最昂貴的賽車運動！F1動力科技大觀～材料篇 - 一級方程式賽車 Formula One

AutoNet 汽車日報
記者：Vincent

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Renault F1 Engine解剖圖


F1引擎採用較複雜的V8結構，但是重量僅約95kg，輕量化程度驚人，但是引擎結構卻非常
紮實，足以成為車體剛性結構的一部份，F1引擎究竟採用哪些材質打造？事實上不能靠單
一材質達成，其中包含鋁、鈦、鋼等主要材料，並且大量使用合金技術，局部搭配碳纖維
輔助。


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活塞：鋁合金 / 連桿：鈦合金 / 曲軸：合金鋼+鎢鋼


之前已揭露F1採用鈦合金氣門與凸輪軸的技術，以及氣壓式氣門系統的應用，達到
18000rpm的驚人水準，目前尚無其他引擎擁有此高科技加持，但是18000rpm並非F1引擎的
專利！讀者或許會驚呼：還有什麼引擎能這麼囂張？答案是Go Kart小型賽車的二行程引
擎。因為沒有氣門結構，所以能飆到「二萬轉」！不過此類引擎將成為極小眾的特殊設計
，因為FIA已禁止二行程引擎出現在各大國際賽事，市售新車包含摩托車，也不再使用不
環保的二行程動力。從材質方面來看，價格約台幣十萬元的Go Kart引擎，已能逼近
20000rpm的境界，因此F1的引擎本體或活塞結構上，並沒有太大的玄機，但是牽扯到輕量
化問題，許多問題又浮上台面！

F1引擎本體採用鋁合金打造，除了輕量化考量外，散熱也是一項重要因素，基於這兩大要
素，儘管F1的轉速極高、壓縮比極大，理論上鑄鐵才符合耐用需求，但是面臨輕量化與散
熱問題都無法過關！為了強化汽缸壁的耐用度，高強度的缸套設計依然存在，彌補鋁合金
材質的不足。

活塞採用鋁合金打造，為何不用鋼或鈦合金？前者重量過高，後者因加工困難，不適合用
於活塞鍛造，因此活塞部分似乎沒有讓讀者感到驚奇，但是看到F1賽車的活塞造型後，應
該不難想像輕量化設計有多麼徹底！

連桿採用鈦合金打造，因為在高速運轉時，活塞與連桿是兩項來回飛快奔馳的零件，必須
符合「極輕」的要件才能達到18000rpm的境界，但是鋁合金的強度不足，無法擔任「銜接
活塞與曲軸」的重責大任，因此採用鈦合金材質。

曲軸採用合金鋼打造，並經過硬化處理，局部採用高硬度與高質量的鎢鋼，利於強度表現
與配重均衡。基本上曲軸要承受「八汽缸間的動力拉扯」，必須承受極大的應力，不能使
用鋁合金等輕金屬打造。至於引擎周邊部分，如進氣系統或汽缸頭蓋，則是大量使用碳纖
維材質，此外引擎與車體間也有結構桿等強化剛性，同樣使用碳纖維材質打造，此外傳動
軸也應用了碳纖維管，因此在動力系統方面，碳纖維亦有舉足輕重的地位。


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引擎本體採用鋁合金打造，兼具輕量化與高散熱性功效。






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