У кого какие двигатели в формуле 1

Квалификационные двигатели в Формуле 1. Часть 1: Турбоэра.

Впервые о таком феномене как специальные квалификационные двигатели Формула-1 узнала в начале 80-х годов. Забавно, что случилось это вовсе не благодаря пионерам применения в Формуле-1 турбонаддува Renault. Первопроходцами стали баварские моторостроители — BMW -* .

В команде Brabham особо мощные двигатели устанавливали на запасное шасси, и оно было предназначено только для Нельсона Пике. В гонке он выступал на другой машине, и разумеется с другим мотором.

В середине сезона 1983 года (если точнее, то на Г.п. Германии), помимо привычного уже увеличения давления наддува, в квалификации немцы начали применять специальное, т.н. «ракетное топливо» на основе толуэна, фирмы BASF-Winterschall.

В 1984 году в лексиконе болельщиков Ф1 появляются такие термины как «жертвенный мотор», он же «поул или ничего». Но даже тогда не все моторостроители строили такие двигатели. Например Брайан Харт наотрез отказывался делать «моторы на 5 кругов», из-за невозможности обслуживать такое количество агрегатов. Например в Гран-при Бельгии’84 команда Brabham успешно сожгла 7 двигателей BMW M12/13. Четыре их них в субботу.

Так же не сразу начали пользовались специальными двигателями Williams Honda и McLaren TAG. Причем «красно-белые» сопротивлялись новой моде дольше других.

Honda в настоящий момент не производит квалификационных двигателей. Мы используем квалификационный наддув, не более, поэтому для нас было очень важно оказаться впереди таких команд как Ferrari, Renault и Brabham-BMW. (с) Кеке Росберг 1984 г.п. Франции.

Надо сказать что первые шаги были довольно осторожными. В 1983 году Brabham BMW использовали давление наддува в квалификации «всего лишь» 3,2 Бар, против «3-х ровно» для гонок. Разумеется что проехать всю гонку с таким давлением было невозможно, в первую из-за расхода топлива.

Но лиха беда начало!

В 1984 году давление наддува в специальных двигателях достигало уже 4,5 бар. Квалификационная мощность составляла внушительные 1050 л.с.! Через год ставки в игре ещё выросли — в BMW достигли давления 5,4 бар и 1200 л.с., при том что в гоночной спецификации было максимум 3,6 бар и 850 л.с.. В 1986 турбомоторы достигли своего пика — 5,5 Бар и «более 1300 л.с.».

У меня фантастически мощный мотор Renault. Когда я разгоняюсь, возникает такое чувство, будто я еду на мотоцикле. Так и ждешь, что сейчас передние колеса поднимутся. (с) Элио де Анжелис.

Этой мощностью невозможно нормально пользоваться, её слишком много. Я шел на 5-й в Бью Риваж со скоростью 265 км/ч, с пробуксовкой ведущих колес. (с) Герхард Бергер, Монако 1986.

В кокпите помимо привычных органов управления начали появляться всевозможные «регуляторы мощности», от максимальной (для обгонов) до минимальной (что бы экономить топливо).

Насчет ресурса, Лев Шугуров упоминал интересный факт:

У двигателей БМВ, которыми оснащаются автомобили «Брэбхэм-БТ55», при давлении наддува 3,5 бара долговечность — 10 часов, а при 4,5 бара — всего 15 минут.

Представляете каким был ресурс при давлении свыше 5 бар?

Казалось что с запретом турбонаддува использование особых квалификационных двигателей уйдет в историю. продолжение следует.

PS: -*. на самом деле одним из первых достоверно известных фактов использования специального двигателя для квалификации, стал случай на г.п. Канады 1980. Это был . запасной автомобиль Brabham, Нельсона Пике! Повредив основной автомобиль в инциденте с Джонсом, Пике (на рестарте) вынужден был пересесть именно на квалификационную машину. Естественно двигатель не выдержал и взорвался на 23 круге. На тот момент Пике лидировал в гонке.

Источник

Как устроены турбомоторы Формулы-1 2014 года

Рекуперация энергии появилась в Формуле-1 ещё в 2009 году. Но новый этап внедрения гибридных технологий столь радикальный, что повлиял даже на официальный язык: в документах вместо слова Engine появилось сочетание Power Unit. На фото показан такой «юнит» от Renault под названием Sport Energy F1-2014.

Читайте также:  Какой лучше поставить радиатор на газель с 405 двигателем

С сезона 2014 года в Формуле-1 уходит эпоха атмосферных моторов V8 2.4, трудившихся с 2006 года. По новому регламенту на болидах появятся турбомоторы объёмом всего 1,6 л. Звучит знакомо. Но если в обычной жизни это рядные «четвёрки», то в спорте — малолитражные V-образные «шестёрки» с высокопроизводительным одиночным турбонаддувом (давление не регламентировано). Да и частота вращения коленвала внушительна — лимитатор по правилам будет срабатывать на 15 000 об/мин. А ещё на этих движках стоит система двойной рекуперации, способная утилизировать не только кинетическую энергию автомобиля во время торможения, как было в недавнем прошлом, но и энергию выхлопных газов. Да-да, в формульном моторе турбина соединена с генератором — как на заправской электростанции! Потому буковка К (kinetic) из общего наименования системы пропала, теперь это просто ERS (Energy Recovery System).

Предыдущие моторы в Формуле-1 (V8 2.4) развивали приблизительно 760 л.с. (точные числа, понятно, не разглашаются). Новые будут выдавать порядка 600 л.с., утверждает компания Renault, и ещё 160 «лошадок» с копейками будет добавлять на разгонах система ERS. Суммарная отдача установки окажется сопоставима с прошлогодней, а то и выше. На снимке — наддувные V-образные «шестёрки» Renault 1980 и 2014 года. Рабочий объём почти одинаков (34 года назад он составлял 1,5 литра), но насколько различны размеры.

С сезона 2014 года мгновенный расход у двигателя внутреннего сгорания на Формуле-1 не должен выходить за рамки 100 кг/час, и 100 килограммами ограничен общий запас топлива на одну гонку. Ранее пиковый расход не регламентировался (а по факту был на 40% выше). Что до суммарного запаса топлива, то его не ограничивали (нельзя было только дозаправиться), но типично в бак помещалось около 160 кг горючего. Так что теперь инженерам команд будет весьма непросто настраивать системы рекуперации на гонку и выбирать стратегию в данной части.

У Мерседеса мотор PU106A Hybrid по общему виду похож на «собратьев». Характерная черта — единственный турбокомпрессор, расположенный позади блока цилиндров. Эта компоновка продиктована правилами: если раньше на болиде были разрешены два выхлопных патрубка, то теперь только один, причём так, чтобы поток газов не создавал аэродинамического эффекта. С той же целью запрещено располагать какие-то дополнительные элементы кузова за выхлопом, чтобы они не направляли поток газов.

Если раньше от системы KERS разрешено было получать максимальную добавочную мощность 60 кВт (81 л.с.) в течение 6,7 секунды за один круг, то теперь лимит повышен до 120 кВт (162 л.с.), и такую мощность можно будет развивать по 33 секунды на каждом круге. Ещё французские инженеры указывают, что если в прошлом году поломка «керса» стоила гонщику лишних 0,3 с на круг, то теперь выход из строя гибридной составляющей болида Формулы-1 фактически оставляет машину за пределами хоть какой-то борьбы.

Снова немецкий двигатель. Обратите внимание на огромный колпак сверху. Так выглядит одна из важнейших проблем, над которой пришлось поломать головы всем компаниям: под сравнительно небольшой кузов болида Формулы-1 теперь нужно втиснуть солидный интеркулер для охлаждения воздуха на впуске. Вообще инженеры говорят, что в новых болидах суммарная площадь различных радиаторов существенно вырастет и их правильное размещение, а также хорошая эффективность окажутся одним из ключей к успеху.

В сезоне 2014 года 11 команд будут использовать двигатели всего от трёх поставщиков. Red Bull, Lotus, Toro Rosso и Caterham возьмут на вооружение мотор Renault Sport Energy F1-2014. Команды Mercedes, McLaren, Force India и Williams возложили свои надежды на агрегат Mercedes-Benz PU106A Hybrid. Наконец, болиды Ferrari увлекать вперёд призваны двигатели Ferrari 059/3, и они же оживят болиды Marussia и Sauber. Творение итальянцев «живьём» пока не показывали, но о нём кое-что уже известно, как и о моторе Mercedes. Однако наиболее детальные сведения о новом двигателе предоставила французская компания.

Читайте также:  Сколько масла заливать в двигатель bfq

Ключевые элементы нового формульного мотора Renault. Особого рассказа требуют системы MGU-K и MGU-H.

В новой установке есть два мотор-генератора, способных как вырабатывать ток, так и действовать в роли электродвигателя. Первый называется MGU-K (Motor-Generator Unit-Kinetic). Он соединён с коленвалом ДВС и собирает энергию на торможении, отдавая её высоковольтному накопителю. При разгоне MGU-K добавляет свою мощность к мощности основного агрегата. Эта добавка как раз лимитирована по регламенту 120 киловаттами. Ещё есть ограничение по количеству энергии, которую можно собрать на одном круге (два мегаджоуля), и энергии, которую можно использовать для разгона на одном круге (четыре мегаджоуля), что, к слову, в десять раз больше, чем разрешено было в 2013 году для старого «керса».

У «юнита» Mercedes-Benz PU106A Hybrid две системы рекуперации также именуются MGU-K и MGU-H, и размещены они в целом похоже на компоновку этих агрегатов у Renault.

Устройство MGU-H (Motor-Generator Unit-Heat) — самое интересное в новой Формуле. Это электрическая машина, сидящая на валу турбокомпрессора. И работать она может в обе стороны: извлекать энергию из выхлопных газов и раскручивать турбокомпрессор для сокращения турболага. Причём, в отличие от MGU-K, величина потоков энергии (выработка в качестве генератора и работа как электромотора) правилами не ограничена. Это даёт инженерам мощный рычаг для управления балансом энергии в машине. Если учесть работу ДВС и MGU-K, в сумме энергия в болиде может перекачиваться по семи направлениям.

Типовой круг в представлении Renault и типовые способы взаимодействия систем. При торможении блок MGU-K перекачивает энергию от колёс в аккумуляторную батарею. Кстати, вес её лимитирован снизу и сверху (от 20 до 25 кг), так что создателям установок потребовалось нечто очень мощное, развивающее порядка 6 кВт на каждый килограмм веса. Судя по всему, здесь будут стоять суперконденсаторы. Следующая фаза — выход из зоны торможения. Тут батарея отдаёт энергию блоку MGU-H, который быстро выводит турбокомпрессор на предельные обороты (100 тысяч об/мин). Далее — ситуация обгона. Здесь и батарея, и MGU-H поставляют ток для MGU-K, который развивает пиковую мощность, ускоряя болид. Наконец, при обычном ускорении запас в батарее не меняется, но происходит передача энергии от MGU-H к MGU-K.

В этой презентации силовая установка Ferrari 059/3 предстаёт только в виде анимации, но можно убедиться, что она в общих чертах повторяет агрегаты Мерседеса и Рено. В том числе и в части двойной рекуперации. Инженеры Ferrari тут выступают вместе со специалистами Shell. Они не раз повторяют: новые двигатели не только должны приблизиться к гражданским по аппетиту, но и по надёжности, и по долговечности. Хоть на шаг. Ведь по новому регламенту одному гонщику за сезон будет разрешено использовать лишь пять моторов вместо восьми ранее.

Вспомним, что обычный «керс» вводился под соусом помощи мира Формулы-1 массовой автомобильной индустрии в деле сохранения окружающей среды. Мол, в Королеве автоспорта будут проверяться идеи и технологии, которые далее могут в том или ином виде найти свой путь к обычным автомобилям. Новый регламент — заметный шаг в этом направлении. Болиды в 2014 году просто вынуждены стать экономичнее, а ключ к экономичности — хитроумная гибридная система. Вполне вероятно, что мы скоро увидим что-то похожее на серийных автомобилях. Собственно, это уже происходит. Вспомним опыты Audi c электрическим приводом компрессора. От него недалеко до утилизации энергии выхлопа (такие турбогенераторы тоже предлагались в разное время, но развития не получили) и объединения подобных устройств в единый комплекс.

Источник

Какие двигатели используют сегодня в Формуле 1?

Как показывает история автомобилестроения все самые новые и передовые автомобильные разработки применяют в первую очередь в гоночных автомобилях, а самыми технологичными среди них являются болиды Формулы 1.

«Королева автоспорта» — так называют гоночную серию Формула 1. И не зря, ведь в этом виде гонок соревнуются лучшие в мире пилоты на самых быстрых машинах. Что же делает болиды Формулы 1 такими быстрыми? Естественно, что мелочей в автоспорте не бывает, и на успех гоночных машин влияют все компоненты, но главным элементом является «сердце» болида – его двигатель. За долгую историю Формулы 1 требования к силовым установкам очень сильно изменились. Конструкция современных «формульных» двигателей жестко регламентирована и основные ее параметры должны соответствовать четко указанным значениям. Рабочий объем должен не превышать 1,6 литра, максимальная частота вращения – не более 15000 оборотов в минуту, минимальная масса силовой установки 145 килограммов. Максимальный массовый расход топлива не должен превышать 100 кг/час, запас топлива на гонку 105 кг. Установлены допустимые значения диаметра цилиндра и хода поршня, диаметров коренных и шатунных шеек, массы шатуна, коленчатого вала и поршневого комплекта.

Читайте также:  В каких двигателях используются свечи накаливания

На сегодняшний день в Формуле 1 используют гибридные энергетические установки, которые состоят из турбированного 6-ти цилиндрового V-образного бензинового двигателя с непосредственным впрыском и двух систем рекуперации энергии. Первая система (обозначается MGU-K) накапливает кинетическую энергию при торможении, а вторая (MGU-H) преобразует теплоту отработавших газов в электрическую энергию и использует при ускорении болида.

Гибридной составляющей силовой установки является мотор-генератор постоянного тока с водяным охлаждением. Модуль рекуперации кинетической энергии накапливает энергию от вращения коленчатого вала при торможении и преобразует ее в крутящий момент при разгоне. Во всех двигателях этот модуль устанавливают под выпускным коллектором и соединяют с коленчатым валом через шестеренчатую передачу. Модуль рекуперации теплоты отработавших газов накапливает энергию вращения турбокомпрессора и частично компенсирует провалы мощности на некоторых режимах за счет раскручивания турбонагнетателя.

Несмотря на то, что все гоночные команды строят свои двигатели по одним правилам, результат у них получается разным. Много чего зависит от оптимальной компоновки двигателя внутреннего сгорания, турбонагнетателя и гибридных элементов. Наибольших успехов в построении гоночного двигателя добилась команда Mercedes, став абсолютным лидером в последних нескольких сезонах Формулы 1.

Большого преимущества над своими конкурентами команда Mercedes добилась благодаря использованию в двигателях турбулентной реактивной системы зажигания. Принцип работы этой системы чем то напоминает работу дизелей с форкамерной камерой сгорания. Система работает следующим образом: небольшое количество топлива, которое поступает в цилиндр под действием давления наддува поступает в специальную камеру, которая отделена от цилиндра двигателя кольцом с отверстиями малого диаметра. В этой камере смесь топлива с воздухом воспламеняется свечей зажигания и направляется в цилиндр, где поджигает оставшееся топливо. Основная смесь воспламеняется возле стенок цилиндра в нескольких местах одновременно и фронт пламени направляется к центру, что обеспечивает более полное сгорание. Применение такой системы позволяет поднять степень сжатия до уровня дизелей — от 16,5:1 до 18:1 без риска возникновения детонации. По словам экспертов благодаря системе турбулентного реактивного зажигания удалось повысить мощность двигателя на 30 – 50 лошадиных сил.

На сегодняшний день мощность силовых установок болидов Формулы 1 достигает 900 лошадиных сил, из них около 750 развивает двигатель внутреннего сгорания. Стоит отметить, что раньше использовали атмосферные V8 объемом 2,4 литра развивающие 750 – 775 л.с. при частоте вращения 18000 оборотов в минуту. При этом крутящий момент был гораздо меньше, чем у современных двигателях. Термический КПД новейших двигателей превысил 50 %, что ранее было просто недостижимо.

Несмотря на высокие показатели новых «формульных» двигателей у них появилось много критиков. Одним из моментов, который никому не нравится, является звук новых моторов, напоминающий звук старого пылесоса. Также многие критикуют новые двигатели за их сложность и дороговизну. Сейчас уже не встретишь «гаражную» команду Формулы 1. Бюджет даже самых бедных команд составляет не менее 100 млн. долларов. Абсолютное лидерство команды Mercedes, имеющей лучшие в мире двигатели, раздражает не только их конкурентов, но и болельщиков. По этой причине имеется много сторонников снятия ограничений для двигателей Формулы.

Как бы там не было, но технический прогресс не остановить и Формулу 1, как и весь автомобильный мир в целом ждет еще много инноваций.

Источник

Adblock
detector