。这两项规定对于平均比赛时间为1.5小时的F1比赛来说已经是相当严苛了。对于像新加坡站这种需要跑2小时的比赛来说，油料控制和管理变得极为重要。

  2014赛季F1赛车的新动力系统对变速箱和轮胎带来了新的挑战。2013赛季的7速变速箱升级为2014赛季的8速变速箱，更多的档位自然能更好地发挥新动力系统的性能，但也增加了驾驶员的操控难度。

  新的V6涡轮增压发动机功率不变，但是扭矩输出比老款V8翻了一番。更大的扭矩将极大考验轮胎的抓地力极限。由于F1赛事不允许车辆搭载循迹控制（TC）系统，这就使得驾驶员必须利用精准的油门控制去避免赛车起步、出弯时的打滑了。

  在2014赛季的季前试车前并不进行集体测试，因而倍耐力对新赛车的实际特性参数可以说是一片空白，这对于新赛季的轮胎研发并不是一个好消息。在赛季初段，轮胎的因素将是比赛致胜的一个相当大的悬念。

  总结：2014赛季的F1赛车规格的变化，其实是朝着一个增效减排的方向发展的。通俗地说，就是“又要马儿跑，又要马儿不吃草”。新动力总成的稳定性、轮胎与新赛车的匹配、燃油使用量的限制、燃油使用策略都是悬念，这也是2014赛季F1赛事引人入胜的地方。2014年PCauto技术频道将跟进F1技术变化，为大家带来更精彩的F1赛车技术解析。