Renault F1 2014, ο νέος τούρμπο V6!

Μετά από επτά παγωμένα χρόνια σε ότι αφορά στην εξέλιξη των κινητήρων στην F1 το 2014 θα υπάρξει ριζική αλλαγή. Αναλύουμε τον κινητήρα της Renault F1 ως ένα χαρακτηριστικό παράδειγμα…

Βάσει των νέων κανονισμών της FIA που θα τεθούν σε ισχύ το 2014 η Formula 1 θα μπει σε μία νέα εποχή. Η βασική αλλαγή έχει να κάνει με τους κινητήρες οι οποίοι θα έχουν διάταξη V6, η χωρητικότητά τους δεν θα πρέπει να ξεπερνά τα 1,6 lt, επιτρέπεται η υπερτροφοδότηση καθώς και η ηλεκτρική υποβοήθησή τους. Το μοτέρ της Renault F1 συνδυάζει δύο ηλεκτροκινητήρες που τροφοδοτούνται με ηλεκτρική ενέργεια που παράγεται από το σύστημα ανάκτησης και βρίσκεται αποθηκευμένη στη συστοιχία μπαταριών.

• H ποσότητα καυσίμου στην διάρκεια του αγώνα έχει μειωθεί και η μέγιστη ποσότητα είναι 100 lt. Εδώ σημαντικό ρόλο θα διαδραματίσουν τα συστήματα θερμικής διαχείρισης.
• Η ροή καυσίμου έχει μειωθεί. Η μέγιστη είναι 140 lt/h. Αυτό σημαίνει πως τα μονοθέσια πρέπει να είναι όσο ταχύτερα γίνεται με συγκεκριμένη δεδομένη ποσότητα καυσίμου.
• Η παραγόμενη ποσότητα ανακτώμενης ενέργειας σε κάθε γύρο είναι μικρότερη. Επίσης μειωμένη είναι η ποσότητα που αποθηκεύεται.
• Για να μειωθεί το κατασκευαστικό κόστος κάθε οδηγός μπορεί να χρησιμοποιήσει 5 κινητήρες το 2014 και 4 κινητήρες το 2015. Σήμερα το όριο είναι 8.

Πρωταρχικός στόχος είναι η μείωση της κατανάλωσης που μπορεί να επιτευχθεί από το downsizing ψαλιδίζοντας δύο κυλίνδρους και ρίχνοντας τον κυβισμό από τα 2,4 lt στα 1,6 lt. Έτσι, η κατανάλωση μειώνεται έως 40% διατηρώντας, ωστόσο, την ισχύ στα σημερινά επίπεδα (περίπου 750 PS). O V6 με την βοήθεια single stage τούρμπο και με όριο τις 15.000 rpm εξασφαλίζει περίπου 550 PS ενώ η υπόλοιπη ισχύς προέρχεται από ηλεκτρικά μέσα.

Αναβαθμισμένο είναι το σύστημα ανάκτησης ενέργειας (Energy Recovery System, ERS) κατά το φρενάρισμα χρησιμοποιώντας την κινητική ενέργεια (ERS-K) και την θερμότητα των καυσαερίων (ERS-H). Όσον αφορά στο ERS-K, ένας ηλεκτροκινητήρας/γεννήτρια βρίσκεται συνδεδεμένος με τον στροφαλοφόρο. Όταν λειτουργεί ως γεννήτρια μπορεί να παράγει μέχρι 2 MJ (Mega Joules) και ως ηλεκτροκινητήρας να δώσει 4 MJ ανά γύρο, κάτι που ισοδυναμεί με περίπου 34 sec χρήσης ανά γύρο ( σε σχέση με τα μόλις 6,5 sec του τωρινού KERS, σύμφωνα με την Renault F1). Από πλευράς ισχύος μπορεί να προσφέρει 120 kW (περισσότερους από 160 ίππους).

Καταλήγοντας η μεγάλη πρόκληση για τους μηχανικούς είναι η απόδοση του κινητήρα βελτιώνοντας τα θερμοδυναμικά του χαρακτηριστικά. Αυτό επιτυγχάνεται με την υπερτροφοδότηση σε συνδυασμό με τον άμεσο ψεκασμό αλλά και την εκμετάλλευση της θερμότητας των καυσαερίων. Χαρακτηριστικά η ενέργεια που περιέχεται στα καυσαέρια ισοδυναμεί περίπου με το 55% της ενέργειας που προέρχεται από το καύσιμο.

Πρόκειται για μια τεράστια απώλεια (energy loss) την οποία εκμεταλλεύεται και ανακτά ο ηλεκτροκινητήρας/γεννήτρια που βρίσκεται στο τούρμπο (δεν υπάρχουν περισσότερες λεπτομέρειες). Μία ακόμη πρόκληση είναι η υπερνίκηση της αδράνειας του τούρμπο (turbo lag) μετά από περίοδο επιβράδυνσης.