【加里·安德森专栏】从油箱构造分析红牛燃油系统问题

关于巴林站红牛赛车退赛一事，车队的声明说: “上周末两辆赛车都遭遇了燃油压力不足的问题，两辆车都装有足量的燃油，但油路出现真空使得油泵无法抽取燃油，并将其输送到发动机中。”

那究竟是什么导致了这种情况的发生，为什么红牛在比赛前没有意识到这一潜在的问题？

要理解燃油泵真空的问题，首先我们需要更详细地了解一下F1赛车的燃油系统是如何工作的。

F1赛车的燃油系统

燃油系统的构造相当简单，实际上与现代公路车非常相似。在赛车中部有一个大油箱，将燃油添加至此，底部有一个开口，为高压油泵提供燃料，这样就可以在压力下向发动机的喷油器提供燃料，所以这样的设计构造再简单不过了。

但F1赛车燃油系统中，还会在油箱每个角落，安装一些小的收集器。当赛车刹车或加速，左转或右转时，这些约一公升的收集器就会填满燃油，然后小型低压泵将把燃料泵入另一个收集器，这个收集器一般非常大，容量大约会在两升左右。

在大收集器的顶部会有一个小孔，当油泵将燃料注入收集器时，会将空气排出，或者设计的时候会在这个地方安装一个小的减压阀，当收集器受到低压泵注入的压力时，减压阀就会吹掉压差。

防止真空的原理（压力作用）

安装小型减压阀在我看来是最佳设计思路，因为它在高压泵的供油管路上施加了少量压力，提高了燃料的沸点，从而减小了高压泵需要全流量时油箱出现气穴作用（cavitation：指在固体内部形成空腔）的风险。

要把燃料从油箱里排出，需要让空气进入油箱，最简易的思路是在燃料箱口设计一个小阀门，让空气进入，以阻止高压泵在油箱中产生真空。

一种方法是让油箱处在较小的压力下，设计一个简单的进气箱，或者在赛车的高压区域施加足够的压力，就可消除真空现象，同时还需要设计一个单向阀，以防燃油溢出，但这并不难实现。

红牛的问题（油温升高—压力泵效果减弱—形成真空—无法用油）

燃油温度越高，出现空腔的风险就越高。因为当燃料温度升高时，燃油会发生过热和汽化，从而阻止高压泵达到喷油器所需的压力。

因此在比赛接近尾声时，燃料变少，散热效果减弱，显然红牛赛车的收集器压力系统无法在最佳状态下工作。

其他因素也可能会导致这种情况的发生，但是考虑到红牛曾经说过是因为出现真空，阻碍了油泵吸取燃料，那么这个问题看起来确实是由于燃油气穴作用所导致的，所以这就产生了所谓的“汽锁”，是由少量剩余燃料的高温引起的，最有可能的是，这是由于新的E10燃料确实比上一代燃料更容易变热。

最大的问题是为什么红牛没有预料到这个问题？很可能是因为在季前测试的最后一天，车队带来了一款全新的车身结构，打乱了车队的测试计划，使红牛没有完成一个完整的正赛模拟。

红牛车队表示已经解决了这个问题，一种可能的方法是携带一些额外的燃料，但这可能因超重受罚，每10公斤的燃料将会带来0.3s的单圈损失，所以如果赛车在一开始就多带10公斤的燃油，那么赛车就会在整个比赛中平均多消耗5公斤的燃油，单圈圈速会带来0.15s的差异，因此在像巴林这样长达57圈的比赛中，与理想的燃油水平相比，这将会多消耗8.5s的时间。