一级方程式赛车引擎

一级方程式赛车引擎，自2014年混合动力时代起亦称为一级方程式动力单元。自1947年创立以来，一级方程式采用过多样化的引擎规则。限制引擎排量的规则自第一次世界大战后定期应用于大奖赛赛车。引擎规则的划分是按时代推进的。

## 特征

当前一级方程式采用1.6升四冲程涡轮增压90°V6双顶置凸轮轴（DOHC）活塞引擎。该规格于2014年启用，并在随后赛季持续发展。自2023赛季起，一级方程式引擎的技术规格——包括控制软件及向车队收取的每台引擎上限价格1500万欧元——均冻结至2025年底，届时全新2026规格正式生效。

### 高转速

一级方程式引擎的历史始终是对更高功率的追求，而F1引擎产生的巨大功率源于极高的转速运行——2004至2005赛季期间最高突破20,000 rpm。理论上，若燃烧（热）效率与能量损失保持不变，引擎转速翻倍即可产生双倍功率。因此，高转速引擎只要能比竞争对手输出更多功率，无论燃油消耗多大、废热产生多少，都能赢得比赛。然而，随着特种材料与高速制造工艺的成本飙升，且此类技术进步几乎不可能应用于量产车辆（因其效率极低），FIA于2007年将最高转速限制在19,000转/分，2009年进一步降至18,000转/分，2014至2021赛季则限定为15,000转/分。

尽管如此，F1引擎的高转速运行与尺寸相近的公路车引擎形成鲜明对比——后者通常运行于6000rpm以下。

### 长连杆

高速旋转产生了由活塞引擎固有引擎平衡导致的振动问题。托尼·鲁德在1961至1962年研发的英国赛车发动机 1.5升P56 V8引擎（红线转速11,000rpm）中发现，采用远超需求长度的长连杆是降低二阶振动、实现高转速的关键。考文垂顶点FWMW Mk.III引擎在Mk.II同款缸体基础上采用更长的连杆，于1963年验证了这一理念。

此后，理论证明改变二阶不平衡/振动水平的并非连杆长度本身，而是冲程与连杆中心距之比（连杆比）。二阶不平衡的产生原因在于：活塞在上半曲轴旋转冲程中的平均速度高于下半冲程（引擎/气缸直立布置时），这是由于连杆倾斜角导致活塞在上止点前/后90°时的位置低于冲程中点。以平衡轴系统抵消二阶不平衡是一种常见误解，因为平衡轴通常不会在曲轴旋转的上、下半冲程中以不同速度运转。

其他车队逐渐掌握了长连杆的奥秘，但这一概念长期未应用于量产汽车，因为对于量产引擎较低的转速范围而言，其在重量与空间利用方面被认为效率极低。高转速摩托车引擎及高端跑车制造商自1980年代起开始采用这一概念。2.0升沃尔沃B5204五缸引擎是少数例外之一，为适应其“模块化”生产理念（与2.3升B5234共用同款缸体），该引擎采用了长连杆设计。2005年10月，大发汽车在其1.5升3SZ-VE引擎中运用了长连杆，该引擎配备偏置曲轴、四汽门及可变汽门正时，且冲程极长。

### 汽门弹簧

直至1980年代中期，一级方程式引擎受限于传统金属汽门弹簧，最高转速仅约12,000转/分。更高转速下关闭汽门所需的弹簧刚度急剧增加，导致驱动凸轮轴开启汽门的功率需求大幅上升，最终几乎抵消了转速提升带来的功率增益。1986年雷诺引入气动汽门弹簧取代金属弹簧，其固有渐增刚度（渐进式刚度）特性使其在大汽门升程时具备极高弹簧刚度，而在小汽门升程时几乎不增加驱动功率需求，从而显著降低整体功率损失。自1990年代起，所有一级方程式引擎制造商均采用加压空气驱动的气动汽门弹簧。

### 活塞速度

除气动汽门弹簧外，一级方程式引擎的高转速输出还得益于冶金学与设计技术的进步，使更轻的活塞与连杆能够承受实现如此高速所需的加速度。设计改进亦允许采用更窄的连杆大端及更窄的主轴承，从而在减少轴承损伤性热量积聚的同时实现更高转速。每个冲程中，活塞从近似静止加速至接近平均速度的两倍（约40米/秒），再减速至零。此过程在四个冲程中各发生一次：进气（下行）、压缩（上行）、做功（点火-下行）、排气（上行）。最大活塞加速度出现在上止点（TDC），约为95,000米/秒²，相当于标准重力加速度的约9,700倍（9,700 G）。

为降低活塞/连杆的最大加速度，一级方程式赛车采用短冲程、多缸布局，使给定排量下的平均活塞速度得以降低。气缸数量于BRM V16、考文垂顶点FWMW及BRM P75达到十六缸的峰值，1972年限至十二缸，2000年限至十缸，2006年限至八缸，2014年则限至六缸。这些规则变更使高转速设计更为困难且效率降低。在此限制下要实现高引擎转速，必须采用短冲程以防止灾难性失效——通常源于承受极大应力的连杆。短冲程意味着需要相对较大的缸径来达到给定排量，这导致燃烧效率下降，主要由于火焰前锋传播需跨越更长距离（相对于容积），而日益扁平的圆盘形燃烧室（直径更大、高度更小）严重偏离了以火花塞顶端为中心的理想球形。

### 效率

由于转速提升及气缸数量限制趋严，自然吸气一级方程式引擎的效率自1967年福特-考斯沃斯DFV以来未能显著改善，平均有效压力长期维持在约14巴（1.4兆帕）水平。

自2014赛季起，新规引入最大燃油流速限制，在能量损失与空燃比恒定条件下限制功率输出。尽管缸径与冲程尺寸现由规则固定，该规定推动了动力传动系统效率的竞争提升。由于燃油流速受限，转速上限失去意义，故于2022年取消。目前F1引擎最高转速约13,000 rpm，而燃烧效率已提升至约40巴制动平均有效压力（制动平均有效压力）甚至更高，采用稀薄快速燃烧技术实现λ>1（平均空燃比按质量计算远比14.7:1稀薄）及极高的机械压缩比与有效压缩比。压缩比是内燃机效率的首要决定因素。现行规则将机械压缩比限制在18:1，但涡轮增压后的有效压缩比不受限制。本田表示，18:1的目标在2014年远超想象，但至2023年“已开始成为真正的限制”。量产车通过进气歧管长度调校提升有效压缩比，但本田称其F1引擎利用相同的谐振效应来降低进气歧管压力峰值，将增压工作交由涡轮增压器完成。此举可改善抗爆震特性，从而实现更高增压值。

此外，允许利用排气压力（MGU-H）及发动机制动（MGU-K）的能量回收系统以进一步提升效率。MGU-H为安装于涡轮增压器的排气涡轮与进气压缩机共用轴上的电动发电机，而MGU-K则是由曲轴驱动（或驱动曲轴）且传动比固定的电动发电机。

凭借燃油品质提升及能量回收系统的进步，近年来F1引擎在同等燃油消耗下实现了功率增长。例如，本田2021赛季的RA621H引擎在相同的100 kg/h燃油流速下，较2015赛季的RA615H引擎最大功率提升逾100kW。

凭借燃烧效率、机械结构、控制软件及涡轮增压器的巨幅提升，F1引擎相较于2014年的水平，产生的热量和噪音均大幅降低。斯特法诺·多梅尼卡利表示，2026年新规将刻意强化排气声浪，以满足车迷期待。

## 历史

一级方程式引擎经历了各类规则、制造商及配置的演变。纵观其历史，一级方程式始终处于引擎设计技术创新的最前沿。从早期自然吸气发动机到涡轮增压单元的引入，再到混合动力总成的应用，每个时代都不断突破工程极限。向混合动力及可持续技术的转型，体现了这项运动对环保责任与技术进步的双重承诺。要深入理解这一历史，厘清“大奖赛”、“世界锦标赛”与“一级方程式”这三个术语的区别至关重要。

汽车发明后，各类赛车活动几乎立即兴起，许多最早的有组织汽车赛事于1900年前在欧洲举办。法国及其他一些国家有以颁发给获胜者的奖项名称来命名特定比赛的传统，正如传统赛事常设多个项目和级别——如男子组、女子组、100米、1500米、蛙泳等。以1900年举办的波城-塔布-巴约讷-波城（300公里）公路赛为例，该赛事未设级别划分，且据记录未向获胜者颁发奖品。获胜者勒内·德·克尼夫驾驶一辆潘哈德（2.1升四缸发动机，与德国戈特利布·戴姆勒联合开发的‘凤凰’发动机，约20马力），他后来成为国际赛车委员会（CSI）委员。1901年，该赛事更名为“波城大奖赛”，在西南赛道举行，向获胜者颁发的奖项包括：“波城大奖赛（Grand Prix de Pau）”（650公斤及以上级别）、“冬宫大奖赛（Grand Prix du Palais d'Hiver）”（400–650公斤级别），以及“冬宫第二大奖赛（Second Grand Prix du Palais d'Hiver）”（400公斤以下级别）。该赛事意义重大，不仅因其以“大奖赛”命名奖项，更因它是首批汽车赛事之一，且包含最快级别车型，并在封闭赛道上举行（1900年赛事为开放道路）。

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引擎排量（及是否配备增压器）而非车身尺寸和重量，成为决定车速的主要因素，这一点日益明显。在一系列致命事故及规则变更后，1914年法国大奖赛的大型车级别（Voiture class）于1926年起采用“带增压器1,500cc以下，或不带增压器4,500cc以下”的规则。小型车级别（Voiturette class）则被重新定义为“1,100cc以下，无增压器”。

第一次世界大战（1914–1918）结束后，法国以外的国家开始在采用不同规则的赛事中使用 “大奖赛（Grand Prix）”这一名称。1922 年，国际运动委员会（Commission Sportive Internationale, CSI）由法国汽车俱乐部代表国际认可汽车俱乐部联合会（AIACR）成立。该联合会于1925年至1930年批准设立世界汽车锦标赛（World Manufacturers' Championship），1931 年至 1939 年设立欧洲车手锦标赛（European Drivers' Championship），并于1946年更名为国际汽车联合会（Fédération Internationale de lAutomobile, FIA）。

1946年，国际运动委员会将一级方程式确立为首项统辖赛车级别的国际统一技术规则，1947年正式生效，其“带增压器1,500cc以下或不带增压器4,500cc以下”的排量限定沿袭了大型车规则（Voiture regulation）。在一级方程式获得各国大致正式批准或普遍采纳后，二级方程式于1947年被定义为“带增压器500cc以下或不带增压器2,000cc以下”。

多年来，一级方程式持续完善其规则架构，涵盖范畴不仅包括动力单元，更延伸至底盘、轮胎、燃油、技术检查、锦标赛积分、处罚机制、安全措施、成本控制、执照管理、利润分配、排位赛与大奖赛/正赛的组织执行等方方面面。时至今日，动力单元的繁复技术规范仅是定义一级方程式赛事体系的冰山一角，就连制造商工厂的强制夏休天数亦受到严格规管。

### 1947–1953

该时期沿用战前小型车（Voiturette）引擎规则，即4.5升自然吸气或1.5升增压发动机。而印第安纳波利斯500（自1950年起为世界车手锦标赛分站）则沿用战前大奖赛（Grand Prix）规则，即4.5升自然吸气或3.0升增压发动机。动力输出范围可达425hp，尽管据报告，1953年的BRM 15型赛车在使用1.5升增压发动机时达到了600hp。

1952年和1953年，世界车手锦标赛按照二级方程式规则举行，但现行一级方程式规则依然有效，这两年间仍举办了多场一级方程式赛事。

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### 1954–1960

自然吸气发动机排量缩减至2.5升，增压赛车则限制在750cc。没有制造商为世锦赛打造增压发动机。印第安纳波利斯500继续沿用旧有的战前规则。功率输出范围可达290hp。

### 1961–1965

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1961年，在些许争议声中，全新的1.5升小排量引擎规则开始主导一级方程式，恰逢所有车队和制造商集体将赛车布局从前置引擎转向中置引擎。尽管这些赛车最初动力不足，但到1965年，平均功率已提升近50%，单圈成绩甚至超越了1960年的水平。旧的2.5升规则仍保留用于国际方程式赛车，但直到赛季休赛期在澳大利亚和新西兰举办的塔斯曼系列赛引入后，该规则才真正获得关注；在此期间，1.5升赛车成为欧洲最快的单座赛车。功率输出范围在150hp至225hp之间。

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### 1966–1986

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1966年，由于跑车凭借更大排量、更强动力的引擎在速度上超越一级方程式赛车，国际汽联将引擎排量上限提升至3.0升自然吸气或1.5升增压规格。尽管部分制造商早已瞄准更大排量引擎，但过渡并不顺畅；1966年实为过渡期，若干参赛者使用了BRM和考文垂顶点V8引擎的2.0升版本。1967年标准化量产的考斯沃斯DFV引擎问世，使小型制造商得以采用自主设计的底盘加入系列赛。自1960年以来，增压装置首次获准使用，但直至1977年，才有一家公司真正具备资金实力和研发意愿制造此类引擎——当年雷诺在银石赛道举办的英国大奖赛上首次亮相其全新的高迪尼V6涡轮增压引擎。这款引擎相较于自然吸气的考斯沃斯DFV、法拉利及阿尔法·罗密欧引擎拥有显著的功率优势。

到1980年代初，雷诺已证明涡轮增压是在一级方程式保持竞争力的必由之路，尤其在南非卡拉米和巴西英特拉格斯等高海拔赛道上。1981年，法拉利推出全新V6涡轮增压引擎；随后，布拉汉姆车队所有者伯尼·埃克莱斯顿成功说服宝马从1982年起为其车队制造直列四缸涡轮增压引擎。1983年，阿尔法·罗密欧推出V8涡轮增压引擎；同年年底，本田和保时捷也各自推出V6涡轮增压引擎（后者遵照提供资金的TAG集团之意，贴牌为TAG品牌）。整个1980年代，考斯沃斯和意大利现代引擎公司亦制造V6涡轮增压引擎，而哈特(赛车)则自主制造了直列四缸涡轮增压引擎。

到1985年中，所有一级方程式赛车均已采用涡轮增压引擎。1986年，动力输出达到前所未有的水平，所有引擎在排位赛使用无限制增压压力时功率均突破1000hp。这在宝马M12/13直列四缸涡轮增压引擎上表现尤为极端——该引擎排位赛模式下以5.5巴增压值可输出约1400to，但正赛规格下需降功率调校至850to。然而，这些引擎与变速箱因动力负荷过大而可靠性极差，寿命仅约四圈。正赛中，涡轮增压器增压值受限以确保可靠性，但引擎仍输出850to。

1966年至1986年间，自然吸气引擎的功率范围介于285to之间；而涡轮增压引擎在正赛规格下为500to，排位赛模式下则高达1400hp。基于其在印第安纳波利斯的经验，路特斯车队于1971年进行了数次不成功的尝试，将普惠公司的涡轮引擎安装在配备四轮驱动的底盘上。

### 1987–1988

涡轮增压统治时代之后，强制进气获准在严格限制下继续使用两个赛季（1987-1988年），直至1989年被最终禁用。国际汽联规则将增压压力限至4巴（1987年排位赛），同时允许3.5升自然吸气引擎参赛；涡轮赛车的油箱容量于1988年进一步缩减至150升，以限制正赛增压使用。这两个赛季仍由涡轮增压引擎主导：1987年，本田RA167E V6助力尼尔森·皮奎特驾驶威廉姆斯赛车赢得车手世界冠军，车队亦斩获车队冠军；随后1988年，TAG-保时捷P01 V6效力迈凯伦，接着本田RA168E继续供应迈凯伦，而路特斯则使用前一年的RA166E，法拉利则以自家的033D V6应战。

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其余车队中，贝纳通使用福特GBA V6涡轮增压引擎，而仅有的自然吸气引擎——DFV衍生的福特-考斯沃斯DFZ 3.5升V8——输出功率575hp，则搭载于泰瑞尔、罗拉车队、AGS车队、March Engineering和科洛尼车队赛车。布拉汉姆BT55 中近乎水平倾斜安装的宝马M12/13直列四缸涡轮增压引擎，以及以BMW M12贴牌、直立安装于飞箭车队和利吉尔车队的同款引擎，在正赛规格下以3.8巴增压值输出900bhp，排位赛规格下更以5.5巴增压值达到惊人的1400to。扎克斯皮德车队正在自主制造直列四缸涡轮增压引擎，阿尔法·罗密欧曾计划以直列四缸引擎供应利吉尔，但初步测试后交易告吹。阿尔法·罗密欧仍以老旧的890T V8引擎通过奥塞拉车队参赛，而米纳尔迪车队则由现代引擎V6引擎驱动。

1988年，六支车队——迈凯伦、法拉利、莲花、飞箭、奥塞拉和扎克斯皮德——继续使用涡轮增压引擎，增压值限至2.5巴。本田V6涡轮增压引擎RA168E在排位赛中于12,300转/分时输出685hp，驱动迈凯伦MP4/4赛车，助力埃尔顿·塞纳和阿兰·普罗斯特二人共赢取十六场比赛中的十五场。意大利大奖赛由格哈德·贝格尔驾驶法拉利F1/87/88C赛车获胜，该车搭载车队自研V6涡轮增压引擎033E，排位赛中于12,000转/分时输出约720hp，正赛中于12,000转/分时输出620hp。本田涡轮增压引擎亦驱动莲花的莲花100T赛车，飞箭继续使用Megatron贴牌的宝马涡轮增压引擎，奥塞拉继续使用阿尔法·罗密欧V8引擎（现贴牌为奥塞拉），扎克斯皮德则继续使用其自研直列四缸涡轮增压引擎。其余车队均使用自然吸气3.5升V8引擎：贝纳通使用考斯沃斯DFR，于11,000转/分时输出585hp；威廉姆斯、马尔希和利吉尔使用贾德（引擎）CV，输出600hp；其余车队则使用上一年度的575hp考斯沃斯DFZ。

### 1989–1994

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1989年，涡轮增压自一级方程式赛季起被禁用，仅保留自然吸气3.5升规则。本田凭借RA109E 72° V10引擎继续占据主导地位，该引擎在迈凯伦赛车上于13,500转/分时输出685hp，助力普罗斯特在车手总冠军争夺中击败队友塞纳。紧随其后的是搭载雷诺RS1的威廉姆斯赛车，这款67° V10引擎于12,500转/分时输出650hp；法拉利则配备035/5 65° V12引擎，于13,000转/分时输出660hp。再往后，其余车队主要使用福特考斯沃斯DFR V8引擎，于10,750转/分时输出620hp，仅莲花、布拉汉姆和尤罗布伦车队赛车使用少量贾德CV V8引擎，另有两个例外：搭载620hp兰博基尼3512 80° V12引擎的罗拉赛车，以及扎克斯皮德赛车中配备560hp雅马哈OX88 75°V8引擎。福特开始与贝纳通合作测试其新设计——75°V8 HBA1引擎。

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1990年一级方程式赛季，本田再次占据主导地位，其690hp@ 13,500转/分的RA100E引擎驱动迈凯伦赛车，搭载车手埃尔顿·塞纳和格哈德·贝格尔，领先于阿兰·普罗斯特和奈杰尔·曼塞尔驾驶的法拉利Tipo 036赛车——该车配备680hp@ 12,750转/分的引擎。紧随其后的是贝纳通的福特HBA4和威廉姆斯的雷诺RS2，两款引擎均输出660hp@ 12,800转/分，领先于使用福特DFR和贾德CV引擎的车群。例外情况是罗拉和莲花赛车中的兰博基尼3512引擎，以及莱顿豪斯车队和布拉汉姆赛车中配备德EV 76° V8引擎——该引擎输出640hp@ 12,500转/分。两位新挑战者分别是生命车队——其自研F35 W12引擎采用三组四缸体、夹角60° 布局；以及斯巴鲁为科隆尼车队提供的1235水平对置12缸引擎，该引擎由现代引擎公司制造。

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1991年，本田继续在埃尔顿·塞纳的迈凯伦赛车中引领一级方程式赛季，其725to@ 13,500–14,500转/分的60° V12 RA121E引擎，略领先于搭载雷诺RS3、输出700to@ 12,500–13,000转/分的威廉姆斯赛车。法拉利以Tipo 037紧随其后，这款全新的65° V12引擎在13,800转/分时输出710hp，同时亦驱动米纳尔迪赛车，仅领先于贝纳通和乔丹汽车公司中的福特HBA4/5/6引擎。再往后，泰瑞尔使用前一年的本田RA109E引擎，贾德为达拉拉推出新款GV引擎，将前代EV留给莲花，雅马哈将其660hpOX99 70° V12引擎供给布拉汉姆，兰博基尼引擎则由摩德纳车队和利吉尔使用。伊摩工程公司推出LH10，这款680hp@ 13,000转/分的V10引擎最终与莱顿豪斯合作演变为梅赛德斯引擎，保时捷车队则为Footwork车队提供了一款不甚成功的保时捷3512 V12引擎；其余车队均使用福特DFR引擎。

1992年，雷诺引擎开始占据主导地位，尤其是在本田于1992年底退出F1后，这一优势愈发明显。在1992至1994年间、即3.5升自然吸气时代的末期，为威廉姆斯F1车队提供动力的3.5升雷诺V10引擎可在13,000至14,300转/分的转速下输出750to。搭载雷诺引擎的赛车与威廉姆斯车队一同赢得了3.5升规则时代最后连续三届世界制造商冠军（1992-1994年）。

1994年，迈凯伦F1车队使用的标致车队A4 V10引擎最初可输出700hp@14,250转/分。该引擎后来被进一步研发为A6版本，动力输出更为强劲，达到了760hp@14,500转/分。同年，为贝纳通车队和迈克尔·舒马赫提供动力的福特考斯沃斯福特考斯沃斯EC / ED engine V8引擎可输出730to@14,500转/分。

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到1994赛季末，法拉利Tipo 043 V12引擎的输出已达约850hp@15,800转/分，这是迄今为止F1史上使用过的动力最强的自然吸气V12引擎。这也是3.5升引擎规则时代动力最强的引擎，随后该规则在1995年将排量缩减至3升。

### 1995–2005

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这一时期采用3.0升规则，动力输出范围（视引擎调校而定）介于600hp至1000hp之间，转速从13,000到20,000转/分，气缸数涵盖8缸至12缸。尽管引擎排量从3.5升缩减，但动力数据和转速仍在持续攀升。雷诺在1995年至1997年间最初占据统治地位，在这一时期与威廉姆斯和贝纳通联手赢得了该规则下的前三届年度总冠军。1995年夺冠的贝纳通B195可输出675hp@15,200转/分，而1996年夺冠的威廉姆斯FW18则可输出700hp@16,000转/分；两者均搭载同款雷诺RS8 3.0升V10引擎。1997年夺冠的威廉姆斯FW19搭载雷诺RS9B 3.0升V10引擎，可输出730to@16,000转/分。法拉利的最后一台V12引擎Tipo 044/1使用于1995年。该引擎的设计很大程度上受到国际汽联在前一年悲剧事件后实施的重大规则变更的影响：V12引擎排量从3.5升缩减至3.0升。这台3.0升引擎在正赛调校下可输出约700hp@17,000转/分；但据报道在排位赛模式的最高调校状态下可输出高达760hp。在1995年至2000年间，使用这款由国际汽联强制规定的3.0升引擎的赛车，根据引擎类型和调校的不同，动力输出持续保持在600to之间的范围。1997赛季期间，大多数一级方程式赛车根据使用V8或V10引擎配置的不同，稳定输出665to的动力。从1998年到2000年，梅赛德斯动力统治了赛场，为米卡·哈基宁赢得了两次世界冠军。1999年的迈凯伦MP4/14可输出785to@17,000转/分。法拉利逐步改进了他们的引擎。1996年，他们从传统的V12引擎换成了更小更轻的V10引擎。他们优先考虑可靠性而非动力，在绝对动力输出方面起初不敌梅赛德斯。法拉利于1996年推出的首台V10引擎可输出715hp@15,550转/分，低于其1994年最强悍的3.5升V12引擎（可输出超过830hp@15,800转/分），但高于其1995年最后一台3.0升V12引擎（可输出700hp@17,000转/分）。在1998年日本大奖赛期间，法拉利的047D引擎规格据称可输出超过800bhp，从2000年起，他们在动力和可靠性方面从未落于下风。为了控制成本，2000年国际汽联强制规定所有车队必须使用3.0升V10引擎配置，以防引擎制造商开发和试验其他配置。自1989年涡轮增压引擎被禁以来，V10配置一直是最受欢迎的选择，且自1998年起就没有其他配置被使用过。

宝马从2000年起开始向威廉姆斯供应引擎。首个赛季该引擎可靠性出色，尽管与法拉利和梅赛德斯的动力单元相比动力稍显不足。2000赛季期间，搭载宝马E41的威廉姆斯FW22可输出约810hp@17,500转/分。宝马大刀阔斧地推进引擎研发，2001赛季使用的P81引擎转速达到了17,810转/分。然而，可靠性却成为重大隐患，赛季中多次发生爆缸。

宝马P82引擎——2002赛季宝马威廉姆斯F1车队所使用的动力单元——在其最终进化阶段达到了19,050转/分的峰值转速。该引擎也是3.0升V10时代首台在排位赛中突破19,000转/分大关的引擎，这一成就诞生于2002年意大利大奖赛的排位赛阶段。宝马于2003赛季使用的P83引擎表现更为惊人，转速攀升至19,200转/分钟，功率输出突破900bhp门槛，达到约940bhp，且整机重量低于200lb。本田的本田V10引擎同样在2003年加拿大大奖赛期间跨过了900 bhp的门槛。

2005年，规则规定每缸汽门数不得超过5汽门。同时，国际汽联引入新规则，限制每台赛车每两台大奖赛周末只能使用一台引擎，将侧重点转向提升可靠性。尽管如此，动力输出仍在持续攀升。

该赛季，梅赛德斯引擎输出功率约为930bhp。考斯沃斯、梅赛德斯、雷诺及法拉利的引擎在19,000转/分转速下均能输出约900to。本田引擎功率超过965bhp。宝马引擎输出功率超过950bhp。

据丰田赛车运动执行副总裁木下吉明透露，丰田引擎功率突破1000bhp大关。然而，出于可靠性与耐久性考量，这一动力数据在正赛中可能被下调至约960bhp。

### 2006–2013

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2006年，引擎必须为90° 夹角V8结构，最大排量2.4升，气缸直径最大98mm，这意味着在最大缸径下冲程为39.75mm。引擎每缸必须配备两个进气门和两个排气门，采用自然吸气形式，且最低重量为95kg。对于无法获得V8引擎的车队，允许其在2006年和2007年继续使用前一年的引擎并加装转速限制器——红牛收购前米纳尔迪车队后，由于交易未包含新引擎，红牛二队便使用了考斯沃斯V10引擎。2006赛季见证了F1历史上最高的转速限制，远超20,000转/分；随后国际汽联于2007年为所有参赛车队强制实施了19,000转/分的转速限制器。考斯沃斯的V8引擎能够达到略超20,000转/分，雷诺则可达约20,500转/分。本田也做到了同样水平，不过仅限于台架测试。

在空气进入气缸前对其进行预冷、向气缸内喷射除空气和燃油以外的任何物质、可变几何进气与排气系统，以及可变汽门正时均被禁止。每个气缸仅允许配备一个燃油喷射器和单塞火花点火装置。维修区和发车格上需使用独立的启动装置来发动引擎。曲轴箱和气缸体必须由铸造或锻造铝合金制成。曲轴和凸轮轴必须由铁合金制成，活塞由铝合金制成，气门则由铁、镍、钴或钛基合金制成。实施这些限制旨在降低引擎的研发成本。

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排量缩减的设计初衷是让动力输出较3.0升引擎降低约20%，以遏制F1赛车速度的持续攀升。尽管如此，多数情况下赛车的性能反而有所提升。2006年，丰田F1宣布其新款RVX-06引擎在18,000转/分时的输出功率约为740hp，但实际数据当然难以获取。这一时期（2006-2008年）的大多数赛车在19,000转/分时稳定输出约720to（2006赛季则超过20,000转/分）。

2007年，引擎规格被冻结以控制研发成本。2006年日本大奖赛所使用的引擎被延续用于2007和2008赛季，转速限制在19,000转/分。2009年，转速限制进一步降至18,000转/分，同时规定每位车手整个赛季最多使用8台引擎。任何需要额外引擎的车手，将在首次使用该引擎的排位赛中被罚退10位发车。这提升了可靠性的重要性，尽管其影响要到赛季末段才会显现。旨在提高引擎可靠性的特定设计变更可在获得国际汽联许可后实施。这导致部分引擎制造商——尤其是法拉利和梅赛德斯——利用这一规则漏洞，进行既能提升可靠性又能附带增加动力输出的设计变更。由于梅赛德斯引擎被证明动力最强，国际汽联允许对其他制造商的引擎进行重新平衡，以使其动力水平与之匹配。

2009年，本田退出F1。车队被罗斯·布朗收购，组建布朗GP车队并推出布朗BGP 001。由于本田引擎退出，布朗GP将梅赛德斯引擎适配至BGP 001底盘。这支新组建的车队击败了知名度更高、底蕴更深厚的法拉利、迈凯伦-梅赛德斯和雷诺等竞争对手，一举包揽年度车队总冠军和车手总冠军。

自2006赛季结束后退出F1的考斯沃斯于2010年回归。新加入的莲花车队、HRT车队和维珍车队，以及老牌车队威廉姆斯车队，均使用了这款引擎。该赛季同时见证了宝马和丰田引擎的退出——由于全球经济大衰退，这两家汽车制造商相继撤离F1。

2009年，制造商被允许使用动能回收系统（KERS），也称为再生制动系统。能量可以以机械能（如飞轮）或电能（如电池或超级电容）的形式储存，通过电动机在每圈部署最多81hp的额外动力，持续时间略超6秒。该赛季有四支车队曾使用该系统：法拉利、雷诺、宝马和迈凯伦。

尽管动能回收系统在2010赛季仍属合法，但所有车队达成一致不予使用。KERS于2011赛季回归，当时仅有三支车队选择不搭载该系统。2012赛季，仅玛鲁西亚和HRT两支车队未使用KERS；至2013年，所有参赛车队均已配备KERS。2010至2013年间，赛车常规动力输出为700to，平均约750hp@18,000转/分。

### 2014–2025

国际汽联宣布放弃2.4升V8引擎，于2014赛季引入1.6升V6混合动力引擎（即多种动力来源）。新规则允许动能和热能能量回收。强制进气系统重新获准使用——可选择涡轮增压器（上次出现于1988年）或机械增压器，所有制造商均选择使用涡轮增压器。规则不再限制增压值，而是引入燃油流量限制，最高每小时100公斤汽油。由于转速限制降低（15,000转/分）及涡轮增压器的使用，引擎声浪与此前规格截然不同。2014年这些系统的引入显著改变了比赛策略和车队预算。能量回收与部署策略成为影响比赛结果的关键因素。此外，混合动力系统的研发复杂性和成本导致车队开支大幅增加。这一财务压力促使国际汽联决定从2021赛季起实施预算上限，旨在确保各车队之间的竞争环境更加公平。

新规则下的涡轮增压引擎通过复合涡轮增压发动机（从废气中回收能量）提升了效率。最初提议的四缸涡轮增压引擎方案未获赛车车队欢迎，尤其是法拉利。阿德里安·纽维在2011年欧洲大奖赛期间表示，改用V6布局使车队能够将引擎作为承力部件，而直列四缸引擎则需要采用空间车架结构。双方最终达成妥协，允许使用V6强制进气引擎。由于新燃油流量限制，引擎在排位赛和正赛中很少超过12,000转/分。

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动能回收系统（如KERS）可提供160hp的额外动力，每圈释放能量2兆焦。KERS被重新命名为Motor Generator Unit–Kinetic（MGU-K）。热能回收系统同样获准使用，命名为Motor Generator Unit–Heat（MGU-H）。

2015赛季较2014年有所提升，大多数引擎增加了约30to，其中梅赛德斯引擎最为强劲，达到870hp。2019年，雷诺引擎据称在排位赛调校下突破了1000hp。

在之前的制造商中，仅梅赛德斯、法拉利和雷诺于2014年按新规则生产引擎，而考斯沃斯则停止供应引擎。本田于2015年以引擎制造商身份回归，迈凯伦在2014年使用梅赛德斯引擎后，于该年转投本田动力。

2018年1月，国际汽联发布技术指令，禁止引擎制造商向客户车队提供性能不等的引擎，以确保客户车队与厂队之间的引擎性能平等。

2019年，红牛从使用雷诺引擎转投本田动力。本田同时为红牛和AlphaTauri两支车队供应引擎。本田于2021年底退出动力单元供应商行列，红牛接手该项目并开始自主生产引擎。

2017年，国际汽联开始就下一代引擎与现有制造商及潜在新厂商进行磋商，原计划于2021年引入，但因新冠疫情影响推迟至2022年。最初的提案旨在简化引擎设计、削减成本、吸引新参赛方，并回应针对2014年一代引擎的批评。提案保留1.6升V6配置，但放弃复杂的热能回收系统（MGU-H）系统。动能回收系统（MGU-K）将更为强劲，更强调由车手自主部署，并采用更灵活的引入方式以允许战术性使用。提案还呼吁引入标准化组件和设计参数，使各制造商生产的部件能够相互兼容，实现所谓的“即插即用”系统。另一项提案建议允许四轮驱动赛车，前轴由MGU-K单元驱动——区别于传统的传动轴——该单元独立于为后轴提供动力的MGU-K运行，仿效保时捷为保时捷919 Hybrid赛车开发的系统。

然而，主要由于2021年和2022年没有新的引擎供应商申请进入F1，MGU-H的废除、更强劲的MGU-K以及四轮驱动系统的计划均被搁置，但这些技术仍有可能在2026年重新引入。作为替代方案，各车队与国际汽联达成了一项关于车身/底盘空气动力学的激进变革，旨在促进赛车在更近的距离内展开更多轮对轮较量。双方还进一步达成协议：将燃油中的乙醇含量从5.75%提升至10%；并对2022至2025赛季的动力单元设计实施冻结——其中内燃机、涡轮增压器和MGU-H于2022年3月1日冻结，储能单元、MGU-K和控制电子系统则于2022年9月1日冻结。本田作为2021年即将退出的引擎供应商，极力主张保留MGU-H；接手其引擎生产项目的红牛也支持这一立场。原本计划的四轮驱动系统拟基于保时捷919 Hybrid的系统开发，但保时捷最终未能在2021-2022赛季成为F1引擎供应商。

### 2026–2030

2026赛季起，全新引擎规则将正式生效。新规将保留自2014年以来一直采用的1.6升V6涡轮增压内燃机配置。新动力单元的总输出功率仍将超过1000bhp，但动力来源结构将发生重大变化。MGU-H将被禁用，而MGU-K的输出功率将从原先的160bhp大幅提升至470bhp。与此同时，动力单元中内燃机部分的输出功率将从850bhp下调至540bhp。此外，燃油流速限制将不再基于不同来源燃油的质量，而是基于规则规定的统一配方所蕴含的理论能量值进行限制。从2027年起，MGU-K和排气系统等部件还将面临进一步的限制规定。新款动力单元将采用由一级方程式自主开发的全可持续燃料运行。

奥迪将于2026年起正式成为引擎供应商。

福特在阔别F1达21年之后，将于2026年与红牛动力总成合作，以红牛-福特动力总成的身份重返围场。曾于2021年正式宣布退出F1的本田，其子公司本田赛车公司也已获国际汽联确认，将以制造商身份于2026年回归。国际汽联同时确认，法拉利、梅赛德斯-AMG及阿尔品（雷诺）已注册成为2026赛季的引擎供应商。

然而，鉴于自2014年V6涡轮增压混合动力时代开启以来，其动力单元始终未能取得理想战绩，雷诺于2024年9月30日宣布，将在2025赛季结束后终止其引擎项目，不会为2026年新规制造引擎。此外，国际汽联于2025年提出的一项提案——计划在2028年提前终止2026年引擎规则，转而采用可持续燃料驱动的自然吸气V10引擎——遭到各车队否决。2025年4月23日，国际汽联正式确认，通用汽车旗下品牌凯迪拉克将从2029赛季起成为动力单元供应商。凯迪拉克F1车队此前已宣布将于2026赛季加入F1赛历，初期将使用客户版法拉利动力单元作为过渡，待凯迪拉克自研引擎开发完成后再行更换。

### 引擎规则的时代演进

年份｜运行原理｜最大排量｜发动机布局｜转速上限｜燃油流量限制 (Qmax)｜燃油成分

自然吸气｜强制进气｜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、转子式与涡轮式｜3.0升｜1.5升｜指定商用汽油

1972–1980｜最多12缸

1981–1985｜四冲程活塞

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｜无铅汽油

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转/分

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

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

2026以后｜90° V6 + MGU-K｜(0.27 × 转速) + 165且最大不超过3,000 MJ/h｜100%合成烃类燃料

### 2014-2025年引擎技术规格

#### 燃烧、构造、运行、功率与燃油

- 制造商: 梅赛德斯-奔驰、雷诺（含2018年前贴牌TAG Heuer时期）、法拉利，以及红牛动力总成（本田）
- 类型: 混合动力四冲程活塞式引擎。“四冲程”可能暗示奥托循环，但并非强制要求。允许使用阿特金森循环或米勒循环
- 构型：V6混合动力涡轮增压器发动机
- V型夹角：90° 气缸夹角
- 排量：1.6升（98立方英寸）
- 缸径：80毫米（3.150英寸）
- 冲程：53毫米（2.087英寸）
- 压缩比：最大18:1
- 配气机构：双顶置凸轮轴（DOHC），24汽门（每缸4汽门）
- 燃油：最低87（RON+MON）/2无铅汽油 + 至少10%“先进可持续”乙醇。存在更精细的成分与性能限制，但允许在限制范围内的改进，前提是提交样品并获得国际汽联批准。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，以适应稀薄燃烧/快速燃烧技术
- 燃油供给：汽油直喷，允许进气歧管喷射
- 最大燃油喷射压力：500巴（7,252磅/平方英寸）
- 喷油嘴数量：每缸最多1个。这对分层充气引擎及用于稀薄燃烧/快速燃烧的副燃烧室点火构成严格限制，因无法使用独立喷油嘴分别向副燃烧室和主燃烧室提供浓混合气与稀混合气。每循环喷射次数不限。
- 燃油流速限制：(0.009 × 转速) + 5.5，上限100公斤/小时，部分节气门开度下另有进一步限制。
- 燃油使用限制：110公斤/场
- 进气方式：单涡轮增压器，配同轴电动机/发电机（MGU-H）
- 功率输出：约850 + 161制动马力（634 + 120千瓦）@ 10,500转/分及以上
- 扭矩：约600–815牛·米（443–601磅·英尺）
- 润滑系统：干式油底壳。机油不得含燃油辛烷值提升添加剂。机油消耗限制为最大0.30升/100公里。油底壳液位通过遥测实时监控。
- 最高转速：无限制（实际应用中，无引擎会大幅超过12,000转/分钟，因效率下降）
- 引擎管理：国际汽联标准ECU（电子控制单元）。ECU同时控制能量回收及其他底盘控制/遥测功能。动力单元控制模块源自2019年迈凯伦TAG-320B。ECU运行程序的大部分内容可自由优化改进，前提是各版本须提交、注册并获得国际汽联批准（赛季内版本数量有限制），但动力单元控制程序部分自2022至2025赛季基本冻结。
- 最高时速：约370公里/小时（230英里/小时）（蒙扎、巴库及墨西哥赛道）；常规赛道340公里/小时（211英里/小时）
- 质量：完整动力单元最低150公斤（330.69磅）
- 冷却系统：单水泵
- 点火系统：每循环不超过5次点火
- 排气系统：单排气，中央出口

##### 增压进气

- 涡轮增压器质量: 8kg，具体取决于所使用的涡轮壳体
- 涡轮增压器转速限制: 125,000转/分
- 增压方式: 单级压气机和排气涡轮，与MGU-H共用一根轴
- 涡轮增压压力: 无上限，但通常为400-绝对压力
- 废气旁通阀: 最多两个泄压阀和两个废气旁通阀，电子或气动控制。（泄压阀通过循环回流来限制进气压力。废气旁通阀将多余压力释放到大气中。）

##### ERS系统

- MGU-K转速: 最高50,000转/分，与曲轴的驱动/被驱动比固定
- MGU-K功率: 最高120kW
- MGU-K每圈回收能量: 最高2MJ
- MGU-K接收能量: 每圈从能量存储装置接收最高4MJ。由高压锂离子电池和一系列超级电容器组成，超级电容器作为高充放电电流的缓冲器。最高电压：1000伏特，重量限制：最低20公斤，最高25公斤。来自MGU-H的能量无限制
- MGU-H转速: 与涡轮增压器转速相同，最高125,000转/分
- MGU-H回收能量: 无限制
- MGU-H释放能量（用于驱动涡轮增压器或MGU-K）：无限制

## 记录

数据截至2026年日本大奖赛

粗体表示在2026赛季参加过一级方程式赛车的引擎制造商。

### 发动机制造商获得F1大奖赛分站冠军数

排名｜引擎｜胜场数｜首次胜利｜最近胜利

1｜法拉利｜FER｜1951年英国大奖赛｜2024年墨西哥城大奖赛

2｜梅赛德斯 (由伊尔莫于1994年至2005年间制造)｜MRC｜1954年法国大奖赛｜2026年日本大奖赛

3｜福特 (由考斯沃斯制造)｜176｜1967年荷兰大奖赛｜2003年巴西大奖赛

4｜雷诺｜169｜1979年法国大奖赛｜2021年匈牙利大奖赛

5｜本田｜HON｜1965年墨西哥大奖赛｜2021年阿布扎比大奖赛

6｜考文垂顶点｜40｜1958年阿根廷大奖赛｜1965年德国大奖赛

7｜本田-红牛动力总成｜37｜2023年巴林大奖赛｜2025年阿布扎比大奖赛

8｜先锋技术 (由保时捷制造)｜25｜1984年巴西大奖赛｜1987年葡萄牙大奖赛

9｜宝马｜20｜1982年加拿大大奖赛｜2008年加拿大大奖赛

10｜BRM｜18｜1959年荷兰大奖赛｜1972年摩纳哥大奖赛

来源:

### 最多连续分站冠军

排名｜制造商｜胜场数｜赛季｜比赛｜引擎｜获胜车队

1｜福特｜22｜, ,｜1972年澳大利亚大奖赛 – 1974年南非大奖赛｜考斯沃斯DFV｜莲花, 泰瑞尔, 迈凯伦, 布拉汉姆

2｜福特｜20｜, ,｜1968年英国大奖赛 – 1970年摩纳哥大奖赛｜考斯沃斯DFV｜莲花, 马特拉, 迈凯伦, 布拉汉姆, March Engineering

3｜雷诺｜16｜,｜1995年法国大奖赛 – 1996年圣马利诺大奖赛｜RS7, RS8｜贝纳通, 威廉姆斯

4｜本田RBPT｜14｜2023年巴林大奖赛 – 2023年意大利大奖赛｜RBPTH001｜红牛

5｜本田｜11｜1988年巴西大奖赛 – 1988年比利时大奖赛｜RA168E｜迈凯伦

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

梅赛德斯｜,｜2015年日本大奖赛 – 2016年俄罗斯大奖赛｜PU106B Hybrid, PU106C Hybrid｜梅赛德斯

2016年摩纳哥大奖赛 – 2016年新加坡大奖赛｜PU106C Hybrid｜梅赛德斯

,｜2018年巴西大奖赛 – 2019年法国大奖赛｜M09 EQ Power+, M10 EQ Power+｜梅赛德斯

10｜福特｜9｜,｜1980年荷兰大奖赛 – 1981年比利时大奖赛｜考斯沃斯DFV｜布拉汉姆, 威廉姆斯

雷诺｜2013年比利时大奖赛 – 2013年巴西大奖赛｜RS27-2013｜红牛

红牛动力总成｜2022年法国大奖赛 – 2022年墨西哥城大奖赛｜RBPTH001｜红牛

本田RBPT｜,｜2023年日本大奖赛 – 2024年沙特阿拉伯大奖赛｜RBPTH001, RBPTH002｜红牛

来源:

## 外部链接

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