Моторы рено для формулы 1

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.

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).

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.

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.

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.

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».

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.

Читайте также:  Моторы для сверхлегкой авиации

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

Мощность моторов в Формуле-1. Часть 4: 2006-2013.

В 2005 году закончилась одна из лучших («моторных») эпох в Формуле 1 — эпоха трехлитровых V10. За 10 лет эти двигатели добились невероятного прогресса, мощность выросла с примерно 700 «лошадей», до без малого 1000. Ресурс увеличился в 4 раза, а вес снизился практически вдвое.

Но ничто не вечно под Луной. На смену одной эпохе всегда приходит другая и Формула-1 тут не исключение. Под капотом болидов Ф1 прописались двигатели V8, рабочим объемом 2,4 литра.

Информация к размышлению.

С 2006 года был введен новый моторный регламент: V8 90° рабочим объемом 2,4 литра, без наддува. В виде исключения команде Toro-Rosso разрешали использовать прошлогодние V10, объемом 3 литра.

На самом деле моторы были неплохим, а некотором отношении даже выдающимися, но их «весомость» при новом регламенте постепенно снижалась. Почему? Потому что с 2007 года для моторов ввели омологацию. Двигатели были «заморожены» на три года, в спецификации, в которой они проехали г.п. Японии 2006 года.

Впрочем было разрешено вносить некоторые изменения, в частности для впускного и выпускного коллекторов, системы смазки, поршней и клапанов.

Самой большой проблемой, с которой столкнулись мотористы при переходе от «десяток» к V8, были вибрации. По данным BMW, для последнего поколения V10 критическим был диапазон от между 12 000 и 14 000 об/мин, тогда как у V8 вибрации появлялись на 16 000 об/мин и с увеличением оборотов они прогрессировали.

Самая большая проблема — это уровень вибраций двигателя, с которым группа разработчиков никогда раньше не сталкивалась. (с) Кадзуо Сакурахара. (Honda)

Так же многие производители (в частности Honda) столкнулись с проблемами с поршнями — они «горели». Во многом это было связаны с возвратом к использованию обычных «алюминиевых» поршней. Начиная с сезона 2006 ФИА запретила применять поршни с использованием металло-матричных композитов (ММС). По заявлениям Honda использование MMC позволяло снизить вес одного поршня с 255 до 210 грамм.

Технические характеристики двигателя Honda RA806E (2006 год)

Как вы можете видеть из скриншота выше, о каких то больших числах говорить не приходится. Мощность новых моторов была в районе 750 («плюс-минус») л.с., примерно как в сезоне 1991 года (Honda RA121E. V12 3,5 — 770 л.с.). И конечно эти показатели не идут ни в какое сравнение с тем, что команды имели всего лишь годом ранее

Но не чистая мощность волновала болельщиков в 2006 году.

Гонка за оборотами.

Вместо «гонки за мощностью», производители включились в «гонку за оборотами». Главная интрига: кто первым преодолеет рубеж в 20 000 об/мин. и как скоро падёт (и падет ли) рубеж 21 000 об/мин.

Лидером «в гонке за оборотами» стал Cosworth, в июне 2005 года заявивший о достижении отметки 21 000 обмин.

V8 готов к работе и выдает более 700 лошадиных сил, при 21 000 об/мин. Это отличный двигатель. Сейчас мы ведем переговоры с несколькими командами (о поставках этого двигателя). (с) Кевин Калховен. (с 2004 года владелец Cosworth)

Но здесь, как мне кажется, все таки имеет место преувеличение. Либо эти показатели были достигнуты на стендовых испытаниях.

В реальности обороты были ниже. Но уже во время квалификации первого гран-при сезона (Бахрейн 2006) мотор Cosworth CA2006, установленный на Williams Нико Росберга, превысил лимит 20 000 об/мин.

По версии журнала «motorsportmagazine» двигатель Renault RS26 , в спецификации «Е», развивал около 775 л.с. при 20 500 об/мин. При том что в начале сезона Renault располагали 725 л.с. при 19 200 об / мин.

Если французская «восьмерка» действительно выдавала такую мощность и такие обороты, то с большой долей вероятности можно считать двигатель Renault RS26 самым мощным формульным мотором «Эры V8, 2.4 литра», и самым оборотистым двигателем Ф1 в истории.

Читайте также:  Неисправности лодочных моторов парсун

Возможно что очень скоро мы с вами стали бы свидетелями того, как поршневой двигатель Ф1 раскрутили до 22 000 об/мин, и даже выше, но ФИА «придушила» новые моторы, ограничив максимальные обороты сперва на уровне 19 000 об/мин, а позже на уровне 18 000 об/мин.

Атака клонов.

После этого говорить о том кто был мощнее (и тем более «оборотистей») бессмысленно, ведь по большому счету двигатели представляли собой клоны друг друга.

Судите сами: фиксированный угол развала блока цилиндров, диаметр цилиндра и ход поршня, количество клапанов, давление впрыска и вишенка на торте — одинаковый для всех блок управления двигателем (с 2008 года).

Наверное поршни от одного мотора, можно было без проблем переставить в другой, хотя возможно что диаметр поршневого пальца был разный.

В целом про эволюцию V8 и рассказать было бы нечего, если бы.

Мотористы Renault, воспользовавшись возможностью произвести доработку своего мотора (в интересах надёжности), разработали новый режим работы двигателя.

Нет, он не добавил мотору лошадиных сил, но он обеспечил стабильный поток выхлопных газов в выхлопную систему. Зачем это было нужно? Для питания диффузора, что приводило к ощутимому повышению прижимной силы в задней части болида.

Целиком эту систему называли «выдувной диффузор» (или обувной). В англоязычном варианте «blown out diffuser». ( на этом видео вы можете увидеть объяснения и услышать звук работы двигателя в режиме «выдувного диффузора»)

Сама по себе идея выводить отработавшие газы в диффузор была знакома конструкторам Ф1 с 1983 года. Но т.к. с отпущенной педалью акселератора поток газов уменьшался (вплоть до полного прекращения) то и прижимная сила снижалась. Резкое снижение прижимной силы негативно сказывалось на восприятии машины пилотами.

В Renault и Red-Bull эту проблему удалось обойти. Как работал двигатель в режиме «выдувного диффузора»? Думаю что это тема для отдельного рассказа.

Источник

Мощность моторов в Формуле-1. Часть 3: 1995-2005.

Вторая «Трехлитровая Эра».

В 1995 году, с новым «трехлитровым» регламентом, мощности (в который уже раз) ощутимо снизились. Вновь на отметку 800 л.с. мотористам удалось перейти лишь ближе к концу десятилетия — это были бериллиевые моторы Ilmor-Mercedes FO110H (1999 год — 800 л.с. при 17500 об/мин).

Понимаю что это странно прозвучит, но потеря чистой мощности не слишком то взволновала моторостроителей. Гораздо сильней их беспокоила потеря крутящего момента.

Гораздо серьезней для нас будет потеря крутящего момента. И возместить ее намного труднее. (с) Бернар Дюдо / Renault

Собственно он лишь подтвердил слова Кэррола Шелби (или Энцо Феррари): «Horsepower sells cars; Torque wins races».

Для преодоления дефицита тяги, конструкторы широко начали применять 7-ступенчатые КПП, они позволяли двигателям работать в более узком диапазоне оборотов коленвала. Считалось что самые «быстрые» КПП использовали Jordan и Benetton, он были способны переключать передачи за 0,002 сек.

Но тема этого рассказа не обзор двигателей и их конструкции, и тем более не обзор КПП. Это просто попытка выяснить: «кто на свете всех сильнее». Итак, 1995-й год, как отправная точка. Лучшим двигателем Чемпионата мира стал .

Двигатель Renault RS7 V10 (1995)

Который устанавливался на Williams FW17 и Benetton B195, и выиграл почти все (кроме одной — в Монреале победил Жан Алези из Ferrari) гонки сезона.

Этот действительно замечательный мотор развивал 675 л.с. при 15 200 об/мин.

Последним двигателем Renault в Формуле-1 90-х, стал Renault RS9 1997 года. Его мощность составляла уже внушительные 730 л.с. при 17 000 об/мин, при этом двигатель довольно сильно «похудел», его масса снизилась со 132 до 121 кг.

Renault RS7 был однозначно абсолютно лучшим двигателем сезона 1995 года, но был ли он самым мощным?

Читайте также:  Мотор печки ниссан блюберд силфи как снять

Двигатель Ferrari V12 Tipo 044 (1995).

Итальянцы вошли во «вторую трехлитровую эру» с абсолютно новым V12 — угол развала блока цилиндров был увеличен с традиционных уже для Ferrari 65°, до 75°.

Используя дюжину цилиндров, Ferrari стала единственным мотористом, применявшей такие двигатели во «второй трехлитровой эре». И этот же двигатель стал последним V12 в истории Формулы-1.

Он был разработан Клаудио Ломбарди совместно с известнейшими мотористами: Озаму Гото (экс Honda) и Жилем Симоном (экс Peugeot). В своей последней эволюции — «044/3» он развивал мощность 730 л.с., при невероятных на тот момент 17 100 об/мин — почти на 2000 оборотов больше чем у чемпионского Renault!

В следующем году пилотом Scuderia Ferrari станет Михаэль Шумахер, и итальянцы перейдут к общепринятой в Ф1 архитектуре V10. Новый мотор развивал примерно такую же мощность и обороты (740 л.с. при 16 500 об/мин) что и предыдущий V12, но он был гораздо менее термонагруженным, а значит можно было обойтись радиаторами меньшего размера. Ferrari объявили что радиаторы для V10 имеют на 10% меньшую площадь, чем требовалось для охлаждения V12.

Двигатель Mercedes-Benz Ilmor FO110H (1999)

Вершиной развития моторов Формулы 1 XX века стал двигатель Mercedes-Benz Ilmor FO110H образца 1999 года. В нем применялись поршни с использованием экзотического сплава Al-Be, и он первым (среди трехлитровых атмосферников) достиг отметки 800 л.с. при 17 500 об/мин. Хотя.

Мы достигли отметки 800 л.с. еще в 1998 году. (с) Марио Иллиен (Mercedes-Benz Ilmor)

Но буквально через пару сезонов, в начале 21 века, всем производителям пришлось подвинуться. Ведь в Чемпионат Мира вернулась .

И если их первый мотор (индекс: E41/4; конфигурация V10 72°) был довольно консервативным (хотя и развивал вполне приличные 810 л.с. при 17,500 об/мин., то в следующем сезоне баварцы оторвались по полной.

Это была полностью новая концепция: V10-90º (как у Ferrari) и равных по мощности и оборотам этому мотору просто не было.

В 2002 году баварцы первыми из всех достигли отметки 19000 об/мин (официально 19050 об/мин).

Для инженера очень приятно видеть числа, которые еще не так давно считались недостижимыми, но вдруг стали реальностью. (с) Марио Тайссен. BMW.

И именно мотористы BMW первыми вплотную подошли к границе 900 лошадей (если точнее, то 895 л.с.).

О, да — баварцы ничего не жалели в погоне за мощностью! Каждый год — абсолютно новый двигатель — никаких эволюций, только революция! На рисунке ниже вы можете лично убедиться в этом.

В 2003-м рубеж 900 лошадиных сил, впервые с 1987 года, пал!

Двигатель BMW P83 V10 развивал уже 940 л.с., при 19000 об/мин. При этом двигатель весил всего 84 кг — невероятный результат.

Для справки: первый V10 от Honda (1989 год, 610 сильный RA109E) весил 150 кг.

Для последнего сезона «второй трехлитровой эры» (2005) баварцы готовили нечто сногсшибательное — полностью новый P85. Диаметр цилиндра увеличили до 98 мм, ход поршня сократили до 39,75 мм. Общую высоту двигателя удалось снизить еще на 30 мм. Но этот мотор так никогда и не выйдет на гоночные трассы.

Его проектировали с расчетом на ресурс 800 км, и увеличить его вдвое, для столь радикальной концепции, было не по силам даже баварским кудесникам.

Проект P85 закрыли.

В следующем сезоне все команды (кроме одной) будут использовать двигатели V8, рабочим объемом 2,4 литра. Но это уже другая история.

PS: было бы нечестным не упомянуть о моторах Honda.

Японский производитель двигателей Honda считает, что сможет преодолеть мифический рубеж в 1000 л.с. в следующем (2005) сезоне. В эксклюзивном интервью журналу Autosport руководитель проекта Honda F1 Такео Киучи заявил, что мощность, которой не могли достичь с 1987 года, будет достигнут. «1000 лошадиных сил в пределах досягаемости», — сказал Киучи. «В следующем году, я думаю, у нас будет самый мощный двигатель в Формуле 1».

Источник

Поделиться с друзьями