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赛车技术进步:汽车工程手册(德国版)

时间:2023-08-19 理论教育 版权反馈
【摘要】:在1912年,标致赛车采用了双顶置凸轮轴和每缸4气门技术改善了发动机的换气过程。与发动机工作容积相同的自然吸气式发动机相比,由于进气空气的预先增压使可燃混合气增加而提高功率,如1922年的奔驰28/95、1923年的Fafnir发动机,它们都是著名的梅赛德斯-奔驰的Blower-Bentley和SSK车型的发动机。早在1919年就认识到,除了发动机功率外,车身的造型对赛车的最高速度有重大影响。1955年成为F1方程式赛车的标准配备。

赛车技术进步:汽车工程手册(德国版)

为提高汽车运动可达到的最高速度并保护驾驶人和观众的安全性,采用的众多创新和开发技术已达到批量生产赛车的成熟程度。下面就开发赛车部件的一些重要里程碑予以说明。

发动机方面,在已经进行的努力中,通过像增大发动机气缸工作容积、提高压缩比等常规措施提高发动机功率,通常会增加发动机和汽车重量。采用这样措施的开发方式总是受到限制,所以必须寻找提高发动机功率的其他措施。在1912年,标致赛车采用了双顶凸轮轴和每缸4气门技术改善了发动机的换气过程。1924年作为第一个汽车生产厂家的Delage通过气门的强制控制防止气门颤动,从而可较大地提升发动机转速。

为驱动凸轮轴,使用了可以提高扭转刚度的顶置凸轮轴驱动轴。尽管这是复杂、昂贵的方案,在20世纪20年代用于各种赛车运动的发动机上,如1921年的奔驰6/18、1922年的蓝旗亚和1927年的阿尔法发动机上。在摩托车制造中稍后也被Norton和Ducati使用。

在20世纪20年代早期,赛车发动机上首次使用压气机。与发动机工作容积相同的自然吸气式发动机相比,由于进气空气的预先增压使可燃混合气增加而提高功率,如1922年的奔驰28/95、1923年的Fafnir发动机,它们都是著名的梅赛德斯-奔驰的Blower-Bentley和SSK车型的发动机。以后则采用早在1895年就发明的废气涡轮增压器增压。但在赛车运动中,直到20世纪60年代末才使用。除在宝马的旅游车上使用外,还在保时捷917一级方程式赛车上使用。在20世纪80年代,采用废气涡轮增压的一级方程式赛车发动机功率已超过800kW,直至禁止以这种方式提高功率的比赛规则。大众公司的机械螺旋轴增压器也就是G增压器占有特殊地位,它用于锦标赛和世界拉力冠军赛(锦标赛)的赛车上。

发动机所有部件的材料方面的不断进步和与其他措施的结合可提高发动机最高转速。为改善点火安全性,早先就开发了双点火系统。这方面的例子是从Grickwood时代至1931年的本特利(Bentley)豪华汽车。在那些年代,对变速器不断提出高要求,变速器必须不断地与发动机功率匹配。自20世纪70年代以来越来越多使用顺序变速器。

驱动赛车运动的赛车开始只限于后轮驱动,以后也采用前轮驱动。

马特拉、莲花和麦凯伦车队在1969第一次进行了全轮驱动试验,但这个试验并没有成功。直到1981年奥迪的Audi Quattro赛车表现出全轮驱动的优点,特别是在弯道行驶时允许有较高的车速。(www.xing528.com)

早在1919年就认识到,除了发动机功率外,车身的造型对赛车的最高速度有重大影响。首先人们试图通过设计流线型的赛车后部达到最高速度。这方面的例子是1921年的Rampler“滴状赛车”。还认识到车身的造型和重量分配以及重心高度对赛车的最高速度和弯道行驶速度有重大影响,在1923年采用鱼雷状车身。将发动机布置在赛车中间(即中置发动机)是赛车技术发展的又一个里程碑。

为使燃料箱的重量进一步移向赛车重心并固定在赛车侧面,这种思考成为1969年以后的赛车的典型结构型式。赛车后部的稳定翼可以产生下沉力,改善后轮的附着力,从而达到赛车的高加速度和高弯道行驶速度。同样,自1969年以来设计师在前轮悬架到后部稳定翼附加采用所谓的“流线车头(Bugflossen)”,以产生附加的下沉力。使用这种导风翼经常会损坏并导致在赛车中突然改变行驶性能,所以对它的使用作了规定。

减小空气阻力的试验促使在1969年使用窄轮胎。长期以来,轮胎决定了赛车的行驶能力。由于悉心研究和开发,特别是轮胎材料成分方面,轮胎的高速强度不断提高。轮胎的另一项改进是在1971年提出并且之后确定的无花纹轮胎,即大家熟悉的光面轮胎(Slicks)。它可极大改进在干燥路面高速行驶时的道路附着系统稳定性,并能显著提高弯道行驶速度[4]

随着发动机功率和最高车速的增加,要不断匹配和优化制动器。在1921年Duesenberg首次使用液压制动器。1955年成为F1方程式赛车的标准配备。1954年由ATE首次将液压制动助力器用在梅赛德斯-奔驰银箭赛车上。在20世纪50年代,在赛车运动中第一次使用盘式制动器。由于盘式制动系统的不断开发,目前已采用高功率的碳纤维制动盘。

不只是发动机功率,空气动力学的造型和轮胎也决定赛车的竞争能力,还有赛车的重量、在前后桥上的重量分配以及赛车重心位置也决定赛车竞争能力。从那时起尝试通过使用如铝、镁、GFK、CFK、钛等较轻材料不断减轻赛车重量。1931年,在梅赛德斯-奔驰赛车上减少多余材料的试验使SSK的承载件减轻,而在这些零件上留下不少凹坑、沟槽,甚至还铣削制动鼓。这样可显著地减轻重量,并获得“超级运动型特轻(SSKL—Super Sport Kurz Leicht)赛车”美名。同样,在20世纪30年代,由于梅赛德斯的赛车少许超重,干脆去掉赛车上涂的漆,以致露出银色的铝车体,这就是“银箭”的由来。

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