Η Renault αποκαλύπτει τον κινητήρα Energy F1-2014

Η Renault αποκαλύπτει τον κινητήρα Energy F1-2014

Το 2014 η Formula 1 θα μπει σε μια νέα εποχή. Μετά από τρία χρόνια σχεδιασμού και ανάπτυξης, εισάγεται η πιο σημαντική τεχνική αλλαγή που έχει πλήξει το άθλημα εδώ και περισσότερες από δύο δεκαετίες. Οι κανονισμοί κινητήρα αποτελούν το κύριο μέρος της επερχόμενης επανάστασης, με την εισαγωγή μιας νέας γενιάς Μονάδων ισχύος που συνδυάζουν έναν υπερτροφοδοτούμενο κινητήρα V6 1,6 λίτρων με συστήματα ανάκτησης ενέργειας που θα αυξήσουν την απόδοση συλλέγοντας ενέργεια που διαχέεται ως θερμότητα στην εξάτμιση ή στα φρένα.

Η μέγιστη ισχύς της νέας μονάδας ισχύος θα υπερβαίνει την ισχύ των σημερινών κινητήρων V8 F1, ωστόσο η απόδοση καυσίμου θα βελτιωθεί. Με μόνο 100 κιλά επιτρεπόμενα για τον αγώνα, οι νέες μονάδες θα καταναλώνουν 35% λιγότερο καύσιμο από τους προκατόχους τους.Ολοκληρωμένη μονάδα ισχύος Energy F1-2014

«Από το 2014 θα φέρουμε τους κινητήρες στο προσκήνιο και θα επανορθώσουμε την ισορροπία στην F1. Ένας κινητήρας είναι η καρδιά ενός αυτοκινήτου, από την επόμενη χρονιά επιστρέφει στην καρδιά του αθλήματος μας». Είπε ο Alain Prost, πρεσβευτής της Renault και τέσσερις φορές Παγκόσμιος Πρωταθλητής Formula 1.

«Από το επόμενο έτος, μία από τις μεγαλύτερες προκλήσεις στη F1 θα είναι η μεγιστοποίηση της ενεργειακής απόδοσης και της οικονομίας καυσίμου, διατηρώντας παράλληλα την απόδοση ισχύος και τις επιδόσεις που αναμένονται από τα μονοθέσια της F1. Η Renault έχει πρωτοπορήσει αυτή την τεχνολογία στον δρόμο της Μηχανή αυτοκινήτου σειρά με τη σειρά Energy. Η ονομασία της μονάδας ισχύος Energy F1 δημιουργεί μια αδιάκοπη γκάμα, από το Clio μέχρι το αγωνιστικό μας τμήμα.» Προστέθηκε ο Jean-Michel Jalinier, Πρόεδρος της Renault Sport F1.



Energy F1-2014 Χαρακτηριστικά μονάδας ισχύος

RS27-2013ENERGY F1-2014
ΚΙΝΗΤΗΡΑΣ
Μετατόπιση2,4 λίτρα1,6 λτ
Όριο στροφών18.000 σ.α.λ15.000 σ.α.λ
Φόρτιση υπό πίεσηΜε κανονική αναρρόφηση, η φόρτιση υπό πίεση απαγορεύεταιΜονός στροβιλοσυμπιεστής, απεριόριστη πίεση υπερπλήρωσης (τυπικά μέγιστα abs 3,5 bar λόγω ορίου ροής καυσίμου)
Όριο ροής καυσίμουΑπεριόριστο, αλλά συνήθως 170 kg/h100 kg/h (-40%)
Επιτρεπόμενη ποσότητα καυσίμου ανά αγώναΑπεριόριστο, αλλά συνήθως 160 κιλά100 kg (-35%)
Διαμόρφωση90° V890° V6
ΟπήΜέγιστο 98 χλστ80 χλστ
ΕγκεφαλικόΔεν ρυθμίζεται53 χιλιοστά
Ύψος μανιβέλαςΕλάχιστο 58 mm90 χλστ
Αριθμός βαλβίδων4 ανά κύλινδρο, 324 ανά κύλινδρο, 24
ΕξατμίσειςΔιπλές εξόδους εξάτμισης, μία ανά συστοιχία κυλίνδρωνΜονή έξοδος εξάτμισης, από τουρμπίνα στην κεντρική γραμμή του αυτοκινήτου
ΚαύσιμαΈμμεσος ψεκασμός καυσίμουΆμεση έγχυση καυσίμου
Αριθμός επιτρεπόμενων μονάδων ισχύος (κινητήρες) ανά οδηγό ανά έτος85
ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΝΑΚΤΗΣΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ
MGU-K σ.α.λΑπεριόριστο (38.000 σ.α.λ.)Μέγιστη 50.000 σ.α.λ
Ισχύς MGU-KΜέγιστο 60 kWΜέγιστη ισχύς 120 kW
Ενέργεια που ανακτάται από την MGU-KΜέγιστο 0,4 MJ/γύροΜέγιστο 2 MJ / φύλλο
Ενέργεια που απελευθερώνεται από την MGU-KΜέγιστο 0,4 MJ/γύροΜέγιστο 4 MJ/γύρο
MGU-H σ.α.λ>100.000 σ.α.λ
Ενέργεια που ανακτάται από το MGU-HΑπεριόριστο (> 2 MJ/γύρο)

Ορολογία εξαρτημάτων ενεργειακής μονάδας ισχύος

V6

Το Renault Energy F1 V6 έχει κυβισμό 1,6 λίτρων και θα αποδίδει περίπου 600 ίππους, ή περισσότερο από 3 φορές την ισχύ ενός Clio RS.

WASTEGATE

Ένα wastegate χρησιμοποιείται σε συνδυασμό με τον υπερσυμπιεστή για τον έλεγχο του συστήματος. Είναι μια συσκευή ελέγχου που επιτρέπει την περίσσεια καυσαερίων να παρακάμψει τον στρόβιλο, για να ταιριάζει την ισχύ που παράγεται από τον στρόβιλο με αυτή που χρειάζεται ο συμπιεστής για την παροχή του αέρα που απαιτείται από τον κινητήρα.

ΑΜΕΣΟΣ ΕΓΧΥΣΗ ΚΑΥΣΙΜΟΥ

Με την άμεση έγχυση καυσίμου (DI), το καύσιμο ψεκάζεται απευθείας στον θάλαμο καύσης και όχι στην οδό εισαγωγής ανάντη των βαλβίδων εισαγωγής. Το μείγμα καυσίμου-αέρα σχηματίζεται μέσα στον κύλινδρο, επομένως απαιτείται μεγάλη ακρίβεια στη μέτρηση και την κατεύθυνση του καυσίμου από το ακροφύσιο του μπεκ ψεκασμού.

MGU

Η μονάδα γεννήτριας κινητήρα (MGU) είναι μια ηλεκτρική μηχανή. Όταν λειτουργεί ως κινητήρας, το MGU μετατρέπει την ηλεκτρική ενέργεια σε μηχανική. Όταν λειτουργεί ως γεννήτρια, το MGU μετατρέπει τη μηχανική ενέργεια σε ηλεκτρική. Η μονάδα ισχύος 2014 χρησιμοποιεί δύο MGU. ένα MGU-H (H για ανάκτηση ενέργειας θερμότητας – καυσαερίων) και MGU-K (K για κινητική – ανάκτηση κινητικής ενέργειας κατά το φρενάρισμα).

MGU-K

Το MGU-K συνδέεται με τον στροφαλοφόρο άξονα του κινητήρα εσωτερικής καύσης και είναι σε θέση να ανακτήσει ή να παρέχει ισχύ (περιορίζεται στα 120 kW ή 160 ίππους από τους κανόνες). Υπό το φρενάρισμα, το MGU-K λειτουργεί ως γεννήτρια για να επιβραδύνει το αυτοκίνητο (μειώνοντας τη θερμότητα που διαχέεται στα φρένα) και έτσι ανακτά μέρος της κινητικής ενέργειας και τη μετατρέπει σε ηλεκτρική ενέργεια. Υπό την επιτάχυνση, το MGU-K τροφοδοτείται (από το Energy Store και/ή από το MGU-H) και λειτουργεί ως κινητήρας για την ώθηση του αυτοκινήτου.

MGU-H

Το MGU-H είναι συνδεδεμένο με τον υπερσυμπιεστή. Λειτουργώντας ως γεννήτρια, απορροφά ισχύ από τον άξονα του στροβίλου για την ανάκτηση θερμικής ενέργειας από τα καυσαέρια. Η ηλεκτρική ενέργεια μπορεί να κατευθυνθεί είτε στο MGU-K είτε στην μπαταρία για αποθήκευση για μελλοντική χρήση. Το MGU-H χρησιμοποιείται επίσης για τον έλεγχο της ταχύτητας του στροβιλοσυμπιεστή για να ταιριάζει με την απαίτηση αέρα του κινητήρα (π.χ. για να τον επιβραδύνει στη θέση του απορριμμάτων ή για να τον επιταχύνει για να αντισταθμίσει την υστέρηση του στροβιλοσυμπιεστή.)

ERS

Το ERS (Σύστημα Ανάκτησης Ενέργειας) της Μονάδας Ισχύος χρησιμοποιεί τα MGU-H και MGU-K συν μια αποθήκη ενέργειας, καθώς και κάποια ηλεκτρονικά στοιχεία ισχύος και ελέγχου. Η ανακτώμενη θερμότητα και κινητική ενέργεια μπορούν να καταναλωθούν αμέσως εάν απαιτείται από την άλλη MGU ή να χρησιμοποιηθούν για τη φόρτιση της Αποθήκης Ενέργειας. Η αποθηκευμένη ενέργεια μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την προώθηση του αυτοκινήτου από το MGU-K ή για την επιτάχυνση του στροβιλοσυμπιεστή από το MGU-H. Σε σύγκριση με το KERS του 2013, το ERS της Μονάδας Ισχύος 2014 θα έχει διπλάσια ισχύ (120 kW έναντι 60 kW) και αποτέλεσμα απόδοσης 10 φορές μεγαλύτερο.

Διαχείριση ενέργειας

«Υπάρχουν δύο πηγές ενέργειας για την κίνηση του αυτοκινήτου. καύσιμο στη δεξαμενή και ηλεκτρική ενέργεια στην αποθήκη ενέργειας ή μπαταρία. Η χρήση των δύο τύπων ενέργειας χρειάζεται έξυπνη διαχείριση, καθώς η επιτρεπόμενη κατανάλωση καυσίμου στον αγώνα περιορίζεται στα 100 κιλά και η μπαταρία χρειάζεται επαναφόρτιση για να αποφευχθεί η εξάντληση», εξηγεί ο τεχνικός διευθυντής των Μονάδων ισχύος νέας γενιάς, Naoki Tokunaga. .

«Για το 2014, η ροή καυσίμου περιορίζεται στα 100 kg/h και η ποσότητα καυσίμου για τον αγώνα στα 100 kg. Έτσι, εάν το αυτοκίνητο χρησιμοποιεί καύσιμο με τη μέγιστη επιτρεπόμενη ταχύτητα των 100 kg/h, μπορεί να το κάνει μόνο για 1 ώρα. οαπόδοση αυτοκινήτουπροορίζεται να είναι παρόμοια με το 2013, οπότε στην πραγματικότητα οι αγώνες θα διαρκέσουν περισσότερο από 1 ώρα και 30 λεπτά. Φυσικά, το σιρκουί και τα χαρακτηριστικά του αυτοκινήτου δεν θα επιτρέψουν στα μονοθέσια να τρέχουν με τη μέγιστη ισχύ σε όλο τον γύρο. Σε όλες τις πίστες, προβλέπεται ότι η κατανάλωση φυσικού καυσίμου για την απόσταση του αγώνα θα είναι κοντά στα επιτρεπόμενα 100 κιλά, σε ορισμένες περιπτώσεις λίγο κάτω, σε ορισμένες περιπτώσεις λίγο πάνω. Αν μόλις τελειώσει, τότε θα πρέπει να αποφασίσετε πώς θα χρησιμοποιήσετε το διαθέσιμο καύσιμο.

«Τα μονοθέσια της F1 για το 2014 μπορούν να κατηγοριοποιηθούν ως υβριδικό ηλεκτρικό όχημα (HEV), το οποίο συνδυάζει ένα συμβατικό μηχανή εσωτερικής καύσης με σύστημα ηλεκτρικής πρόωσης, αντί για πλήρες ηλεκτρικό όχημα (EV). Όπως τα HEV που πηγαίνουν στο δρόμο, η μπαταρία στη F1 τα αυτοκίνητα είναι σχετικά μικρά έχων μέγεθος. Οι σχετικοί τεχνικοί κανονισμοί σημαίνουν ότι εάν η μπαταρία αποφορτίσει τη μέγιστη επιτρεπόμενη ενέργεια γύρω από τον γύρο, η μπαταρία θα αδειάσει λίγο μετά από μερικούς γύρους. Προκειμένου να διατηρηθεί η «κατάσταση φόρτισης» (SOC) της μπαταρίας, η διαχείριση ηλεκτρικής ενέργειας θα είναι εξίσου σημαντική με τη διαχείριση καυσίμου.

«Ο γενικός στόχος είναι να ελαχιστοποιηθεί ο χρόνος που περνά σε έναν γύρο του σιρκουί για έναν δεδομένο ενεργειακό προϋπολογισμό. Αυτό μπορεί να μην μοιάζει καθόλου με το δρόμο, αλλά ουσιαστικά, αυτό είναι το ίδιο πρόβλημα με τα αυτοκίνητα δρόμου: ελαχιστοποίηση της κατανάλωσης καυσίμου για ένα δεδομένο ταξίδι σε μια δεδομένη στιγμή – η είσοδος και η έξοδος είναι ακριβώς το αντίθετο.

«Το ερώτημα που τίθεται τότε είναι πού να χρησιμοποιήσουμε την ενέργεια στον γύρο. Αυτή τη σεζόν, το KERS χρησιμοποιείται μόνο σε λίγες θέσεις σε έναν γύρο. Αλλά από το 2014 όλη η ενέργεια, από καύσιμο και μπαταρία, είναι τόσο πολύτιμη που θα πρέπει να προσδιορίσουμε πού θα είναι ωφέλιμη η χρήση της ενέργειας σε ολόκληρο τον γύρο και η εξοικονόμηση θα είναι λιγότερο επιβλαβής για το χρόνο του γύρου – το ονομάζουμε «προγραμματισμός ισχύος '. Αυτό θα αποφασιστεί από κοινού μεταξύ των τμημάτων δυναμικής οχημάτων των ομάδων πλαισίου και της Renault Sport F1 στο Viry-Châtillon.

«Η επιλογή της καλύτερης κατανομής μεταξύ του κινητήρα με έγχυση καυσίμου και του ηλεκτροκινητήρα για την έξοδο της ισχύος από τη Μονάδα Ισχύος θα καταλήξει στο σημείο όπου η λειτουργία αυτών των εξαρτημάτων είναι πιο αποτελεσματική. Αλλά και πάλι, η διαχείριση SOC παρουσιάζει έναν περιορισμό στη χρήση της ηλεκτρικής πρόωσης. Και η βέλτιστη λύση θα διαφέρει πολύ από κύκλωμα σε κύκλωμα, ανάλογα με παράγοντες όπως το ποσοστό ανοιχτού γκαζιού, οι ταχύτητες στις στροφές και η αεροδυναμική διαμόρφωση του αυτοκινήτου.