Motory vo Formule 1: od V8 po V6 Turbo Hybrids

Počas histórie automobilového priemyslu sme videli veľké množstvo konštrukcie motora. To isté sa stalo v Formula 1, kde technické pravidlá znamenali evolúciu, ktorá prešla od V10 k V8, potom so zavedením KERS vo V8 vzniká zárodok súčasnej hybridnej éry a nakoniec sme skončili s V6 Turbo s hybridizáciou.

Tento meniaci sa scenár spôsobil, že mnohí výrobcovia opúšťajú Veľký cirkus a vstupujú noví v závislosti od ich záujmov týkajúcich sa pouličných áut, ktoré predávajú. Žiadna z týchto zmien však nerozhýbala klasických motorkárov (Mercedes, Renault a Ferrari). No, urobme zaujímavosť technický prehľad posledných rokov v F1.

Bez toho, aby sme zachádzali do detailov týkajúcich sa obmedzení spotreby a elektrickej časti, ktorej budeme venovať ďalší článok, v ktorom popíšeme, čo je KERS, jeho fungovanie a súčasný ERS (MGU-K a MGU-H), zameriame sa na motorovú časť. ako také a najmä vo V8 a V6, ktoré uzavreli posledných pár rokov v F1. evidentne vždy hovoríme o motoroch s Ottovým cyklom (benzín), keďže v F1 sa nepoužíva Dieselový cyklus.

Motory V8:

El nezameniteľný zvuk V8 Bolo to niečo, pre čo boli nadšení mnohí fanúšikovia Formuly 1. Silný zvuk, ktorý odhalil obrovskú silu týchto 8-valcových V-motorov. Ako viete, v priebehu histórie existovali autá s 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12 a dokonca 16 valcov, ktorých umiestnenie sa okrem boxerov líšilo od toho, aby boli v rade, vo V a dokonca aj vo W.

Prvé V8 sa objavili na začiatku XNUMX. storočia na vybavenie motorových člnov, lietadiel a pretekárskych áut. Ale až v roku 1914 Cadillac vyrobil prvé sériovo vyrábané auto poháňané motormi V8. Tieto mechaniky boli neskôr prispôsobené mnohým vozidlám, najmä v Severnej Amerike.

V8 boli historicky veľmi výkonné motory. obľúbené pre ich flexibilitu, ktoré môžu byť obrovské na vybavenie ťažkých vozidiel alebo lodí, dokonca aj kompaktných rozmerov pre športové alebo súťažné vozidlá, ako je to v tomto prípade. Ale sú tiež drahšie a spotrebujú viac ako iné dizajny, čo kompenzujú pomerom výkon/veľkosť/hmotnosť.

Netreba zabúdať ani na to, že ďalšou zo skvelých funkcií, ktoré môžu niektorým vodičom pri zákaze V8 chýbať, je jeho charakteristická mäkkosť. Toto "jemné" správanie motora V8 je spôsobené tým, že každých 90° otočenia kľukového hriadeľa vyvolá cyklus výbuchu (v štvortaktnom motore).

No, ako si viete predstaviť, V8 mali dva rady po 4 naklonených valcoch takým spôsobom, že tvorili akési V. Uhol tohto V tiež veľmi mení správanie motora. Hoci sú zvyčajne okolo 90º konfigurácie, je bežné vidieť aj iné 60º a 45º konfigurácie.

Hoci má každý rad valcov svoju vlastnú hlavu valcov s vačkovými hriadeľmi a ventilmi, kľukový hriadeľ je bežný. Preto je konfigurácia V motora podobná, ako keby boli dva motory spojené v rade. Uvedený kľukový hriadeľ má často dve rôzne konštrukcie: usporiadanie v priečnej rovine a v rovine. Krížový typ sa používa v osobných automobiloch a iných typoch vozidiel, zatiaľ čo plochý typ sa častejšie používa v športových autách a vysokovýkonných motoroch, ako sú pretekárske.

prečo? Je to jednoduché, tí z krížové usporiadanie musí mať veľké protizávažia aby sa sám vyvážil a vďaka tomu má obrovskú rotujúcu hmotu, ktorá bráni motoru dobre fungovať pri vysokých otáčkach. A čo je horšie, ubližuje aj zrýchleniu či odozve motora.

Tí z plochý typ, ako v prípade F1, neriešia problém vyváženia s protizávažiami a preto umožňujú byť ľahší, pracovať vo vyšších otáčkach, rýchlejšie akcelerovať atď. Ale niečo proti tomu majú, a to vibrácie, ktoré produkujú v porovnaní s krížovým typom. Pre F1 to nie je zásadný problém, ale pre turistiku by to bolo niečo horšie. Pre väčšie pohodlie je na každej strane kľukového hriadeľa zvyčajne zahrnutá dvojica protibežných hriadeľov na zníženie vibrácií.

Turbo motory V6:

undefined prvé V6 pochádzajú z roku 1950, ktorú predstavila Lancia. Niektoré motory V6 boli vyrobené s uhlom 90º s využitím výrobných liniek, ktoré už boli na mieste pre motory V8. To však nie je najefektívnejšie, pretože najlepší uhol na minimalizáciu vibrácií je 60º.

Ak sa vrátime k F1, zvuk je ďalšou funkciou, ktorá bola s príchodom V6 zredukovaná. Aj keď sa tento rok časť zvuku obnovila, nie je to ako v ére V8. Napriek tomu z hľadiska výkonu už tohtoročné hybridy V6 Turbo Hybrid sú v pozícii zlepšiť časy poslednej V8. A budú sa vyvíjať ešte niekoľko rokov, kým sa nestabilizujú, ako sa to stáva pri všetkých nových technológiách.

Ak sa splnia požiadavky o príchode biturba s výkonom 1000 CV, F1 by prekonala doterajšie rekordy s oveľa výkonnejšími motormi a to by bolo nepochybne motiváciou pokračovať v sledovaní tohto športu a radosťou pre pilotov. No poďme k technickej...

V6 Turbo nielenže odstránili veci, priniesli aj zvýšený krútiaci moment do F1. Niečo, čo sa páčilo niektorým pilotom, ale nie iným, pre ktorých je ťažké kontrolovať dodávku sily. Inžinierov tiež trápilo navrhovanie softvéru alebo správnych máp dodávky energie, aby sa vyhli problémom pri výjazde zo zákrut (najmä na mokre).

Vo V6, Výbuch nastáva každých 120 stupňov otočenia kľukového hriadeľa., lepšie ako štvorvalec (180º), ale o niečo horšie ako v prípade V8. Vďaka tomu sú menej hladké ako V8 a ich prvky podliehajú väčšej únave, čo vytvára určitý nedostatok výkonu a menšiu spoľahlivosť v porovnaní s V8 (za rovnakých podmienok).

Ale doteraz sme ignorovali, že ide o a Turbo a nie z atmosférického motora v porovnaní s V8. Zavedením Turbo (turbodúchadla) je možné stlačiť vzduch, aby ste ho vstrekli viac v rovnakom objeme (preplňovanie). To umožňuje, že napriek menšiemu zdvihovému objemu môže motor dosiahnuť vyšší výkon ako ekvivalentný atmosférický.

Je pravda, že Turbo pridáva viac hmotnosti a dielov do motora, niečo zanedbateľné, čo treba kompenzovať tým, že má menší motor v porovnaní s atmosférickým. Týmito novými časťami sú: kompresor (zodpovedný za stláčanie vzduchu na vstupe), medzichladič (pôsobí proti zvýšeniu teploty produkovanej v kompresore ochladzovaním vzduchu tak, aby sa nerozpínal a nezrušil účinok kompresie) a turbína. to spôsobuje, že kompresor sa otáča vďaka dopadu výfukových plynov na jeho lopatky.

Využitie vysokej energie výfukových plynovlopatky turbíny otáčajú hriadeľ, ktorý je mechanicky spojený s kompresorom. Tým sa vzduch stlačí, aby sa vstrekol do valca a začalo sa spaľovanie, zatiaľ čo medzichladič ho pred dosiahnutím cieľa ochladzuje, aby nenabral väčší objem. Výsledkom je väčšia dodávka energie, oneskorená, ale väčšia, ako by zodpovedala jej posunutiu.

No, myšlienka na pár rokov je tvoriť biturbo, ktoré generuje asi 1.000 CV výkonu s rovnakým zdvihovým objemom a počtom valcov. Dvojité turbo sa líši od normálneho turba tým, že má dve turbá, ako naznačuje jeho názov. Menší, ktorý pôsobí pri nízkych otáčkach a vytvára rýchlu odozvu, a väčší, ktorý funguje len pri vysokých otáčkach.

V súčasnosti, výrobcovia sú povinní mať len jedno turbo. To bola bolesť hlavy pre dizajnérov. Napríklad Ferrari malo v minulom roku 2014 veľa problémov, pretože si mysleli, že ak budú mať menšie turbo, bude lepšie reagovať pri nízkych otáčkach, ale to značne obmedzilo ich výkon a znemožnilo im konkurovať všemocnému Mercedesu. S biturbo by taký problém nebol...

Ďalším dôležitým pojmom, keď hovoríme o turbomotoroch, je overboost, časový úsek, počas ktorého sa kompresor zvýši nad normálne, aby sa zvýšil krútiaci moment motora. Dá sa to ovládať elektronicky a v F1 to overboost trvá asi 30 s na kolo, samozrejme v zónach zrýchlenia.