Cum fac motoarele de F1 1.000 CP

Actualele motoare de Formula 1 generează până la 1.000 CP din doar 1,6 litri de cilindree, iar acum Engineering Explained a realizat un material video care prezintă detaliile care fac posibil acest lucru.

Din punct de vedere tehnic, mașinile de Formula 1 au „unități de putere”, nu „motoare”, deoarece motorul V6 turbo de 1,6 litri este doar o parte a unui sistem de propulsie hibrid. Începând cu 2014, F1 a impus o configurație care include micul V-6 de 90 de grade și două unități motor-generator, MGU-K (Motor Generator Unit-Kinetic) și MGU-H (Motor Generator Unit-Heat).

Ambele unități motor-generator recoltează energie, dar în moduri diferite. MGU-H este învârtită de excesul de debit de evacuare de la turbo, care în mod normal ar fi fost eliminat de către o lamelă de evacuare, obținând energie care poate fi stocată într-un pachet de baterii, utilizată pentru a învârti turbo atunci când nu se apasă accelerația sau trimisă direct la MGU-K. Atașat la arborele cotit, MGU-K poate furniza până la 160 CP pentru a ajuta la propulsarea mașinii sau la frânarea regenerativă pentru a recupera mai multă energie.

Cu doar 160 CP furnizați de MGU-K, și numai în rafale scurte, atunci când bateria este complet încărcată, motorul pe benzină continuă să facă cea mai mare parte a muncii. De asemenea, trebuie să facă acest lucru cu o cantitate limitată de combustibil (deoarece F1 nu mai permite realimentarea în timpul cursei) pompată din pila de combustibil la un debit dictat de reguli. Acest debit – maxim 100 kg/h – înseamnă, de asemenea, că, deși F1 permite motoarelor să se tureze până la 15.000 rpm, puterea atinge efectiv un vârf la 10.500 rpm, deoarece atunci motoarele ating acest debit maxim.

Echipele susțin că carburantul utilizat în F1 este similar cu benzina la pompă, astfel că nu beneficiază de niciun avantaj în acest sens. Cu toate acestea, se știe că motoarele de F1 funcționează mult mai eficient decât motoarele obișnuite ale mașinilor de stradă. Mercedes-AMG a afirmat că motoarele sale au atins o eficiență termică de peste 50%, ceea ce înseamnă că cel puțin jumătate din energia potențială din combustibilul pe care îl ard este folosită efectiv pentru a mișca mașina. Aceasta este cheia pentru aceste cifre mari de putere.

Având în vedere că majoritatea motoarelor cu combustie internă ale mașinilor de stradă se luptă să atingă o eficiență termică de 35%, inginerii din F1 trebuie să folosească o mulțime de trucuri. Unul dintre acestea este aprinderea pre-cameră – utilizarea unei camere de ardere mai mici deasupra camerei principale – care permite un amestec aer-combustibil mai sărac, ideal pentru limitele de debit de combustibil din F1. Această caracteristică nu este specifică competițiilor; a fost una dintre caracteristicile care au făcut ca motorul original CVCC al Honda Civic să fie atât de eficient din punct de vedere al consumului de combustibil, iar în prezent este utilizată în motorul V6 twin-turbo de 3,0 litri de la Maserati.

Un alt impuls de eficiență este o regulă care permite rapoarte de compresie de până la 18:1. Această valoare este mult mai mare decât cea a motoarelor pentru mașini de stradă și, deși nu se știe dacă echipele ating efectiv această limită, aceasta lasă loc pentru creșterea eficienței. Rapoartele de compresie mai mari sunt mai eficiente și, chiar dacă nu se ajunge până la un raport de 18:1, este probabil ca mașinile de Formula 1 să aibă rapoarte de compresie mai mari decât cele de stradă și să profite de acest beneficiu.

Ultimul factor este supraalimentarea turbo. La mașinile de șosea, nivelurile ridicate de supraalimentare ajută motoarele mici să producă o putere mare, dar s-ar putea să nu fie atât de simplu în F1. Motoarele din F1 pot funcționa cu mai multă sau mai puțină supraalimentare decât unele mașini de șosea (echipele nu fac publice cifrele reale) în funcție de raportul aer-combustibil, iar acest lucru s-ar putea schimba și în funcție de circuite, cu o supraalimentare mai mare folosită la Ciudad de Mexico, la altitudine mai mare, de exemplu.

În cele din urmă, eficiența întregului pachet este cea care permite unităților de propulsie din F1 să obțină atât de multă putere dintr-o cilindree atât de mică. După cum se observă în videoclip, ele reușesc să facă acest lucru și fără unele caracteristici care sunt obișnuite pe mașinile de stradă, cum ar fi distribuția variabilă a supapelor. Aceasta este ceea ce face ca grupurile motopropulsoare moderne de F1 să fie adevărate minuni tehnologice.

Urmăriți videoclipul de mai sus pentru o incursiune mai profundă în ceea ce face ca motoarele F1 să funcționeze.