Кои елементи ја сочинуваат ПЕ на Формула 1 болидот?
ФИА прави разлика помеѓу шест елементи кај модерната погонска единица. Срцето на ПЕ е моторот со внатрешно согорување (ICE). Тоа е структурен член на болидот, кој ја поврзува шасијата со менувачот. Тековните Ф1 мотори се шестцилиндрични, конструирани во V-конфигурација од 90 степени, со зафатнина од 1,6 литри.
Вториот елемент е турбината (TC), која што ја зголемува густината на воздухот што го троши моторот, со што му дава поголема моќност на моторот.
Современата Ф1 ПЕ е хибридна, со две електрични целини кои генерираат и испорачуваат енергија. Имаме кинетички генератор (MGU-K), кој ја користи кинетичката енергија на сопирачките од болидот, и топлотен генератот (MGU-H), кој е поврзан со турбината и ја користи енергијата од издувните гасови. Овие два дела на ПЕ ги претвораат нивните соодветни извори на енергија во електрична енергија која што потоа може да се искористи за придвижување на болидот.
Електричната енергија се чува во петтиот елемент на ПЕ, голем акумулатор, (ES). Овој сложен систем на различни компоненти е контролиран од шестиот и последниот елемент, Контролната електроника (CE).
На возачите во текот на сезоната им се дозволени три ICE, MGU-H, TC и два ES, CE, MGU-K. Ако возачот ја надмине оваа граница, му се изрекува казна.
Како работи процесот на согорување во Ф1 моторот?
Во срцето на моторот е процесот на согорување каде горивото и воздухот се мешаат и се запалуваат за да се ослободи енергија. Овој процес работи на ист начин како што работи кај патничките автомобили, но, системите се малку посложени.
Подетално разгледувајќи го, воздухот за согорување се внесува во моторот преку воздушен канал што се наоѓа над главата на возачот. Притисокот на воздухот се зголемува во компресорот кој е дел од турбината. Овој процес ја зголемува и температурата на воздухот, така што воздухот треба повторно да се олади пред да се внесе во пленумите на горниот дел од моторот. Оттаму, поминува низ шесте влезни грани и два влезни вентили по цилиндар.
Тогаш стапува на сцена горивото. Ф1 моторите се со директно вбризгување, како и повеќето современи патнички автомобили, така што горивото се вбризгува директно во комората за согорување. Горивото се вбризгува со максимум дозволените 500 бари притисок. Иако тоа е повеќе отколку што би сретнале кај бензинските мотори со директно вбризгување кај патничките автомобили, каде обично се гледаат притисоци до 350 бари, но тој е всушност малку помал притисок отколку што може да се најде при модерните дизел мотори, каде што притисоците на горивото можат достигнат до 2.500 бари.
Мешавината на воздухот и горивото е компресирана од клипот пред да се запали од свеќичка. Силата на согорувањето го турка клипот надолу, кој пак е поврзан со коленестото вратило преку карика и затоа е во состојба да го придвижи коленестото вратило. Кога клипот ќе се врати, се отвараат издувните вентили за да ги ослободат издувните гасови од моторот, така што целиот процес може да започне одново, до максимум дозволените 15.000 пати во минута (или до 250 пати во секунда).
Издувните гасови се користат за придвижување на турбината од MGU-H генераторот. Она што потоа останува се исфрла низ ауспусите во задниот дел од болидот, при што воедно овој систем се користи и за контрола на притисокот во текот на оваа фаза.
Помеѓу различните елементи на моторот се испреплетени многу сложени и комплексни системи за подмачкување и ладење на истиот. Тие ја одржуваат непречената работа на моторот и ја регулираат температурата, што е неверојатно важно кога температурите во комората за согорување можат да достигнат до 2.600°C.
Главната работа на системот за ладење е да управува со температури на многу различни елементи и материјали што ја сочинуваат Ф1 ПЕ. Голем дел од инженерството оди во тоа, од управување со протокот на вода, до ефикасноста на пумпата.
Кои се придобивки се откриени од 2014 година?
Регулативите за ПЕ останаа прилично стабилни, откако беа воведени за почетокот на 2014 сезоната, така што општата филозофија на ПЕ не отстапи значително од оригиналната верзија што дебитираше пред пет години.
Сепак, благодарение на бројните промени во многу области, тимот на Мерцедес-АМГ успеа да го подобри секој елемент на ПЕ, произведувајќи повеќе моќ и да ја подобри термичката ефикасност.
Во 2014 година, ПЕ произведуваше нешто повеќе од 900 КС и имаше термичка ефикасност од 44%. Тоа значи дека 44% од енергијата во горивото се претвори во корисна работа за да го придвижи болидот. Во текот на следните години, топлинската ефикасност беше подобрена, со што на крајот се премина границата од 50% на динамометар во 2017 година.
Во изминатите пет години, тимот го разгледуваше секој дел од моторот за да најде повеќе перформанси и подобра ефикасност. Една област на која тимот работеше напорно беше протокот на гасови во моторот, во форма на воздухот за согорување што се внесува во моторот и издувните гасови што излегуваат од него.
Друга главна област за подобрување е системот за издувни гасови. Неговата форма, должина и дијаметар имаат огромно влијание врз перформансите на моторот, бидејќи колку побрзо можат да се исфрлат издувните гасови од процесот на согорување, од комората за согорување, толку побрзо може да започне новиот циклус на отпуштање.
Тимовите речиси секоја сезона воведуваат нов издувен систем, извлекувајќи повеќе од моторот секој пат.
На кои други области на моторот се фокусираат тимовите?
Друга област каде што тимовите направи подобрувања се материјалите што ги користат. Големите делови на моторот се метални (на пример, главата на цилиндарот е направена од алуминиум), но правилата не секогаш одредуваат за тоа какви метали треба да се користат. Изборот на вистинските легури за вистинските компоненти може да влијае и врз издржливоста и перформансите на моторот.
Тимовите постојано работат на намалувањето на триењето. Триењето ја одзема моќта. Ова е местото каде што лубрикантите на тимските спонзори како Петронас, Шел играат важна улога бидејќи нивните масла го намалуваат триењето и со тоа ја зголемува моќта, но исто така го намалуваат абењето и ја зголемуваат издржливоста.
Доведувањето на маслото до и од локацијата во моторот каде што е потребно е исто така област за развој. Моторот е подложен на огромни Г-сили, при сопирање и забрзување на болидот, или поминување низ свиоците.
Инженерите за да се осигурат дека маслото ќе сигне до секоја компонента каде што е потребно, но исто така и повторно да се извади од моторот, користат многу сложен систем на негово движење со помош на најмалку десет пумпи.
Каква улога игра горивото во потрагата по перформанси?
Горивото е главно во процесот на согорување и има значително влијание врз перформансите на моторот. Во регулативите се наведува дека болидите треба да користат безоловно гориво, па затоа е многу слично на горивото што го користиме кај патничките автомобили. Дали тоа значи дека Ф1 болидите би можеле да работат на бензинот од локалните бензиски? Секако, но ќе бидат потребни некои промени во калибрацијата, на пример во палењето. Сепак, ќе имаме значителен пад на перформансите. Зошто? Бидејќи горивото за Ф1 тимовите е специјално развиено за да работи совршено со нивните ПЕ.
Колку време е потребно да се изгради ПЕ и кој е тој процес?
ПЕ се комплексни машини и како што стануваат помоќни, толку се зголемува и нивната комплексност. Во 2014 година, бил потребен тим од две лица која за околу две недели ја составувал ПЕ. Денес, во 2019 година, истата задача би траела околу три недели со ист број на луѓе.
Тимовите не може да си го дозволат тоа, за да не се изгуби драгоцено време за развој, па затоа временскиот рок од две недели е задржан со вклучување на повеќе луѓе во процесот на конструкција на ПЕ.
