2014 formula: pohonné ústrojenstvo, časť prvá

Nie je tajomstvom, že svet Formuly 1 stojí na prahu veľkých zmien. Nadchádzajúci 64. ročník šampionátu bude derniérou nielen pre atmosférické osemvalce, ale aj pre dizajn monopostov, ako ich poznáme dnes. Nová formula má za cieľ znížiť spotrebu paliva a emisie CO2 až o celú jednu tretinu a priblížiť technológiu aktuálnym trendom v automobilovom priemysle, ktorému v posledných rokoch vládnu dva kľúčové pojmy – „downsizing“ a hybridné technológie.

Tendencia spraviť pretekanie na vrchole motoristického športu priateľskejším k životnému prostrediu naberala na dôležitosti počas takmer celej poslednej dekády. Od prvých menších pokusov s palivami s prímesou biozložiek až po spočiatku neúspešné nasadenie KERS šport napokon dospel do štádia, kedy musela prísť veľká zmena. Objemné a neefektívne motory už ďalej nereprezentovali filozofiu FIA a strácali relevanciu pre automobilový sektor.

Zmena prichádzala pozvoľna začínajúc znížením zdvihového objemu o 600 cm3 (2006) a využívaním palív, ktoré zodpovedali budúcim európskym normám. Napríklad zavedenie podielu obsahu biozložky na úrovni minimálne 5,75% energetického obsahu paliva (2008) zodpovedalo štandardu, ktorý vstúpil do platnosti pre komerčné motorové palivá až v roku 2010.

Práce na novom súbore pravidiel sa začali ešte skôr, než sa mohla naplno prejaviť posledná radikálnejšia úprava koncepcie v roku 2009. FIA vtedy pod vedením Maxa Mosleyho plánovala podstatne znížiť náklady na účasť v šampionáte a v neposlednom rade spopularizovať alternatívne spôsoby pohonu. O zavedení hybridných technológií sa síce vážne uvažovalo už dávno predtým – prinajmenšom od roku 2005, no pre hybridné monoposty bol premiérový až rok 2009.

Skutočným medzníkom v tejto „zelenej“ iniciatíve však mala byť až ďalšia zmena špecifikácie motora. Kým sa diskutovalo o adekvátnej a cenovo prijateľnej náhrade za 2.4 litrové atmosférické osemvalce, pravidlá sa naďalej vyvíjali v ústrety hybridným pohonom a efektívnemu využívaniu paliva. Šport sa zmenil vplyvom zákazu dotankovania počas pretekov (2010), mnohé tímy prehodnotili svoj postoj voči KERS (2011) a palivová účinnosť ešte viac získala na význame zákazom riešení fúkaných difúzorov (2011 a 2012) poháňaných neprirodzeným vytváraním výfukových plynov aj v dobe, keď je pedál akcelerátora nezošliapnutý.

Postupne sa začali v médiách objavovať i prvé návrhy pripravovaných pohonných jednotiek. Víziou vtedajšieho prezidenta Medzinárodnej automobilovej federácie bolo pripraviť jeden pomerne univerzálny koncept motora, ktorý by bol použiteľný v celom spektre súťaží organizovaných pod hlavičkou FIA, vrátane šampionátu Formuly 1. Takzvaný „svetový motor“ mal mať objem 1.5 litra a konštrukciu radového štvorvalca s preplňovaním turbodúchadlom. Išlo do značnej miery o lobing zo strany Volkswagenu, ktorý pri návrhu nových motorov stál od začiatku a paradoxne takmer nepovšimnutý. Svetový motor obhajoval okrem Maxa Mosleyho i Ulrich Baretzky, vedúci vývoja motorov v rámci športovej divízie Audi (člen skupiny Volkswagen), avšak podľa slov Norberta Hauga (dnes už bývalého prezidenta divízie motoršportu v Mercedes-Benz) sa o ňom na stretnutiach Pracovnej skupiny pre pohonné jednotky nikdy nediskutovalo.

Nehovorilo sa o ňom možno kvôli obavám, že motor pre monoposty Formuly 1 by ako „svetový motor“ mohol stratiť akýsi status exkluzivity. Pracovná skupina pre pohonné jednotky (zostavená zo zástupcov všetkých zainteresovaných dodávateľov motorov F1 a spoločnosti Volkswagen), ktorej predsedal Gilles Simon (bývalý vedúci motorového oddelenia Scuderie Ferrari) však o veľmi podobnej pohonnej jednotke už v tej dobe uvažovala. Štvorvalcový motor s objemom 1.6 litra malo doplniť dvojité preplňovanie s preplňovacím tlakom 0,3 MPa a systém na rekuperáciu energie (ERS), umožňujúci zvýšenie výkonu o 110 kilowattov. Veľmi rýchlo ale narazili na mohutnú kritiku zo strany širokej verejnosti, promotérov a organizátorov pretekov, ktorí sa obávali o to, že Formula 1 príde o nezameniteľný zvukový prejav. Stajňa Ferrari oponovala tým, že konštrukcia takéhoto motora nebude relevantná pre vývoj ich cestných vozidiel a svoje slovo mal i Bernie Ecclestone, ktorý sa ukázal ako silná opozícia.

Formula 1 ešte nebola pripravená na radové štvorvalce a rozhodujúcim argumentom proti prechodu k tejto architektúre motora bol napokon fakt, že blok motora by už nemohol byť nosným prvkom ako všetky motory od konca 60. rokov minulého storočia až dodnes. Tímy by boli nútené zásadne zmeniť konštrukcie svojich šasi, keďže takýto motor by si už vyžadoval priestorový rám. V júni 2011 sa preto na ďalšom stretnutí pracovnej skupiny dohodlo, že projekt, ktorý počítal s radovým štvorvalcom s plánovaným nasadením v roku 2013, bude zastavený.

Ako už dnes vieme, veľká zmena pravidiel bola odsunutá na sezónu 2014 a aj napriek silnému lobingu Bernieho Ecclestona, ktorý bol za zachovanie aktuálnych motorov, budú tieto atmosférické osemvalce po ôsmych rokoch nahradené menšími 1.6 litrovými vidlicovými šesťvalcovými turbomotormi, ktoré sa stanú základným kameňom pre nové hybridné pohonné jednotky.

Hybridná pohonná jednotka pre sezónu 2014

Po krachu projektu P.U.R.E. (Propulsion Universelle et Recuperation d’Energie) v dôsledku finančných problémov sa dnes vývojom novej pohonnej jednotky zaoberajú už len výrobcovia motorov aktuálne pôsobiaci v F1 a japonská Honda Motor Company. Traja zo štyroch výrobcov – menovite Ferrari, Mercedes AMG HPP a Renault Sport F1 sa nachádzajú v pokročilej fáze vývoja, pričom dodávky svojich pohonných jednotiek už majú s tímami zazmluvnené. Cosworth výskum ukončil skôr, než stihol položiť základy nového motora. Britskému výrobcovi sa totiž nedarilo vyjednať s tímami podmienky dodávok motorov a bodku za jeho ďalším pôsobením v šampionáte dal odchod jedného z dvojice potencionálnych zákazníkov – stajne HRT – na konci sezóny 2012.

Vzhľadom na to, že za necelých dvanásť mesiacov budú musieť byť tímom dodané finálne špecifikácie pohonných ústrojenstiev, všetky dôležité rozhodnutia týkajúce sa základnej architektúry a koncepcie boli už dávno dané. Teraz je čas na optimalizáciu a finalizovanie dizajnu predtým, než sa začne prvé testovanie na trati. Vráťme sa ale späť do doby, kedy inžinieri začínali s prázdnym listom papiera a pozrime sa bližšie na detaily pripravovanej technológie.

Základné predpisy

Z pohľadu Technických pravidiel sú predpisy týkajúce sa základnej konštrukcie motorov stále pomerne reštriktívne. Ako už bolo spomenuté, je daných šesť valcov, ktorých spoločný zdvihový objem nesmie presahovať 1600 cm3 (+0/-10 cm3), pričom budú usporiadané v dvoch radoch do tvaru písmena „V“ a ich rozovretie je rovnako ako doteraz predpísané na 90°. Takisto sa nemení počet ventilov (dva sacie a dva výfukové pre každý valec) a spôsob ich ovládania, čo znamená, že aj naďalej sa na tento účel bude využívať pneumatický systém. Diskutovalo sa aj o možnosti návratu k vinutým ventilovým pružinám, ale návrh takého vysokootáčkového motora je veľmi zložitý – zložitejší ako pri pneumatickom ovládaní ventilov a nesie so sebou rad problémov, ku ktorým sa už nikto nechce vracať. „Myslím si, že v pneumatických systémoch ovládania ventilov sa skrýva určitý potenciál zaujímavý aj pre bežné cestné vozidlá. Dnes je to oveľa jednoduchší systém ako pred dvadsiatimi rokmi,“ povedal Gilles Simon, ktorý po odstúpení z funkcie predsedu Pracovnej skupiny pre pohonné jednotky pôsobil ako technický riaditeľ P.U.R.E.

Jediná zmena v konštrukcii ventilov sa dotýka priemeru drieku, ktorý nesmie byť menší ako 5 mm. Veľmi starostlivo boli definované aj niektoré ďalšie rozmery, priestor pre uloženie motora a montážne body či montážne príruby pre pripevnenie motora k šasi a prevodovej skrine k samotnému motoru (pozri Článok 5.3 Technických pravidiel). Agregáty jednotlivých výrobcov budú rozmerovo takmer identické, čo má tímom uľahčiť prípadný prechod k inému dodávateľovi. Každé šasi bude od roku 2014 de facto kompatibilné s ktorýmkoľvek motorom.

Redukcia zdvihového objemu sa pochopiteľne dotkla vnútorných rozmerov. Vŕtanie bolo zmenšené na 80 milimetrov s toleranciou ± 0,1 milimetra, čo znamená zdvih 53 milimetrov (pomer vŕtanie/zdvih – 1,5:1). Nanovo je definovaná aj pozícia kľukového hriadeľa. So zvýšeným zdvihom a oveľa vyšším tlakom vo valcoch preplňovaných motorov bude potrebné zvýšiť výšku osi kľukového hriadeľa. Jeho os musí ležať v stredovej osi vozidla vo výške 90 mm (± 0,5 mm) nad referenčnou rovinou, čo je takmer dvojnásobná výška oproti súčasným 58 mm. Preto aj napriek tomu, že objem motora sa zníži o celú jednu tretinu a vďaka absencii dvoch valcov bude motor fyzicky menší, jeho výška bude veľmi podobná dnešným motorom. Navyše spolu so všetkými subsystémami (turbodúchadlo, ERS, sacie potrubie, výfukové potrubie, chladiaci systém, atď.) bude celá pohonná jednotka v porovnaní s doterajšou zaberať podstatne viac priestoru. Okrem toho sa o 35 mm zvýšila poloha ťažiska, ktoré sa teraz musí nachádzať vo výške najmenej 200 mm nad referenčnou rovinou.

Minimálna celková hmotnosť nebude stanovená iba pre motor tak ako doteraz, ale pre celú pohonnú jednotku (motor vrátane systémov na rekuperáciu energie). Aby malo porovnanie s nastupujúcou generáciou pohonnej jednotky zmysel, k dnešnému limitu 95 kg pre agregát musíme pripočítať aj hmotnosť KERS, pretože pohonnú jednotku v zmysle nových pravidiel by dnes tvoril motor spolu s KERS. V tom prípade hovoríme o hmotnosti približne 120 kg. Naproti tomu v roku 2014 bude minimálna celková hmotnosť stanovená na 145 kg a z toho 20 až 25 kg musí pripadnúť úložisku energie systémov na rekuperáciu energie. Dôvodom pre navýšenie minimálneho hmotnostného limitu je zavedenie výkonnejších a sofistikovanejších hybridných systémov, ktoré budú kompenzovať nižší výkon samotného motora. Pomer hmotnosti a výkonu sa však oproti dnešným osemvalcom nijak výrazne nemení, aj keď dodatočná hmotnosť sa premietne do zvýšenia minimálnej celkovej hmotnosti vozidla. Tá nebude nižšia ako 690 kg, pričom z toho na prednú nápravu pripadne 314 kg a na zadnú 369 kg, čo dáva priestor ľubovoľne hýbať so zvyšnými siedmimi kilogramami.

V nasledujúcej časti sa dozviete všetko dôležité o tom, ktoré nové materiály bude možné využiť pri stavbe motorov, vysvetlíme si, čím bude limitovaný výkon agregátov a okrem toho si predstavíme aj nový palivový systém a systém zapaľovania.

Reklamy

3 responses to “2014 formula: pohonné ústrojenstvo, časť prvá

  1. Až mi přeběhl mráz po zádech při vzpomínce na ty zvěrstva co Mosley plánoval.
    Udajně má mít i Honda připravený motor, já bych tomu věřil, japonci mají vždycky zvláštní přístup.

    • Presne tak, Honda vyvíja nový motor údajne už od roku 2011 a v roku 2015 by mala vstúpiť do F1 s McLarenom. Zatiaľ sa k tomu pochopiteľne nikto nechce vyjadrovať, ale takto neoficiálne sa to už berie za hotovú vec.

  2. Spätné upozornenie: Motor Renault Energy F1 2014 | Zajezdíme·

Pridaj komentár

Zadajte svoje údaje, alebo kliknite na ikonu pre prihlásenie:

WordPress.com Logo

Na komentovanie používate váš WordPress.com účet. Odhlásiť sa / Zmeniť )

Twitter picture

Na komentovanie používate váš Twitter účet. Odhlásiť sa / Zmeniť )

Facebook photo

Na komentovanie používate váš Facebook účet. Odhlásiť sa / Zmeniť )

Google+ photo

Na komentovanie používate váš Google+ účet. Odhlásiť sa / Zmeniť )

Connecting to %s