Motory ve Formuli 1: od V8 po V6 Turbo Hybrids

V historii automobilového průmyslu jsme viděli velké množství konstrukce motoru. Totéž se stalo v Formula 1, kde technická pravidla znamenala evoluci, která šla od V10 k V8, pak se zavedením KERS ve V8 vzniká zárodek současné hybridní éry a nakonec jsme skončili s V6 Turbo s hybridizací.

Tento měnící se scénář způsobil, že mnoho výrobců opustilo Velký cirkus a vstoupili noví, v závislosti na jejich zájmech ohledně pouličních vozů, které prodávají. Žádná z těchto změn ale klasické motorkáře (Mercedes, Renault a Ferrari) nepohnula. No, pojďme udělat zajímavost technický přehled posledních let v F1.

Aniž bychom zacházeli do detailů ohledně omezení spotřeby a elektrické části, které věnujeme další článek, abychom popsali, co je KERS, jeho fungování a aktuální ERS (MGU-K a MGU-H), zaměříme se na motorovou část. jako takové a zejména ve V8 a V6, které posledních pár let ve F1 uzavřely. zjevně vždy mluvíme o motorech s Ottovým cyklem (benzín), protože v F1 se nepoužívá dieselový cyklus.

Motory V8:

El nezaměnitelný zvuk V8 Bylo to něco, co mnoho fanoušků Formule 1 nadchlo. Silný zvuk, který odhalil obrovskou sílu těchto 8válcových motorů do V. Jak víte, v průběhu historie existovala auta s 1, 2, 3, 4, 5, 6 , 8, 10, 12 a dokonce 16 válců, jejichž umístění se kromě boxeru lišilo od řady, ve V a dokonce i ve W.

První V8 se objevily na začátku XNUMX. století k vybavení motorových člunů, letadel a závodních vozů. Ale teprve v roce 1914 vyrobil Cadillac první sériově vyráběný vůz poháněný motory V8. Tyto mechaniky byly později adaptovány mnoha vozidly, zejména v Severní Americe.

V8 byly historicky velmi výkonné motory. oblíbené pro svou flexibilitu, které mohou být obrovské pro vybavení těžkých vozidel nebo lodí, dokonce i kompaktních rozměrů pro sportovní nebo soutěžní vozidla, jako je tomu v tomto případě. Ale jsou také dražší a spotřebovávají více než jiná provedení, což kompenzují poměrem výkon/velikost/hmotnost.

Neměli bychom zapomínat ani na to, že další ze skvělých funkcí, které mohou některým řidičům u zákazu V8 chybět, je jeho charakteristická měkkost. Toto "jemné" chování motoru V8 je způsobeno skutečností, že každých 90° otočení klikového hřídele vyvolá cyklus exploze (u čtyřdobého motoru).

No, jak si dokážete představit, V8 měly dvě řady 4 nakloněných válců takovým způsobem, že tvořily jakési V. Úhel tohoto V také velmi mění chování motoru. Ačkoli se obvykle pohybují kolem 90º konfigurace, je také běžné vidět další 60º a 45º konfigurace.

Ačkoli má každá řada válců svou vlastní hlavu válců s vačkovými hřídeli a ventily, klikový hřídel je společný. Proto je konfigurace motoru do V podobná tomu, že jsou dva motory v řadě spojené. Uvedený klikový hřídel má často dvě různé konstrukce: uspořádání v příčné rovině a v ploché rovině. Křížový typ se používá v osobních automobilech a jiných typech vozidel, zatímco plochý typ se častěji používá ve sportovních vozech a vysoce výkonných motorech, jako jsou závodní.

Proč? Je to jednoduché, ty z křížové uspořádání musí mít velké protizávaží aby se sám vyrovnal a díky tomu má obrovskou rotující hmotu, která brání motoru ve správném chodu při vysokých otáčkách. A co hůř, škodí i zrychlení nebo době odezvy motoru.

Ti z plochý typ, jako v případě F1, neřeší problém vyvážení s protizávažím a proto umožňují být lehčí, pracovat ve vyšších otáčkách, rychleji akcelerovat atd. Ale něco proti tomu mají, a to vibrace, které produkují ve srovnání s křížovým typem. Pro F1 to není zásadní problém, ale pro turistiku by to bylo něco horšího. Pro větší pohodlí je na každé straně klikového hřídele obvykle zahrnuta dvojice protiběžných hřídelů, které snižují vibrace.

Turbo motory V6:

L první V6 pocházejí z roku 1950, kterou představila Lancia. Některé motory V6 byly vyrobeny s úhly 90° s využitím výrobních linek, které již byly na místě pro V8. To však není nejúčinnější, protože nejlepší úhel pro minimalizaci vibrací je 60º.

Vrátíme-li se k F1, zvuk je další funkcí, která byla s příchodem V6 omezena. I když se letos část zvuku obnovila, není to jako v éře V8. Navzdory tomu, co se výkonu týče, už letošní hybridy V6 Turbo Hybrid jsou v pozici zlepšit časy poslední V8. A budou se vyvíjet ještě několik let, dokud se nestabilizují, jako se to děje u všech nových technologií.

Pokud se naplní požadavky na příchod biturba s výkonem 1000 CV, F1 by překonávala dosavadní rekordy s mnohem výkonnějšími motory a to by bylo nepochybně podnětem k dalšímu sledování tohoto sportu a radostí pro piloty. No, pojďme k technickému...

Turbo V6 nejen odstranily věci, také přinesly zvýšený točivý moment do F1. Něco, co se některým pilotům líbilo, ale jiným ne, pro něž je obtížné řídit dodávku síly. Pro inženýry bylo také bolestí navrhnout software nebo správné mapy dodávky energie, aby se vyhnuli problémům při výjezdu ze zatáček (zejména na mokru).

Ve V6, K výbuchu dochází každých 120 stupňů otáčení klikového hřídele., lepší než čtyřválec (180º), ale poněkud horší než v případě V8. Díky tomu jsou méně hladké než motory V8 a jejich prvky jsou vystaveny větší únavě, což ve srovnání s V8 vytváří určitý nedostatek výkonu a menší spolehlivost (za stejných podmínek).

Ale zatím jsme ignorovali, že se jedná o a Platýs a ne z atmosféricky plněného motoru ve srovnání s V8. Zavedením Turbo (turbodmychadla) je možné stlačit vzduch, aby se ho vstřikovalo více ve stejném objemu (přeplňování). To umožňuje, že navzdory menšímu zdvihovému objemu může motor dosáhnout většího výkonu než ekvivalentní atmosférický.

To je pravda Turbo přidává motoru více hmotnosti a dílů, něco zanedbatelného, ​​co by se mělo kompenzovat za menší motor ve srovnání s atmosférickým. Těmito novými částmi jsou: kompresor (zodpovědný za stlačování vzduchu pro vstup), mezichladič (který působí proti zvýšení teploty vytvářené v kompresoru ochlazováním vzduchu tak, aby se nerozpínal a nerušil účinek komprese) a turbína díky tomu se kompresor otáčí díky dopadu výfukových plynů na jeho lopatky.

Využití vysoké energie výfukových plynůlopatky turbíny otáčejí hřídelí, která je mechanicky spojena s kompresorem. Tím se vzduch stlačí, aby se vstřikoval do válce a začalo se spalovat, zatímco mezichladič jej ochlazuje před dosažením místa určení, aby zabránil nabírání většího objemu. Výsledkem je větší dodávka energie, pozdní, ale větší než ta, která by odpovídala jejímu výtlaku.

No, myšlenka na pár let je tvořit biturbo, které generuje asi 1.000 CV výkonu se stejným zdvihovým objemem a počtem válců. Twin turbo se liší od normálního turba tím, že má dvě turba, jak napovídá jeho název. Menší, který působí při nízkých otáčkách a poskytuje rychlou odezvu, a větší, který funguje pouze při vysokých otáčkách.

V současné době, výrobci jsou povinni mít pouze jedno turbo. To byla bolest hlavy pro designéry. Například Ferrari mělo loni v roce 2014 spoustu problémů, protože si mysleli, že když budou mít menší turbo, bude lépe reagovat v nízkých otáčkách, ale to značně omezilo jejich výkon a znemožnilo jim konkurovat všemocnému Mercedesu. S biturbem by takový problém nebyl...

Dalším důležitým pojmem, když mluvíme o turbomotorech, je overboost, časový úsek, ve kterém kompresor zesílí nad normální hodnotu, aby se zvýšil točivý moment motoru. To lze ovládat elektronicky a v F1 tento overboost trvá asi 30 s na kolo, používá se samozřejmě v zónách zrychlení.