Varikliai Formulėje 1: nuo V8 iki V6 turbo hibridų

Per visą automobilių pramonės istoriją matėme daugybę variklių konstrukcijos. Tas pats nutiko ir Formulė 1, kur techninės taisyklės žymėjo evoliuciją, kuri perėjo iš V10 į V8, tada V8 įdiegus KERS, sukuriama dabartinės hibridinės eros užuomazga ir galiausiai baigėme V6 Turbo su hibridizacija.

Dėl šio besikeičiančio scenarijaus daugelis gamintojų paliko Didįjį cirką ir įžengė nauji, atsižvelgiant į jų interesus, susijusius su parduodamais gatvės automobiliais. Tačiau nė vienas iš šių pakeitimų neprivertė klasikinių baikerių (Mercedes, Renault ir Ferrari) pajudėti. Na, padarykime įdomų pastarųjų metų techninė apžvalga F1.

Nesileisdami į detales apie suvartojimo apribojimus ir elektrinę dalį, kuriai skirsime kitą straipsnį, kuriame apibūdinsime, kas yra KERS, jo veikimas ir esamos ERS (MGU-K ir MGU-H), daugiausia dėmesio skirsime variklio daliai. ir ypač V8 ir V6, kurie pastaruosius kelerius metus uždarė F1. aišku visada mes kalbame apie Otto ciklo variklius (benzinas), nes F1 nenaudojamas dyzelino ciklas.

V8 varikliai:

El neabejotinas V8 garsas Daugeliui Formulės 1 gerbėjų tai buvo aistringa. Galingas garsas atskleidė didžiulę šių 8 cilindrų V variklių galią. Kaip žinote, per visą istoriją buvo automobilių su 1, 2, 3, 4, 5, 6 , 8, 10, 12 ir net 16 cilindrų, kurių išdėstymas svyravo nuo eilės, V ir net W, be bokserio.

Pirmieji V8 pasirodė XX amžiaus pradžioje įrengti greitaeigius katerius, lėktuvus ir lenktyninius automobilius. Tačiau tik 1914 m. Cadillac pagamino pirmąjį masinės gamybos automobilį su V8 ​​varikliais. Šią mechaniką vėliau pritaikė daugelis transporto priemonių, ypač Šiaurės Amerikoje.

V8 istoriškai buvo labai galingi varikliai. mėgo savo lankstumą, gali būti didžiulis, kad būtų galima įrengti sunkiasvores transporto priemones ar valtis, net ir kompaktiškas, skirtas sportinėms ar varžybinėms transporto priemonėms, kaip šiuo atveju. Tačiau jie taip pat yra brangesni ir sunaudoja daugiau nei kiti dizainai, o tai kompensuoja savo galios / dydžio / svorio santykiu.

Taip pat neturėtume pamiršti, kad yra dar viena puikių savybių, kurių kai kurie vairuotojai gali praleisti dėl V8 draudimo jam būdingas švelnumas. Toks „švelnus“ V8 elgesys atsirado dėl to, kad kiekvienas 90º alkūninio veleno apsisukimas sukelia sprogimo ciklą (keturtakčiame variklyje).

Na, kaip galite įsivaizduoti, V8 turėjo dvi eilės 4 pasvirusių cilindrų tokiu būdu, kad jie suformavo savotišką V. Šio V kampas taip pat labai keičia variklio elgesį. Nors paprastai jie yra maždaug 90º konfigūracijos, taip pat dažnai matomos kitos 60º ir 45º konfigūracijos.

Nors kiekviena cilindrų grupė turi savo cilindro galvutę su skirstomaisiais velenais ir vožtuvais, alkūninis velenas yra bendras. Todėl variklio V konfigūracija yra panaši į dviejų eilėje esančių variklių sujungimą. Minėtas alkūninis velenas dažnai būna dviejų skirtingų konstrukcijų: skersinės plokštumos ir plokščios plokštumos. Kryžminis tipas naudojamas lengvuosiuose automobiliuose ir kitų tipų transporto priemonėse, o plokščias – sportiniuose automobiliuose ir didelio našumo varikliuose, pavyzdžiui, lenktyniniuose.

Kodėl? Tai paprasta, tie kryžminis išdėstymas turi turėti didelius atsvarus subalansuoti save ir dėl to turi didžiulę besisukančią masę, neleidžiančią varikliui gerai veikti esant dideliems apsisukimams. Ir kas dar blogiausia, tai taip pat kenkia variklio įsibėgėjimui ar reakcijos laikui.

Tie, kurie yra plokščias tipas, kaip ir F1 atveju, jie neišsprendžia pusiausvyros problemos su atsvarais ir todėl leidžia būti lengvesniems, dirbti didesniais sūkiais, greičiau įsibėgėti ir t.t. Tačiau jie turi kažką prieš, tai yra vibracija, kurią jie sukuria, palyginti su kryžiaus tipu. Formulei 1 tai nėra didelė problema, bet turizmui tai būtų kažkas blogiau. Siekiant didesnio komforto, vibracijai sumažinti paprastai kiekvienoje alkūninio veleno pusėje yra priešingai besisukančių velenų.

V6 turbo varikliai:

Los Pirmieji V6 yra 1950 m, pristatė Lancia. Kai kurie V6 varikliai buvo gaminami 90º kampu, pasinaudojant V8 gamybos linijomis. Tačiau tai nėra pats efektyviausias, nes geriausias kampas vibracijai sumažinti yra 60º.

Grįžtant prie F1, garsas yra dar viena funkcija, kuri sumažėjo, kai pasirodė V6. Nors šiais metais dalis garso buvo atkurta, jis nėra toks, kaip V8 eroje. Nepaisant to, našumo požiūriu šių metų V6 Turbo Hybrids jau yra galintis pagerinti paskutinio V8 laikus. Ir jie toliau vystysis dar keletą metų, kol stabilizuosis, kaip ir su visomis naujomis technologijomis.

Jeigu išsipildys prašymai dėl 1000 CV galios biturbo atėjimo, Su daug galingesniais varikliais F1 sumuštų ankstesnius rekordus ir tai neabejotinai būtų paskata toliau stebėti šią sporto šaką bei džiaugsmas pilotams. Na, pereikime prie techninių dalykų...

V6 Turbos ne tik pašalino dalykus, jie taip pat padidino sukimo momentą F1. Kažkas, kas patiko kai kuriems pilotams, bet ne kitiems, kuriems sunku suvaldyti tą jėgą. Inžinieriams taip pat buvo galvos skausmas kuriant programinę įrangą ar tinkamus energijos tiekimo žemėlapius, kad būtų išvengta problemų, kylančių iš posūkių (ypač esant šlapiam).

V6, Sprogimas įvyksta kas 120 laipsnių alkūninio veleno sukimosi kampu., geriau nei keturių cilindrų (180º), bet šiek tiek blogiau nei V8 atveju. Dėl to jie yra mažiau sklandūs nei V8, o jų elementai yra labiau pavargę, todėl, palyginti su V8, sumažėja našumas ir patikimumas (viskas yra vienodas).

Tačiau iki šiol ignoravome, kad tai a Turbo dalys o ne iš atmosferinio variklio, lyginant su V8. Pristačius Turbo (turbokompresorių), galima suspausti orą, kad būtų įpurškiama daugiau jo tokiu pat kiekiu (perkrovimas). Tai leidžia, kad nepaisant mažesnio darbinio tūrio, variklis gali pasiekti didesnę galią nei lygiavertis atmosferinis variklis.

Na tai tiesa Turbo prideda daugiau svorio ir dalių varikliui, kažkas nereikšmingo, ką reikia kompensuoti už mažesnį variklį, palyginti su atmosferiniu. Šios naujos dalys yra: kompresorius (atsakingas už įleidžiamo oro suspaudimą), tarpinis aušintuvas (siekiamas neutralizuoti kompresoriaus temperatūros padidėjimą aušinant orą, kad jis neišsiplečia ir nepanaikina suspaudimo poveikio) ir turbina. dėl kurio kompresorius sukasi dėl išmetamųjų dujų patekimo ant jo menčių.

Išnaudojant didelę išmetamųjų dujų energiją, turbinos mentės suka veleną, kuris mechaniškai sujungtas su kompresoriumi. Tai suspaudžia orą, kad įpuršktų jį į cilindrą ir pradėtų degti, o tarpinis aušintuvas atvėsina jį prieš pasiekdamas paskirties vietą, kad neužimtų daugiau tūrio. Rezultatas yra didesnis galios tiekimas, pavėluotas, bet didesnis nei tas, kuris atitiktų jos poslinkį.

Na, o kelerių metų idėja – kurti biturbo, kuris generuoja apie 1.000 CV galios su tuo pačiu cilindrų tūriu ir skaičiumi. Twin turbo skiriasi nuo įprastos turbinos tuo, kad turi dvi turbinas, kaip rodo jo pavadinimas. Mažesnė, kuri veikia esant mažiems apsisukimams ir užtikrina greitą reakciją, ir didesnė, kuri veikia tik esant dideliam apsisukimų dažniui.

Šiuo metu gamintojai privalo turėti tik vieną turbiną. Tai buvo galvos skausmas dizaineriams. Pavyzdžiui, 2014 m. „Ferrari“ turėjo daug problemų, nes manė, kad jei jie turėtų mažesnę turbiną, ji geriau reaguotų esant žemiems sūkiams, tačiau tai labai apribojo jų galią ir neleido konkuruoti su visagaliu „Mercedes“. Su biturbo tokių problemų nebūtų...

Kitas svarbus terminas kalbant apie turbo variklius yra perteklius, laikotarpis, per kurį kompresorius padidina virš normalaus lygio, kad padidėtų variklio sukimo momentas. Tai gali būti valdoma elektroniniu būdu, o F1 perkrova trunka apie 30 s per ratą, žinoma, naudojama pagreičio zonose.