Силовой агрегат и ERS

Двигатель внутреннего сгорания был всегда сердцем болида Формулы 1, хотя сегодня она представляет собой лишь один из элементов чрезвычайно сложного силового агрегата.

Очень важной и полностью интегрированной с 1,6-литровым двигателем V6 с турбонаддувом, является система рекуперации энергии (ERS), которая значительно повышает общую эффективность агрегата за счет сбора (и перераспределения) тепловой энергии от выхлопных газов и тормозов, которые обычно идут на отходы.

Сам двигатель внутреннего сгорания является важным компонентом машины, который крепится болтами к «ванне из углеродного волокна». Несмотря на относительно малый размер и ограничение на 15 000 оборотов в минуту, непосредственный впрыск топлива, один турбонагнетатель и невероятные технологии делают его способным производить около 600 л.с.

ERS учитывает дополнительные 160 л.с. и помогает гарантировать, что новые двигатели сравнимы с 2,4-литровыми V8, которых они превзошли, потому что значительно более эффективны, используя примерно на 35 процентов меньше топлива.

Новые силовые агрегаты далеки от двигателей Формулы 1 начала 1950-х годов, которые производили мощность около 100 л.с./литр (подобно современным дорожным автомобилям). Эта цифра неуклонно росла до прибытия первого турбированного 1,5-литрового двигателя в 1970-х годах, когда вырабатывалось до 750 л.с./л. Затем, как только спорт вернулся к нормальному развитию в 1989 году, эта цифра отступила, прежде чем снова поднялась. Это было незадолго до того, как вернулись двигатели с 1000 л.с., а некоторые команды производили более 300 л.с./литр в 2005 году, последний сезон 3-литровых двигателей V10.

С 2006 по 2013 год, регламент требует использования 2,4-литровый двигателей V8 ограниченными 18000 об/мин, а мощность падает примерно на 20 процентов. Однако, введение в систему рекуперации кинетической энергии (KERS) в 2009 году, на которых используется энергия при торможении, превращая ее в электрическую энергию, принесло команда дополнительный 80 л.с., сократив время круга на чуть более шести секунд.

Сегодняшняя ERS использует концепцию KERS на другом уровне, увеличив мощность в два раза и увеличив эффект производительности примерно в десять раз. ERS состоит из двух генераторных блоков (MGU-K и MGU-H), а также энергосберегающего (ES) и управляющей электроники. Двигательные генераторы преобразуют механическую и тепловую энергию в электрическую и наоборот.

MGU-K (где "к" обозначает кинетическую) работает как усовершенствованная версия предыдущего KERS, преобразуя кинетическую энергию, вырабатываемую при торможении, в электрическую (а не в виде тепла). Он также выступает в качестве мотора при ускорении, возвращая до 120 квт (примерно 160 л.с.) мощности в трансмиссии из энергетического хранилища.

MGU-H (где "н" означает тепло) - это система рекуперации энергии связанной с турбокомпрессором двигателя и преобразовывает энергию выхлопных газов в электрическую энергию. Энергия затем может быть использована для питания MGU-K (и, следовательно, возвращается к трансмиссии) или сохраняться в ЕС для последующего использования. В отличие от MGU-K, которая восстанавливает 2 МДж энергии на круге, MGU-H неограничен. MGU-H также контролирует скорость турбонаддува, ускоряя его (чтобы предотвратить замедление турбонаддува) или замедляя его вместо более традиционного перепускного клапана.

Максимум 4 МДж на каждый круг можно вернуть в MGU-K, а оттуда в трансмиссию - это в десять раз больше, чем было возможно с KERS, система восстановления «завинчивания» ERS заменена в 2014 году. Это означает, что пилоты имеют получить дополнительные 160 л.с. или порядка 33 секунд на круге.

По нормативным соображениям, силовой блок считается состоит из шести отдельных элементов, из которых по четыре из них доступны каждому пилоту за сезон, а в следствии превышения они будут оштрафованы. Элементами являются четыре компонента ERS, а также двигатель внутреннего сгорания и турбокомпрессор. Если пилот использует более четырех компонентов двигателя за сезон, он получает штраф в пределах от 10 до пяти мест на стартовой решетке.

Во время гонки гонщики могут использовать элементы управления рулевого колеса для переключения на различные настройки блока питания или для изменения скорости сбора энергии ERS. Такие изменения контролируются и регулируются стандартным электрическим блоком управления (ECU), обязательным для всех болидов Ф1. Но из-за всего, что пилот может изменить из кокпита, одна вещь, которую он не может сделать, это завести свою машину. В отличие от дорожных машин, болиды Формулы 1 не имеют собственных бортовых пусковых систем, поэтому для запуска двигателей в боксах и на стартовой решетке должны использоваться отдельные пусковые устройства.

Для обеспечения безопасности каждый болид оснащен индикаторами состояния ERS, которые предупреждают маршалов и механиков о состоянии электробезопасности машины при его остановке. Если болид безопасен, огни, расположенные на нем, будут светиться зеленым светом; если нет, они светятся красным. Огни должны оставаться включенными в течение 15 минут после выключения блока питания.