一級方程式賽車引擎

一級方程式賽車引擎，自2014年混合動力時代起亦稱為一級方程式動力單元。自1947年創立以來，一級方程式採用過多樣化的引擎規則。限制引擎排量的規則自第一次世界大戰後定期應用於大獎賽賽車。引擎規則的劃分是按時代推進的。

## 特徵

當前一級方程式採用1.6升四衝程渦輪增壓90°V6雙頂置凸輪軸（DOHC）活塞引擎。該規格於2014年啟用，並在隨後賽季持續發展。自2023賽季起，一級方程式引擎的技術規格——包括控制軟體及向車隊收取的每台引擎上限價格1500萬歐元——均凍結至2025年底，屆時全新2026規格正式生效。

### 高轉速

一級方程式引擎的歷史始終是對更高功率的追求，而F1引擎產生的巨大功率源於極高的轉速運行——2004至2005賽季期間最高突破20,000 rpm。理論上，若燃燒（熱）效率與能量損失保持不變，引擎轉速翻倍即可產生雙倍功率。因此，高轉速引擎只要能比競爭對手輸出更多功率，無論燃油消耗多大、廢熱產生多少，都能贏得比賽。然而，隨著特種材料與高速製造工藝的成本飆升，且此類技術進步幾乎不可能應用於量產車輛（因其效率極低），FIA於2007年將最高轉速限制在19,000轉/分，2009年進一步降至18,000轉/分，2014至2021賽季則限定為15,000轉/分。

儘管如此，F1引擎的高轉速運行與尺寸相近的公路車引擎形成鮮明對比——後者通常運行於6000rpm以下。

### 長連杆

高速旋轉產生了由活塞引擎固有引擎平衡導致的振動問題。托尼·魯德在1961至1962年研發的英國賽車發動機 1.5升P56 V8引擎（紅線轉速11,000rpm）中發現，採用遠超需求長度的長連杆是降低二階振動、實現高轉速的關鍵。考文垂頂點FWMW Mk.III引擎在Mk.II同款缸體基礎上採用更長的連杆，於1963年驗證了這一理念。

此後，理論證明改變二階不平衡/振動水平的並非連杆長度本身，而是衝程與連杆中心距之比（連杆比）。二階不平衡的產生原因在於：活塞在上半曲軸旋轉衝程中的平均速度高於下半衝程（引擎/氣缸直立布置時），這是由於連杆傾斜角導致活塞在上止點前/後90°時的位置低於衝程中點。以平衡軸系統抵消二階不平衡是一種常見誤解，因為平衡軸通常不會在曲軸旋轉的上、下半衝程中以不同速度運轉。

其他車隊逐漸掌握了長連杆的奧秘，但這一概念長期未應用於量產汽車，因為對於量產引擎較低的轉速範圍而言，其在重量與空間利用方面被認為效率極低。高轉速摩托車引擎及高端跑車製造商自1980年代起開始採用這一概念。2.0升沃爾沃B5204五缸引擎是少數例外之一，為適應其「模塊化」生產理念（與2.3升B5234共用同款缸體），該引擎採用了長連杆設計。2005年10月，大發汽車在其1.5升3SZ-VE引擎中運用了長連杆，該引擎配備偏置曲軸、四汽門及可變汽門正時，且衝程極長。

### 汽門彈簧

直至1980年代中期，一級方程式引擎受限於傳統金屬汽門彈簧，最高轉速僅約12,000轉/分。更高轉速下關閉汽門所需的彈簧剛度急劇增加，導致驅動凸輪軸開啟汽門的功率需求大幅上升，最終幾乎抵消了轉速提升帶來的功率增益。1986年雷諾引入氣動汽門彈簧取代金屬彈簧，其固有漸增剛度（漸進式剛度）特性使其在大汽門升程時具備極高彈簧剛度，而在小汽門升程時幾乎不增加驅動功率需求，從而顯著降低整體功率損失。自1990年代起，所有一級方程式引擎製造商均採用加壓空氣驅動的氣動汽門彈簧。

### 活塞速度

除氣動汽門彈簧外，一級方程式引擎的高轉速輸出還得益於冶金學與設計技術的進步，使更輕的活塞與連杆能夠承受實現如此高速所需的加速度。設計改進亦允許採用更窄的連杆大端及更窄的主軸承，從而在減少軸承損傷性熱量積聚的同時實現更高轉速。每個衝程中，活塞從近似靜止加速至接近平均速度的兩倍（約40米/秒），再減速至零。此過程在四個衝程中各發生一次：進氣（下行）、壓縮（上行）、做功（點火-下行）、排氣（上行）。最大活塞加速度出現在上止點（TDC），約為95,000米/秒²，相當於標準重力加速度的約9,700倍（9,700 G）。

為降低活塞/連杆的最大加速度，一級方程式賽車採用短衝程、多缸布局，使給定排量下的平均活塞速度得以降低。氣缸數量於BRM V16、考文垂頂點FWMW及BRM P75達到十六缸的峰值，1972年限至十二缸，2000年限至十缸，2006年限至八缸，2014年則限至六缸。這些規則變更使高轉速設計更為困難且效率降低。在此限制下要實現高引擎轉速，必須採用短衝程以防止災難性失效——通常源於承受極大應力的連杆。短衝程意味著需要相對較大的缸徑來達到給定排量，這導致燃燒效率下降，主要由於火焰前鋒傳播需跨越更長距離（相對於容積），而日益扁平的圓盤形燃燒室（直徑更大、高度更小）嚴重偏離了以火花塞頂端為中心的理想球形。

### 效率

由於轉速提升及氣缸數量限制趨嚴，自然吸氣一級方程式引擎的效率自1967年福特-考斯沃斯DFV以來未能顯著改善，平均有效壓力長期維持在約14巴（1.4兆帕）水平。

自2014賽季起，新規引入最大燃油流速限制，在能量損失與空燃比恆定條件下限制功率輸出。儘管缸徑與衝程尺寸現由規則固定，該規定推動了動力傳動系統效率的競爭提升。由於燃油流速受限，轉速上限失去意義，故於2022年取消。目前F1引擎最高轉速約13,000 rpm，而燃燒效率已提升至約40巴制動平均有效壓力（制動平均有效壓力）甚至更高，採用稀薄快速燃燒技術實現λ>1（平均空燃比按質量計算遠比14.7:1稀薄）及極高的機械壓縮比與有效壓縮比。壓縮比是內燃機效率的首要決定因素。現行規則將機械壓縮比限制在18:1，但渦輪增壓後的有效壓縮比不受限制。本田表示，18:1的目標在2014年遠超想像，但至2023年「已開始成為真正的限制」。量產車通過進氣歧管長度調校提升有效壓縮比，但本田稱其F1引擎利用相同的諧振效應來降低進氣歧管壓力峰值，將增壓工作交由渦輪增壓器完成。此舉可改善抗爆震特性，從而實現更高增壓值。

此外，允許利用排氣壓力（MGU-H）及發動機制動（MGU-K）的能量回收系統以進一步提升效率。MGU-H為安裝於渦輪增壓器的排氣渦輪與進氣壓縮機共用軸上的電動發電機，而MGU-K則是由曲軸驅動（或驅動曲軸）且傳動比固定的電動發電機。

憑藉燃油品質提升及能量回收系統的進步，近年來F1引擎在同等燃油消耗下實現了功率增長。例如，本田2021賽季的RA621H引擎在相同的100 kg/h燃油流速下，較2015賽季的RA615H引擎最大功率提升逾100kW。

憑藉燃燒效率、機械結構、控制軟體及渦輪增壓器的巨幅提升，F1引擎相較於2014年的水平，產生的熱量和噪音均大幅降低。斯特法諾·多梅尼卡利表示，2026年新規將刻意強化排氣聲浪，以滿足車迷期待。

## 歷史

一級方程式引擎經歷了各類規則、製造商及配置的演變。縱觀其歷史，一級方程式始終處於引擎設計技術創新的最前沿。從早期自然吸氣發動機到渦輪增壓單元的引入，再到混合動力總成的應用，每個時代都不斷突破工程極限。向混合動力及可持續技術的轉型，體現了這項運動對環保責任與技術進步的雙重承諾。要深入理解這一歷史，釐清「大獎賽」、「世界錦標賽」與「一級方程式」這三個術語的區別至關重要。

汽車發明後，各類賽車活動幾乎立即興起，許多最早的有組織汽車賽事於1900年前在歐洲舉辦。法國及其他一些國家有以頒發給獲勝者的獎項名稱來命名特定比賽的傳統，正如傳統賽事常設多個項目和級別——如男子組、女子組、100米、1500米、蛙泳等。以1900年舉辦的波城-塔布-巴約訥-波城（300公里）公路賽為例，該賽事未設級別劃分，且據記錄未向獲勝者頒發獎品。獲勝者勒內·德·克尼夫駕駛一輛潘哈德（2.1升四缸發動機，與德國戈特利布·戴姆勒聯合開發的『鳳凰』發動機，約20馬力），他後來成為國際賽車委員會（CSI）委員。1901年，該賽事更名為「波城大獎賽」，在西南賽道舉行，向獲勝者頒發的獎項包括：「波城大獎賽（Grand Prix de Pau）」（650公斤及以上級別）、「冬宮大獎賽（Grand Prix du Palais d'Hiver）」（400–650公斤級別），以及「冬宮第二大獎賽（Second Grand Prix du Palais d'Hiver）」（400公斤以下級別）。該賽事意義重大，不僅因其以「大獎賽」命名獎項，更因它是首批汽車賽事之一，且包含最快級別車型，並在封閉賽道上舉行（1900年賽事為開放道路）。

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引擎排量（及是否配備增壓器）而非車身尺寸和重量，成為決定車速的主要因素，這一點日益明顯。在一系列致命事故及規則變更後，1914年法國大獎賽的大型車級別（Voiture class）於1926年起採用「帶增壓器1,500cc以下，或不帶增壓器4,500cc以下」的規則。小型車級別（Voiturette class）則被重新定義為「1,100cc以下，無增壓器」。

第一次世界大戰（1914–1918）結束後，法國以外的國家開始在採用不同規則的賽事中使用 「大獎賽（Grand Prix）」這一名稱。1922 年，國際運動委員會（Commission Sportive Internationale, CSI）由法國汽車俱樂部代表國際認可汽車俱樂部聯合會（AIACR）成立。該聯合會於1925年至1930年批准設立世界汽車錦標賽（World Manufacturers' Championship），1931 年至 1939 年設立歐洲車手錦標賽（European Drivers' Championship），並於1946年更名為國際汽車聯合會（Fédération Internationale de lAutomobile, FIA）。

1946年，國際運動委員會將一級方程式確立為首項統轄賽車級別的國際統一技術規則，1947年正式生效，其「帶增壓器1,500cc以下或不帶增壓器4,500cc以下」的排量限定沿襲了大型車規則（Voiture regulation）。在一級方程式獲得各國大致正式批准或普遍採納後，二級方程式於1947年被定義為「帶增壓器500cc以下或不帶增壓器2,000cc以下」。

多年來，一級方程式持續完善其規則架構，涵蓋範疇不僅包括動力單元，更延伸至底盤、輪胎、燃油、技術檢查、錦標賽積分、處罰機制、安全措施、成本控制、執照管理、利潤分配、排位賽與大獎賽/正賽的組織執行等方方面面。時至今日，動力單元的繁複技術規範僅是定義一級方程式賽事體系的冰山一角，就連製造商工廠的強制夏休天數亦受到嚴格規管。

### 1947–1953

該時期沿用戰前小型車（Voiturette）引擎規則，即4.5升自然吸氣或1.5升增壓發動機。而印第安納波利斯500（自1950年起為世界車手錦標賽分站）則沿用戰前大獎賽（Grand Prix）規則，即4.5升自然吸氣或3.0升增壓發動機。動力輸出範圍可達425hp，儘管據報告，1953年的BRM 15型賽車在使用1.5升增壓發動機時達到了600hp。

1952年和1953年，世界車手錦標賽按照二級方程式規則舉行，但現行一級方程式規則依然有效，這兩年間仍舉辦了多場一級方程式賽事。

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### 1954–1960

自然吸氣發動機排量縮減至2.5升，增壓賽車則限制在750cc。沒有製造商為世錦賽打造增壓發動機。印第安納波利斯500繼續沿用舊有的戰前規則。功率輸出範圍可達290hp。

### 1961–1965

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1961年，在些許爭議聲中，全新的1.5升小排量引擎規則開始主導一級方程式，恰逢所有車隊和製造商集體將賽車布局從前置引擎轉向中置引擎。儘管這些賽車最初動力不足，但到1965年，平均功率已提升近50%，單圈成績甚至超越了1960年的水平。舊的2.5升規則仍保留用於國際方程式賽車，但直到賽季休賽期在澳大利亞和紐西蘭舉辦的塔斯曼系列賽引入後，該規則才真正獲得關注；在此期間，1.5升賽車成為歐洲最快的單座賽車。功率輸出範圍在150hp至225hp之間。

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### 1966–1986

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1966年，由於跑車憑藉更大排量、更強動力的引擎在速度上超越一級方程式賽車，國際汽聯將引擎排量上限提升至3.0升自然吸氣或1.5升增壓規格。儘管部分製造商早已瞄準更大排量引擎，但過渡並不順暢；1966年實為過渡期，若干參賽者使用了BRM和考文垂頂點V8引擎的2.0升版本。1967年標準化量產的考斯沃斯DFV引擎問世，使小型製造商得以採用自主設計的底盤加入系列賽。自1960年以來，增壓裝置首次獲准使用，但直至1977年，才有一家公司真正具備資金實力和研發意願製造此類引擎——當年雷諾在銀石賽道舉辦的英國大獎賽上首次亮相其全新的高迪尼V6渦輪增壓引擎。這款引擎相較於自然吸氣的考斯沃斯DFV、法拉利及阿爾法·羅密歐引擎擁有顯著的功率優勢。

到1980年代初，雷諾已證明渦輪增壓是在一級方程式保持競爭力的必由之路，尤其在南非卡拉米和巴西英特拉格斯等高海拔賽道上。1981年，法拉利推出全新V6渦輪增壓引擎；隨後，布拉漢姆車隊所有者伯尼·埃克萊斯頓成功說服寶馬從1982年起為其車隊製造直列四缸渦輪增壓引擎。1983年，阿爾法·羅密歐推出V8渦輪增壓引擎；同年年底，本田和保時捷也各自推出V6渦輪增壓引擎（後者遵照提供資金的TAG集團之意，貼牌為TAG品牌）。整個1980年代，考斯沃斯和義大利現代引擎公司亦製造V6渦輪增壓引擎，而哈特(賽車)則自主製造了直列四缸渦輪增壓引擎。

到1985年中，所有一級方程式賽車均已採用渦輪增壓引擎。1986年，動力輸出達到前所未有的水平，所有引擎在排位賽使用無限制增壓壓力時功率均突破1000hp。這在寶馬M12/13直列四缸渦輪增壓引擎上表現尤為極端——該引擎排位賽模式下以5.5巴增壓值可輸出約1400to，但正賽規格下需降功率調校至850to。然而，這些引擎與變速箱因動力負荷過大而可靠性極差，壽命僅約四圈。正賽中，渦輪增壓器增壓值受限以確保可靠性，但引擎仍輸出850to。

1966年至1986年間，自然吸氣引擎的功率範圍介於285to之間；而渦輪增壓引擎在正賽規格下為500to，排位賽模式下則高達1400hp。基於其在印第安納波利斯的經驗，路特斯車隊於1971年進行了數次不成功的嘗試，將普惠公司的渦輪引擎安裝在配備四輪驅動的底盤上。

### 1987–1988

渦輪增壓統治時代之後，強制進氣獲准在嚴格限制下繼續使用兩個賽季（1987-1988年），直至1989年被最終禁用。國際汽聯規則將增壓壓力限至4巴（1987年排位賽），同時允許3.5升自然吸氣引擎參賽；渦輪賽車的油箱容量於1988年進一步縮減至150升，以限制正賽增壓使用。這兩個賽季仍由渦輪增壓引擎主導：1987年，本田RA167E V6助力尼爾森·皮奎特駕駛威廉士賽車贏得車手世界冠軍，車隊亦斬獲車隊冠軍；隨後1988年，TAG-保時捷P01 V6效力邁凱倫，接著本田RA168E繼續供應邁凱倫，而路特斯則使用前一年的RA166E，法拉利則以自家的033D V6應戰。

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其餘車隊中，貝納通使用福特GBA V6渦輪增壓引擎，而僅有的自然吸氣引擎——DFV衍生的福特-考斯沃斯DFZ 3.5升V8——輸出功率575hp，則搭載於泰瑞爾、羅拉車隊、AGS車隊、March Engineering和科洛尼車隊賽車。布拉漢姆BT55 中近乎水平傾斜安裝的寶馬M12/13直列四缸渦輪增壓引擎，以及以BMW M12貼牌、直立安裝於飛箭車隊和利吉爾車隊的同款引擎，在正賽規格下以3.8巴增壓值輸出900bhp，排位賽規格下更以5.5巴增壓值達到驚人的1400to。扎克斯皮德車隊正在自主製造直列四缸渦輪增壓引擎，阿爾法·羅密歐曾計劃以直列四缸引擎供應利吉爾，但初步測試後交易告吹。阿爾法·羅密歐仍以老舊的890T V8引擎通過奧塞拉車隊參賽，而米納爾迪車隊則由現代引擎V6引擎驅動。

1988年，六支車隊——邁凱倫、法拉利、蓮花、飛箭、奧塞拉和扎克斯皮德——繼續使用渦輪增壓引擎，增壓值限至2.5巴。本田V6渦輪增壓引擎RA168E在排位賽中於12,300轉/分時輸出685hp，驅動邁凱倫MP4/4賽車，助力埃爾頓·塞納和阿蘭·普羅斯特二人共贏取十六場比賽中的十五場。義大利大獎賽由格哈德·貝格爾駕駛法拉利F1/87/88C賽車獲勝，該車搭載車隊自研V6渦輪增壓引擎033E，排位賽中於12,000轉/分時輸出約720hp，正賽中於12,000轉/分時輸出620hp。本田渦輪增壓引擎亦驅動蓮花的蓮花100T賽車，飛箭繼續使用Megatron貼牌的寶馬渦輪增壓引擎，奧塞拉繼續使用阿爾法·羅密歐V8引擎（現貼牌為奧塞拉），扎克斯皮德則繼續使用其自研直列四缸渦輪增壓引擎。其餘車隊均使用自然吸氣3.5升V8引擎：貝納通使用考斯沃斯DFR，於11,000轉/分時輸出585hp；威廉士、馬爾希和利吉爾使用賈德（引擎）CV，輸出600hp；其餘車隊則使用上一年度的575hp考斯沃斯DFZ。

### 1989–1994

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1989年，渦輪增壓自一級方程式賽季起被禁用，僅保留自然吸氣3.5升規則。本田憑藉RA109E 72° V10引擎繼續占據主導地位，該引擎在邁凱倫賽車上於13,500轉/分時輸出685hp，助力普羅斯特在車手總冠軍爭奪中擊敗隊友塞納。緊隨其後的是搭載雷諾RS1的威廉士賽車，這款67° V10引擎於12,500轉/分時輸出650hp；法拉利則配備035/5 65° V12引擎，於13,000轉/分時輸出660hp。再往後，其餘車隊主要使用福特考斯沃斯DFR V8引擎，於10,750轉/分時輸出620hp，僅蓮花、布拉漢姆和尤羅布倫車隊賽車使用少量賈德CV V8引擎，另有兩個例外：搭載620hp蘭博基尼3512 80° V12引擎的羅拉賽車，以及扎克斯皮德賽車中配備560hp山葉OX88 75°V8引擎。福特開始與貝納通合作測試其新設計——75°V8 HBA1引擎。

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1990年一級方程式賽季，本田再次占據主導地位，其690hp@ 13,500轉/分的RA100E引擎驅動邁凱倫賽車，搭載車手埃爾頓·塞納和格哈德·貝格爾，領先於阿蘭·普羅斯特和奈傑爾·曼塞爾駕駛的法拉利Tipo 036賽車——該車配備680hp@ 12,750轉/分的引擎。緊隨其後的是貝納通的福特HBA4和威廉士的雷諾RS2，兩款引擎均輸出660hp@ 12,800轉/分，領先於使用福特DFR和賈德CV引擎的車群。例外情況是羅拉和蓮花賽車中的蘭博基尼3512引擎，以及萊頓豪斯車隊和布拉漢姆賽車中配備德EV 76° V8引擎——該引擎輸出640hp@ 12,500轉/分。兩位新挑戰者分別是生命車隊——其自研F35 W12引擎採用三組四缸體、夾角60° 布局；以及斯巴魯為科隆尼車隊提供的1235水平對置12缸引擎，該引擎由現代引擎公司製造。

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1991年，本田繼續在埃爾頓·塞納的邁凱倫賽車中引領一級方程式賽季，其725to@ 13,500–14,500轉/分的60° V12 RA121E引擎，略領先於搭載雷諾RS3、輸出700to@ 12,500–13,000轉/分的威廉士賽車。法拉利以Tipo 037緊隨其後，這款全新的65° V12引擎在13,800轉/分時輸出710hp，同時亦驅動米納爾迪賽車，僅領先於貝納通和喬丹汽車公司中的福特HBA4/5/6引擎。再往後，泰瑞爾使用前一年的本田RA109E引擎，賈德為達拉拉推出新款GV引擎，將前代EV留給蓮花，山葉將其660hpOX99 70° V12引擎供給布拉漢姆，蘭博基尼引擎則由摩德納車隊和利吉爾使用。伊摩工程公司推出LH10，這款680hp@ 13,000轉/分的V10引擎最終與萊頓豪斯合作演變為梅賽德斯引擎，保時捷車隊則為Footwork車隊提供了一款不甚成功的保時捷3512 V12引擎；其餘車隊均使用福特DFR引擎。

1992年，雷諾引擎開始占據主導地位，尤其是在本田於1992年底退出F1後，這一優勢愈發明顯。在1992至1994年間、即3.5升自然吸氣時代的末期，為威廉士F1車隊提供動力的3.5升雷諾V10引擎可在13,000至14,300轉/分的轉速下輸出750to。搭載雷諾引擎的賽車與威廉士車隊一同贏得了3.5升規則時代最後連續三屆世界製造商冠軍（1992-1994年）。

1994年，邁凱倫F1車隊使用的標緻車隊A4 V10引擎最初可輸出700hp@14,250轉/分。該引擎後來被進一步研發為A6版本，動力輸出更為強勁，達到了760hp@14,500轉/分。同年，為貝納通車隊和麥可·舒馬赫提供動力的福特考斯沃斯福特考斯沃斯EC / ED engine V8引擎可輸出730to@14,500轉/分。

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到1994賽季末，法拉利Tipo 043 V12引擎的輸出已達約850hp@15,800轉/分，這是迄今為止F1史上使用過的動力最強的自然吸氣V12引擎。這也是3.5升引擎規則時代動力最強的引擎，隨後該規則在1995年將排量縮減至3升。

### 1995–2005

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這一時期採用3.0升規則，動力輸出範圍（視引擎調校而定）介於600hp至1000hp之間，轉速從13,000到20,000轉/分，氣缸數涵蓋8缸至12缸。儘管引擎排量從3.5升縮減，但動力數據和轉速仍在持續攀升。雷諾在1995年至1997年間最初占據統治地位，在這一時期與威廉士和貝納通聯手贏得了該規則下的前三屆年度總冠軍。1995年奪冠的貝納通B195可輸出675hp@15,200轉/分，而1996年奪冠的威廉士FW18則可輸出700hp@16,000轉/分；兩者均搭載同款雷諾RS8 3.0升V10引擎。1997年奪冠的威廉士FW19搭載雷諾RS9B 3.0升V10引擎，可輸出730to@16,000轉/分。法拉利的最後一台V12引擎Tipo 044/1使用於1995年。該引擎的設計很大程度上受到國際汽聯在前一年悲劇事件後實施的重大規則變更的影響：V12引擎排量從3.5升縮減至3.0升。這台3.0升引擎在正賽調校下可輸出約700hp@17,000轉/分；但據報導在排位賽模式的最高調校狀態下可輸出高達760hp。在1995年至2000年間，使用這款由國際汽聯強制規定的3.0升引擎的賽車，根據引擎類型和調校的不同，動力輸出持續保持在600to之間的範圍。1997賽季期間，大多數一級方程式賽車根據使用V8或V10引擎配置的不同，穩定輸出665to的動力。從1998年到2000年，梅賽德斯動力統治了賽場，為米卡·哈基寧贏得了兩次世界冠軍。1999年的邁凱倫MP4/14可輸出785to@17,000轉/分。法拉利逐步改進了他們的引擎。1996年，他們從傳統的V12引擎換成了更小更輕的V10引擎。他們優先考慮可靠性而非動力，在絕對動力輸出方面起初不敵梅賽德斯。法拉利於1996年推出的首台V10引擎可輸出715hp@15,550轉/分，低於其1994年最強悍的3.5升V12引擎（可輸出超過830hp@15,800轉/分），但高於其1995年最後一台3.0升V12引擎（可輸出700hp@17,000轉/分）。在1998年日本大獎賽期間，法拉利的047D引擎規格據稱可輸出超過800bhp，從2000年起，他們在動力和可靠性方面從未落於下風。為了控制成本，2000年國際汽聯強制規定所有車隊必須使用3.0升V10引擎配置，以防引擎製造商開發和試驗其他配置。自1989年渦輪增壓引擎被禁以來，V10配置一直是最受歡迎的選擇，且自1998年起就沒有其他配置被使用過。

寶馬從2000年起開始向威廉士供應引擎。首個賽季該引擎可靠性出色，儘管與法拉利和梅賽德斯的動力單元相比動力稍顯不足。2000賽季期間，搭載寶馬E41的威廉士FW22可輸出約810hp@17,500轉/分。寶馬大刀闊斧地推進引擎研發，2001賽季使用的P81引擎轉速達到了17,810轉/分。然而，可靠性卻成為重大隱患，賽季中多次發生爆缸。

寶馬P82引擎——2002賽季寶馬威廉士F1車隊所使用的動力單元——在其最終進化階段達到了19,050轉/分的峰值轉速。該引擎也是3.0升V10時代首台在排位賽中突破19,000轉/分大關的引擎，這一成就誕生於2002年義大利大獎賽的排位賽階段。寶馬於2003賽季使用的P83引擎表現更為驚人，轉速攀升至19,200轉/分鐘，功率輸出突破900bhp門檻，達到約940bhp，且整機重量低於200lb。本田的本田V10引擎同樣在2003年加拿大大獎賽期間跨過了900 bhp的門檻。

2005年，規則規定每缸汽門數不得超過5汽門。同時，國際汽聯引入新規則，限制每台賽車每兩台大獎賽周末只能使用一台引擎，將側重點轉向提升可靠性。儘管如此，動力輸出仍在持續攀升。

該賽季，梅賽德斯引擎輸出功率約為930bhp。考斯沃斯、梅賽德斯、雷諾及法拉利的引擎在19,000轉/分轉速下均能輸出約900to。本田引擎功率超過965bhp。寶馬引擎輸出功率超過950bhp。

據豐田賽車運動執行副總裁木下吉明透露，豐田引擎功率突破1000bhp大關。然而，出於可靠性與耐久性考量，這一動力數據在正賽中可能被下調至約960bhp。

### 2006–2013

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2006年，引擎必須為90° 夾角V8結構，最大排量2.4升，氣缸直徑最大98mm，這意味著在最大缸徑下衝程為39.75mm。引擎每缸必須配備兩個進氣門和兩個排氣門，採用自然吸氣形式，且最低重量為95kg。對於無法獲得V8引擎的車隊，允許其在2006年和2007年繼續使用前一年的引擎並加裝轉速限制器——紅牛收購前米納爾迪車隊後，由於交易未包含新引擎，紅牛二隊便使用了考斯沃斯V10引擎。2006賽季見證了F1歷史上最高的轉速限制，遠超20,000轉/分；隨後國際汽聯於2007年為所有參賽車隊強制實施了19,000轉/分的轉速限制器。考斯沃斯的V8引擎能夠達到略超20,000轉/分，雷諾則可達約20,500轉/分。本田也做到了同樣水平，不過僅限於台架測試。

在空氣進入氣缸前對其進行預冷、向氣缸內噴射除空氣和燃油以外的任何物質、可變幾何進氣與排氣系統，以及可變汽門正時均被禁止。每個氣缸僅允許配備一個燃油噴射器和單塞火花點火裝置。維修區和發車格上需使用獨立的啟動裝置來發動引擎。曲軸箱和氣缸體必須由鑄造或鍛造鋁合金製成。曲軸和凸輪軸必須由鐵合金製成，活塞由鋁合金製成，氣門則由鐵、鎳、鈷或鈦基合金製成。實施這些限制旨在降低引擎的研發成本。

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排量縮減的設計初衷是讓動力輸出較3.0升引擎降低約20%，以遏制F1賽車速度的持續攀升。儘管如此，多數情況下賽車的性能反而有所提升。2006年，豐田F1宣布其新款RVX-06引擎在18,000轉/分時的輸出功率約為740hp，但實際數據當然難以獲取。這一時期（2006-2008年）的大多數賽車在19,000轉/分時穩定輸出約720to（2006賽季則超過20,000轉/分）。

2007年，引擎規格被凍結以控制研發成本。2006年日本大獎賽所使用的引擎被延續用於2007和2008賽季，轉速限制在19,000轉/分。2009年，轉速限制進一步降至18,000轉/分，同時規定每位車手整個賽季最多使用8台引擎。任何需要額外引擎的車手，將在首次使用該引擎的排位賽中被罰退10位發車。這提升了可靠性的重要性，儘管其影響要到賽季末段才會顯現。旨在提高引擎可靠性的特定設計變更可在獲得國際汽聯許可後實施。這導致部分引擎製造商——尤其是法拉利和梅賽德斯——利用這一規則漏洞，進行既能提升可靠性又能附帶增加動力輸出的設計變更。由於梅賽德斯引擎被證明動力最強，國際汽聯允許對其他製造商的引擎進行重新平衡，以使其動力水平與之匹配。

2009年，本田退出F1。車隊被羅斯·布朗收購，組建布朗GP車隊並推出布朗BGP 001。由於本田引擎退出，布朗GP將梅賽德斯引擎適配至BGP 001底盤。這支新組建的車隊擊敗了知名度更高、底蘊更深厚的法拉利、邁凱倫-梅賽德斯和雷諾等競爭對手，一舉包攬年度車隊總冠軍和車手總冠軍。

自2006賽季結束後退出F1的考斯沃斯於2010年回歸。新加入的蓮花車隊、HRT車隊和維珍車隊，以及老牌車隊威廉士車隊，均使用了這款引擎。該賽季同時見證了寶馬和豐田引擎的退出——由於全球經濟大衰退，這兩家汽車製造商相繼撤離F1。

2009年，製造商被允許使用動能回收系統（KERS），也稱為再生制動系統。能量可以以機械能（如飛輪）或電能（如電池或超級電容）的形式儲存，通過電動機在每圈部署最多81hp的額外動力，持續時間略超6秒。該賽季有四支車隊曾使用該系統：法拉利、雷諾、寶馬和邁凱倫。

儘管動能回收系統在2010賽季仍屬合法，但所有車隊達成一致不予使用。KERS於2011賽季回歸，當時僅有三支車隊選擇不搭載該系統。2012賽季，僅瑪魯西亞和HRT兩支車隊未使用KERS；至2013年，所有參賽車隊均已配備KERS。2010至2013年間，賽車常規動力輸出為700to，平均約750hp@18,000轉/分。

### 2014–2025

國際汽聯宣布放棄2.4升V8引擎，於2014賽季引入1.6升V6混合動力引擎（即多種動力來源）。新規則允許動能和熱能能量回收。強制進氣系統重新獲准使用——可選擇渦輪增壓器（上次出現於1988年）或機械增壓器，所有製造商均選擇使用渦輪增壓器。規則不再限制增壓值，而是引入燃油流量限制，最高每小時100公斤汽油。由於轉速限制降低（15,000轉/分）及渦輪增壓器的使用，引擎聲浪與此前規格截然不同。2014年這些系統的引入顯著改變了比賽策略和車隊預算。能量回收與部署策略成為影響比賽結果的關鍵因素。此外，混合動力系統的研發複雜性和成本導致車隊開支大幅增加。這一財務壓力促使國際汽聯決定從2021賽季起實施預算上限，旨在確保各車隊之間的競爭環境更加公平。

新規則下的渦輪增壓引擎通過複合渦輪增壓發動機（從廢氣中回收能量）提升了效率。最初提議的四缸渦輪增壓引擎方案未獲賽車車隊歡迎，尤其是法拉利。阿德里安·紐維在2011年歐洲大獎賽期間表示，改用V6布局使車隊能夠將引擎作為承力部件，而直列四缸引擎則需要採用空間車架結構。雙方最終達成妥協，允許使用V6強制進氣引擎。由於新燃油流量限制，引擎在排位賽和正賽中很少超過12,000轉/分。

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動能回收系統（如KERS）可提供160hp的額外動力，每圈釋放能量2兆焦。KERS被重新命名為Motor Generator Unit–Kinetic（MGU-K）。熱能回收系統同樣獲准使用，命名為Motor Generator Unit–Heat（MGU-H）。

2015賽季較2014年有所提升，大多數引擎增加了約30to，其中梅賽德斯引擎最為強勁，達到870hp。2019年，雷諾引擎據稱在排位賽調校下突破了1000hp。

在之前的製造商中，僅梅賽德斯、法拉利和雷諾於2014年按新規則生產引擎，而考斯沃斯則停止供應引擎。本田於2015年以引擎製造商身份回歸，邁凱倫在2014年使用梅賽德斯引擎後，於該年轉投本田動力。

2018年1月，國際汽聯發布技術指令，禁止引擎製造商向客戶車隊提供性能不等的引擎，以確保客戶車隊與廠隊之間的引擎性能平等。

2019年，紅牛從使用雷諾引擎轉投本田動力。本田同時為紅牛和AlphaTauri兩支車隊供應引擎。本田於2021年底退出動力單元供應商行列，紅牛接手該項目並開始自主生產引擎。

2017年，國際汽聯開始就下一代引擎與現有製造商及潛在新廠商進行磋商，原計劃於2021年引入，但因新冠疫情影響推遲至2022年。最初的提案旨在簡化引擎設計、削減成本、吸引新參賽方，並回應針對2014年一代引擎的批評。提案保留1.6升V6配置，但放棄複雜的熱能回收系統（MGU-H）系統。動能回收系統（MGU-K）將更為強勁，更強調由車手自主部署，並採用更靈活的引入方式以允許戰術性使用。提案還呼籲引入標準化組件和設計參數，使各製造商生產的部件能夠相互兼容，實現所謂的「即插即用」系統。另一項提案建議允許四輪驅動賽車，前軸由MGU-K單元驅動——區別於傳統的傳動軸——該單元獨立於為後軸提供動力的MGU-K運行，仿效保時捷為保時捷919 Hybrid賽車開發的系統。

然而，主要由於2021年和2022年沒有新的引擎供應商申請進入F1，MGU-H的廢除、更強勁的MGU-K以及四輪驅動系統的計劃均被擱置，但這些技術仍有可能在2026年重新引入。作為替代方案，各車隊與國際汽聯達成了一項關於車身/底盤空氣動力學的激進變革，旨在促進賽車在更近的距離內展開更多輪對輪較量。雙方還進一步達成協議：將燃油中的乙醇含量從5.75%提升至10%；並對2022至2025賽季的動力單元設計實施凍結——其中內燃機、渦輪增壓器和MGU-H於2022年3月1日凍結，儲能單元、MGU-K和控制電子系統則於2022年9月1日凍結。本田作為2021年即將退出的引擎供應商，極力主張保留MGU-H；接手其引擎生產項目的紅牛也支持這一立場。原本計劃的四輪驅動系統擬基於保時捷919 Hybrid的系統開發，但保時捷最終未能在2021-2022賽季成為F1引擎供應商。

### 2026–2030

2026賽季起，全新引擎規則將正式生效。新規將保留自2014年以來一直採用的1.6升V6渦輪增壓內燃機配置。新動力單元的總輸出功率仍將超過1000bhp，但動力來源結構將發生重大變化。MGU-H將被禁用，而MGU-K的輸出功率將從原先的160bhp大幅提升至470bhp。與此同時，動力單元中內燃機部分的輸出功率將從850bhp下調至540bhp。此外，燃油流速限制將不再基於不同來源燃油的質量，而是基於規則規定的統一配方所蘊含的理論能量值進行限制。從2027年起，MGU-K和排氣系統等部件還將面臨進一步的限制規定。新款動力單元將採用由一級方程式自主開發的全可持續燃料運行。

奧迪將於2026年起正式成為引擎供應商。

福特在闊別F1達21年之後，將於2026年與紅牛動力總成合作，以紅牛-福特動力總成的身份重返圍場。曾於2021年正式宣布退出F1的本田，其子公司本田賽車公司也已獲國際汽聯確認，將以製造商身份於2026年回歸。國際汽聯同時確認，法拉利、梅賽德斯-AMG及阿爾品（雷諾）已註冊成為2026賽季的引擎供應商。

然而，鑑於自2014年V6渦輪增壓混合動力時代開啟以來，其動力單元始終未能取得理想戰績，雷諾於2024年9月30日宣布，將在2025賽季結束後終止其引擎項目，不會為2026年新規制造引擎。此外，國際汽聯於2025年提出的一項提案——計劃在2028年提前終止2026年引擎規則，轉而採用可持續燃料驅動的自然吸氣V10引擎——遭到各車隊否決。2025年4月23日，國際汽聯正式確認，通用汽車旗下品牌凱迪拉克將從2029賽季起成為動力單元供應商。凱迪拉克F1車隊此前已宣布將於2026賽季加入F1賽歷，初期將使用客戶版法拉利動力單元作為過渡，待凱迪拉克自研引擎開發完成後再行更換。

### 引擎規則的時代演進

年份｜運行原理｜最大排量｜發動機布局｜轉速上限｜燃油流量限制 (Qmax)｜燃油成分

自然吸氣｜強制進氣｜乙醇｜汽油

1947–1953｜未指定｜4.5升｜1.5升｜不受限制｜不受限制｜不受限制｜不受限制

1954–1957｜2.5升｜0.75升

1958–1960｜禁止｜航空汽油

1961–1965｜1.5升(1.3升 min.)｜禁止｜零售汽油

1966–1971｜活塞式、轉子式與渦輪式｜3.0升｜1.5升｜指定商用汽油

1972–1980｜最多12缸

1981–1985｜四衝程活塞

1986｜禁止

1987｜3.5升｜1.5升, 4巴

1988｜1.5升, 2.5巴

1989–1991｜禁止

1992–1994｜無鉛汽油

1995–1999｜3.0升

2000–2005｜V10

2006｜2.4升｜90° V8

2007｜19,000 rpm

2008｜5.75%

2009–2013｜90° V8 + KERS｜18,000轉/分

2014–2021｜1.6升（無最低限制）｜90° V6 + MGU-K + MGU-H｜15,000轉/分｜燃油流量上限為（0.009 × 轉速）+ 5.5，且最大不超過100 kg/h。

2022–2025｜1.6升（最小排量1,590 cc）｜不受限制｜≥10%

2026以後｜90° V6 + MGU-K｜(0.27 × 轉速) + 165且最大不超過3,000 MJ/h｜100%合成烴類燃料

### 2014-2025年引擎技術規格

#### 燃燒、構造、運行、功率與燃油

- 製造商: 梅賽德斯-奔馳、雷諾（含2018年前貼牌TAG Heuer時期）、法拉利，以及紅牛動力總成（本田）
- 類型: 混合動力四衝程活塞式引擎。「四衝程」可能暗示奧托循環，但並非強制要求。允許使用阿特金森循環或米勒循環
- 構型：V6混合動力渦輪增壓器發動機
- V型夾角：90° 氣缸夾角
- 排量：1.6升（98立方英寸）
- 缸徑：80毫米（3.150英寸）
- 衝程：53毫米（2.087英寸）
- 壓縮比：最大18:1
- 配氣機構：雙頂置凸輪軸（DOHC），24汽門（每缸4汽門）
- 燃油：最低87（RON+MON）/2無鉛汽油 + 至少10%「先進可持續」乙醇。存在更精細的成分與性能限制，但允許在限制範圍內的改進，前提是提交樣品並獲得國際汽聯批准。例如，本田曾要求埃克森美孚提供含有碳中和成分的特殊配方，以適應稀薄燃燒/快速燃燒技術
- 燃油供給：汽油直噴，允許進氣歧管噴射
- 最大燃油噴射壓力：500巴（7,252磅/平方英寸）
- 噴油嘴數量：每缸最多1個。這對分層充氣引擎及用於稀薄燃燒/快速燃燒的副燃燒室點火構成嚴格限制，因無法使用獨立噴油嘴分別向副燃燒室和主燃燒室提供濃混合氣與稀混合氣。每循環噴射次數不限。
- 燃油流速限制：(0.009 × 轉速) + 5.5，上限100公斤/小時，部分節氣門開度下另有進一步限制。
- 燃油使用限制：110公斤/場
- 進氣方式：單渦輪增壓器，配同軸電動機/發電機（MGU-H）
- 功率輸出：約850 + 161制動馬力（634 + 120千瓦）@ 10,500轉/分及以上
- 扭矩：約600–815牛·米（443–601磅·英尺）
- 潤滑系統：乾式油底殼。機油不得含燃油辛烷值提升添加劑。機油消耗限制為最大0.30升/100公里。油底殼液位通過遙測實時監控。
- 最高轉速：無限制（實際應用中，無引擎會大幅超過12,000轉/分鐘，因效率下降）
- 引擎管理：國際汽聯標準ECU（電子控制單元）。ECU同時控制能量回收及其他底盤控制/遙測功能。動力單元控制模塊源自2019年邁凱倫TAG-320B。ECU運行程序的大部分內容可自由優化改進，前提是各版本須提交、註冊並獲得國際汽聯批准（賽季內版本數量有限制），但動力單元控制程序部分自2022至2025賽季基本凍結。
- 最高時速：約370公里/小時（230英里/小時）（蒙扎、巴庫及墨西哥賽道）；常規賽道340公里/小時（211英里/小時）
- 質量：完整動力單元最低150公斤（330.69磅）
- 冷卻系統：單水泵
- 點火系統：每循環不超過5次點火
- 排氣系統：單排氣，中央出口

##### 增壓進氣

- 渦輪增壓器質量: 8kg，具體取決於所使用的渦輪殼體
- 渦輪增壓器轉速限制: 125,000轉/分
- 增壓方式: 單級壓氣機和排氣渦輪，與MGU-H共用一根軸
- 渦輪增壓壓力: 無上限，但通常為400-絕對壓力
- 廢氣旁通閥: 最多兩個洩壓閥和兩個廢氣旁通閥，電子或氣動控制。（洩壓閥通過循環回流來限制進氣壓力。廢氣旁通閥將多餘壓力釋放到大氣中。）

##### ERS系統

- MGU-K轉速: 最高50,000轉/分，與曲軸的驅動/被驅動比固定
- MGU-K功率: 最高120kW
- MGU-K每圈回收能量: 最高2MJ
- MGU-K接收能量: 每圈從能量存儲裝置接收最高4MJ。由高壓鋰離子電池和一系列超級電容器組成，超級電容器作為高充放電電流的緩衝器。最高電壓：1000伏特，重量限制：最低20公斤，最高25公斤。來自MGU-H的能量無限制
- MGU-H轉速: 與渦輪增壓器轉速相同，最高125,000轉/分
- MGU-H回收能量: 無限制
- MGU-H釋放能量（用於驅動渦輪增壓器或MGU-K）：無限制

## 記錄

數據截至2026年日本大獎賽

粗體表示在2026賽季參加過一級方程式賽車的引擎製造商。

### 發動機製造商獲得F1大獎賽分站冠軍數

排名｜引擎｜勝場數｜首次勝利｜最近勝利

1｜法拉利｜FER｜1951年英國大獎賽｜2024年墨西哥城大獎賽

2｜梅賽德斯 (由伊爾莫於1994年至2005年間製造)｜MRC｜1954年法國大獎賽｜2026年日本大獎賽

3｜福特 (由考斯沃斯製造)｜176｜1967年荷蘭大獎賽｜2003年巴西大獎賽

4｜雷諾｜169｜1979年法國大獎賽｜2021年匈牙利大獎賽

5｜本田｜HON｜1965年墨西哥大獎賽｜2021年阿布達比大獎賽

6｜考文垂頂點｜40｜1958年阿根廷大獎賽｜1965年德國大獎賽

7｜本田-紅牛動力總成｜37｜2023年巴林大獎賽｜2025年阿布達比大獎賽

8｜先鋒技術 (由保時捷製造)｜25｜1984年巴西大獎賽｜1987年葡萄牙大獎賽

9｜寶馬｜20｜1982年加拿大大獎賽｜2008年加拿大大獎賽

10｜BRM｜18｜1959年荷蘭大獎賽｜1972年摩納哥大獎賽

來源:

### 最多連續分站冠軍

排名｜製造商｜勝場數｜賽季｜比賽｜引擎｜獲勝車隊

1｜福特｜22｜, ,｜1972年澳大利亞大獎賽 – 1974年南非大獎賽｜考斯沃斯DFV｜蓮花, 泰瑞爾, 邁凱倫, 布拉漢姆

2｜福特｜20｜, ,｜1968年英國大獎賽 – 1970年摩納哥大獎賽｜考斯沃斯DFV｜蓮花, 馬特拉, 邁凱倫, 布拉漢姆, March Engineering

3｜雷諾｜16｜,｜1995年法國大獎賽 – 1996年聖馬利諾大獎賽｜RS7, RS8｜貝納通, 威廉士

4｜本田RBPT｜14｜2023年巴林大獎賽 – 2023年義大利大獎賽｜RBPTH001｜紅牛

5｜本田｜11｜1988年巴西大獎賽 – 1988年比利時大獎賽｜RA168E｜邁凱倫

6｜法拉利｜10｜2002年加拿大大獎賽 – 2002年日本大獎賽｜Tipo 051｜法拉利

梅賽德斯｜,｜2015年日本大獎賽 – 2016年俄羅斯大獎賽｜PU106B Hybrid, PU106C Hybrid｜梅賽德斯

2016年摩納哥大獎賽 – 2016年新加坡大獎賽｜PU106C Hybrid｜梅賽德斯

,｜2018年巴西大獎賽 – 2019年法國大獎賽｜M09 EQ Power+, M10 EQ Power+｜梅賽德斯

10｜福特｜9｜,｜1980年荷蘭大獎賽 – 1981年比利時大獎賽｜考斯沃斯DFV｜布拉漢姆, 威廉士

雷諾｜2013年比利時大獎賽 – 2013年巴西大獎賽｜RS27-2013｜紅牛

紅牛動力總成｜2022年法國大獎賽 – 2022年墨西哥城大獎賽｜RBPTH001｜紅牛

本田RBPT｜,｜2023年日本大獎賽 – 2024年沙烏地阿拉伯大獎賽｜RBPTH001, RBPTH002｜紅牛

來源:

## 外部連結

- Formula One Engines In-depth article covering facts, evolution and tech specs of F1 engines 2009
- Racecar Engineering F1 Engines