Двигатели в Формуле-1: от V8 до V6 Turbo Hybrids

За всю историю автомобилестроения мы видели большое количество конструкция двигателя. То же самое произошло в Формула 1, где технические правила отмечают эволюцию от V10 к V8, затем с введением KERS в V8 создается зародыш нынешней гибридной эры, и, наконец, мы закончили с V6 Turbo с гибридизацией.

Этот изменяющийся сценарий заставил многих производителей покинуть Большой цирк и войти в него новых, в зависимости от их интересов в отношении уличных автомобилей, которые они продают. Но ни одно из этих изменений не заставило классических байкеров (Мерседес, Рено и Феррари) двигаться. Что ж, давайте сделаем интересное технический обзор последних лет в Ф1.

Не вдаваясь в подробности ограничений по потреблению и электрической части, которой мы посвятим отдельную статью с описанием того, что такое КЕРС, его принцип работы и современные ЭПС (МГУ-К и МГУ-Н), остановимся на моторной части. как таковые, и особенно в двигателях V8 и V6, которые за последние несколько лет закрылись в Формуле-1. очевидно всегда мы говорим о двигателях цикла Отто (бензин), так как в Ф1 дизельный цикл не используется.

Двигатели V8:

El неповторимый звук V8 Это было то, чем были увлечены многие поклонники Формулы 1. Мощный звук, который раскрывал огромную мощность этих 8-цилиндровых двигателей V. Как вы знаете, на протяжении всей истории были автомобили с 1, 2, 3, 4, 5, 6 , 8, 10, 12 и даже 16 цилиндров, расположение которых варьировалось от рядного, V и даже W, кроме оппозитного.

Первые двигатели V8 появились в начале XNUMX века. для оснащения катеров, самолетов и гоночных автомобилей. Но только в 1914 году Cadillac выпустил первый серийный автомобиль с двигателем V8. Позже эта механика была адаптирована для многих автомобилей, особенно в Северной Америке.

V8 исторически были очень мощными двигателями. любят за их гибкость, будучи в состоянии быть огромным для оснащения тяжелых транспортных средств или лодок, даже компактных размеров для спортивных или соревновательных транспортных средств, как в данном случае. Но они также дороже и потребляют больше энергии, чем другие конструкции, что компенсируется их соотношением мощности/размера/веса.

Мы также не должны забывать, что еще одна замечательная функция, которую некоторые водители могут пропустить из-за запрета V8, — это его характерная мягкость. Такое «мягкое» поведение V8 связано с тем, что каждые 90º поворота коленчатого вала производят цикл взрыва (в четырехтактном двигателе).

Ну, как вы понимаете, у двигателей V8 было два ряда по 4 наклонных цилиндра таким образом, что они образовали своего рода V. Угол этого V также сильно меняет поведение двигателя. Хотя они обычно имеют конфигурацию около 90º, также часто можно увидеть другие конфигурации 60º и 45º.

Хотя каждый ряд цилиндров имеет свою головку блока цилиндров со своими распределительными валами и клапанами, коленвал общий. Следовательно, V-образная конфигурация двигателя аналогична соединению двух двигателей в линию. Упомянутый коленчатый вал часто имеет две различные конструкции: поперечное и плоское расположение. Крестообразный тип используется в легковых автомобилях и других типах транспортных средств, в то время как плоский тип чаще используется в спортивных автомобилях и высокопроизводительных двигателях, таких как гоночные.

Почему? Это просто, те из поперечное расположение должно иметь большие противовесы уравновешивать себя, и это заставляет его иметь огромную вращающуюся массу, не позволяющую двигателю хорошо работать на высоких оборотах. И что еще хуже, это также влияет на ускорение или время отклика двигателя.

те плоский тип, как и в случае с F1, они не решают проблему баланса с противовесами и поэтому позволяют быть легче, работать на более высоких оборотах, быстрее разгоняться и т.д. Но у них есть что-то против этого, а именно вибрация, которую они производят по сравнению с крестовым типом. Для Формулы 1 это не большая проблема, но для туризма это было бы кое-что похуже. Для дополнительного удобства с каждой стороны коленчатого вала обычно устанавливается пара валов, вращающихся в противоположных направлениях, чтобы уменьшить вибрацию.

Турбодвигатели V6:

первые V6 датируются 1950 годом, представленный Lancia. Некоторые двигатели V6 производились с углом наклона 90º с использованием производственных линий, которые уже существовали для двигателей V8. Но это не самый эффективный способ, так как лучший угол для минимизации вибраций составляет 60º.

Возвращаясь к F1, звук — это еще одна особенность, которая была уменьшена с появлением V6. Хотя в этом году часть звука была восстановлена, это не то, что было в эпоху V8. Несмотря на это, с точки зрения производительности гибриды V6 Turbo этого года уже в состоянии улучшить времена последнего V8. И они будут продолжать развиваться еще несколько лет, пока не стабилизируются, как это происходит со всеми новыми технологиями.

Если запросы о прибытии битурбо мощностью 1000 л.с. сбудутся, F1 побьет прошлые рекорды с гораздо более мощными двигателями а это, несомненно, было бы стимулом продолжать смотреть этот вид спорта и радовать пилотов. Что ж, давайте перейдем к техническим...

Турбины V6 не только убрали вещи, они также увеличили крутящий момент в F1.. Что-то, что понравилось некоторым пилотам, но не другим, которым трудно контролировать эту подачу силы. Для инженеров также было головной болью разработка программного обеспечения или правильных карт подачи мощности, чтобы избежать проблем на выходе из поворотов (особенно на мокрой дороге).

В V6, Взрыв происходит каждые 120 градусов поворота коленчатого вала., лучше, чем у четырехцилиндрового (180º), но несколько хуже, чем в случае с V8. Это делает их менее плавными, чем V8, и их элементы подвержены большей усталости, что приводит к определенному снижению производительности и меньшей надежности по сравнению с V8 (при прочих равных условиях).

Но до сих пор мы игнорировали, что это Turbo а не от безнаддувного двигателя по сравнению с V8. Внедрив Turbo (турбокомпрессор), можно сжать воздух, чтобы впрыснуть больше его в том же объеме (наддув). Это позволяет, несмотря на меньший рабочий объем, двигатель может достигать большей мощности, чем у эквивалентного атмосферного.

Это правда, что Turbo добавляет больше веса и деталей к двигателю, что-то ничтожно мало компенсируемое наличием двигателя меньшего размера по сравнению с атмосферным. Этими новыми частями являются: компрессор (отвечает за сжатие воздуха для впуска), промежуточный охладитель (для противодействия повышению температуры, производимой в компрессоре, путем охлаждения воздуха, чтобы он не расширялся и отменял эффект сжатия) и турбина. который заставляет компрессор вращаться благодаря падению выхлопных газов на его лопатки.

Использование высокой энергии выхлопных газовлопасти турбины вращают вал, механически связанный с компрессором. Это сжимает воздух, чтобы впрыснуть его в цилиндр и начать сгорание, в то время как промежуточный охладитель охлаждает его до того, как он достигнет места назначения, чтобы он не занимал больше объема. Результатом является большая подача мощности, запоздалая, но большая, чем та, которая соответствовала бы ее смещению.

Ну и идея на несколько лет создать битурбо, который генерирует около 1.000 л.с. мощности при том же рабочем объеме и количестве цилиндров. Твин-турбо отличается от обычного турбо тем, что у него две турбины, как следует из названия. Меньший, который действует на низких оборотах, дает быстрый отклик, и больший, который работает только на высоких оборотах.

Сегодня, производители обязаны иметь только одну турбину. Это стало головной болью дизайнеров. У Ferrari, например, было много проблем в прошлом 2014 году, потому что они думали, что если бы у них была турбина меньшего размера, она бы лучше реагировала на низких оборотах, но это сильно ограничивало их мощность и мешало им конкурировать со всемогущим Mercedes. С битурбо такой проблемы не будет...

Еще одним важным термином, когда речь идет о турбодвигателях, является перенапряжение, период времени, в течение которого компрессор увеличивает крутящий момент выше нормы для увеличения крутящего момента двигателя. Это можно контролировать с помощью электроники, и в F1 избыточное ускорение длится около 30 секунд на круг, конечно, используется в зонах ускорения.