Объем двигателя формулы 1


Двигатели в Формуле-1: эволюция - Simply Formula

Источник фото: Twitter-аккаунт tecnicaF1 — двигатели в Формуле-1 и их эволюция

Сразу договоримся: все двигатели в Формуле-1 — мощные, но разные, если можно так выразиться. Разобьем условно эволюцию двигателей (вместе с ней — эволюцию Формулы-1 и технического регламента), и по годам проследим, как развивались формульные «сердца».

1950 — 1953

В «суровые» пятидесятые команды Формулы-1 использовали или атмосферные двигатели, объемом 4.5 л, либо двигатели с нагнетателем объёмом до 1.5 литров. Мощность достигала 425 л.с. (317 кВт). Умножаем на минимальные требования к безопасности и получаем «монстров», которые несли машины без аэродинамики на огромной скорости.

Примеры:
— Alfa-Romeo Р8 1.5 л (с механическим нагнетателем)
— Talbot-Lago Р6 4.5 л
— ERA Р6 1.5 л (с турбонагнетателем)
— Bristol Р6 2.0 л

1954 — 1960

Объём двигателей был понижен до 2.5 л для атмосферных и до 750 «кубиков» для компрессорных. Но ни одна из команд не стала использовать двигатели с нагнетателем, потом что в Формуле-2 тогда использовались двигатели объемом в два литра. Это давало возможность не проектировать новые двигатели, а просто увеличить объём старых моторов. Таким образом команда получали возможность сэкономить средства на проектировании, чем, собственно, все успешно и пользовались.

Примеры:
— Alta Р4 2.5 л
— Offenhauser Р4 1.7 л

1961- 1965

В 1961 вновь изменились требования к двигателям. Теперь можно было использовать только атмосферные двигатели объёмом 1.5 литра. Мощность колебалась от 150 до 225 л.с, мы увидели новые технические решения от «Феррари» и «Хонда».

Примеры:
— Porsche H8 1.5 л (воздушное охлаждение)
— BRM V8 1.5 л
— Honda V12 1.5 л
— Ferrari V6 1.5 л

1966 — 1986

В 1966 вступили в силу новые правила. Объём двигателей увеличили до 3.0 Л для атмосферных и 1.5 Л для двигателей с нагнетателем. Как следствие, многие команды остались недовольны подобной политикой руководства чемпионата. Например, команда Coventry Climax в 1966 году была выкуплена компанией «Ягуар». Их 1.5 Л двигатели тогда использовали большинство команд в пелотоне, и изменение правил больнее всего ударило именно по ним. Многие команды вынуждены были искать новых поставщиков, расходы на двигатели постепенно стали расти.

Регламент 1966 года допускал роторно-поршневые и газотурбинные двигатели, с любыми параметрами, однако роторно-поршневые конструкции так и не увидели свет по причине своей неконкурентоспособности. Что касается газотурбинные агрегатов — на «Лотус» 56B стоял турбо-вальный двигатель, однако сильно страдал из-за высокого расхода топлива, а также так называемого «турболага». Что это? Объясняем.

Реле турбины работает от потока выхлопных газов, который проходит через кожух узла двигателя. По мере увеличения оборотов двигателя, увеличивается скорость вращения крыльчатых механизмов, что приводит к ускорению. Задержка между открытием заслонки, вращением «крыльчаток» и непосредственно производством самого ускорения, для которого и работает турбодвигатель, известна как турболаг.

В 1967 появился серийно выпускаемый Cosworth DFV, что позволило принять участие в чемпионате мира небольшим производителям. Правила надолго «застыли» в форме одного технического регламента, и мы успели увидеть чемпионаты, где боролись Джим Кларк, Йохен Риндт, Джеки Стюарт, Эмерсон Фиттипальди, Ники Лауда, Джеймс Хант и многие другие.

В 1977 появился турбированный двигатель Renault-Gordini V6 Turbo. Мощность двигателей была от 390 до 500 л.с., а для турбированных от 500 до 900 л.с. в гонке и до 1000 л.с. во время квалификации. Настоящий «монстр» своего времени, который значительно повлиял на развитие турбодвигателей, и последующий их запрет через десять лет, когда мощность возросла до опасных величин.

Примеры:
— TAG-Porsche V6 1.5 л Turbo
— Coventry Climax V8 3.0 л
— Maserati V12 3.0 л
— Matra V12 3.0 л
— Renault Gordini V8
— Ferrari V6 1.5 л Turbo

1987 — 1988

Мощности турбомоторов постоянно росли, снижая безопасность гонок. В конце концов, «ФИА» приняли решение ограничить давление наддува до 4 атмосфер в квалификации, увеличить максимальный объём атмосферных двигателей до 3.5 литров, чтобы замедлить, а затем и вовсе остановить рост мощности. Такие команды, как March, Lola, Tyrrell, AGF и Coloni использовали атмосферный двигатель Ford Cosworth DFZ 3.5 л V8 мощностью 575 л.с. В 1988 году давление наддува снизили до 2.5 атмосфер, но доминирование турбомоторов продолжилось, поэтому Формула-1, наконец, снова вспомнила об атмосферных двигателях.

Примеры:
— Honda RA 167 E V6 1.5 л Turbo 1000 л.с.
— Alfa-Romeo 890T V8 1.5 л Turbo 700 л.с
— BMW M12/13 Р4 Turbo 1.5 л 850 л.с.
— TAG-Porsche TTE-P01 V6 1.5 л Turbo 850 л.с.
— Zakspeed Р4 Turbo 1.5 л 800 л.с.

1989 — 1994

В 1989 турбированные двигатели полностью запретили. Конец турбоэры позволил прийти в Формулу-1 новым поставщикам двигателей таким, как Yamaha и Lamborghini. После двухлетнего отсутствия вернулись Renault. Конкуренция в начале девяностых между производителями двигателей просто зашкаливала.

Примеры:
— Ilmor 72 V10 765 л.с.
— Peugeot V10 A4 700 л.с
— Renault RS V10 790 л.с.
— Lamborghini L3512 80 V12 700 л.с.
— Mugen-Honda MF V10
— Honda RA 710 л.с.

1995 — 2004

С 1995 по 1997 моторы Renault трижды выиграли кубок конструкторов и чемпионат мира. «Бенеттон», и затем «Уильямс» использовали двигатели французской компании.

В 1995 максимальный объём двигателя сократили с 3,5 литров до 3. В 1998 и 1999 чемпионом мира стал Мика Хаккинен, и доминирование французских мотористов сменили «Мерседес» вместе с «Макларен».

С 1999 по 2004 Кубок Конструкторов доставался лишь «Феррари», соответственно, на двигателе итальянского производителя. Однако отметим, что с 2000 года «Уильямс» перешли на двигатели «БМВ», и многие специалисты отмечали, что немецкие силовые агрегаты даже превосходят итальянские, о чем можно судить по эпизодическим победам британской команды.

После 2000 года в регламенте появился пункт, разрешающий использовать только моторы конфигурации V10, из-за чего на год отложился дебют команды Тойота, о которой мы недавно писали, планировавших дебютировать с двигателем V12. Именно в новом тысячелетии мы увидели, как последовательно уменьшается количество цилиндров.

Примеры:
— Petronas V10 870 л.с.
— BMW V10 900 л.с.
— Acer 90 V10 800 л.с. при 16200 об/мин
— Playlife V10 780 л.с.
— Mercedes FO 110 870 л.с.
— BMW V10 900 л.с.

2005

В 2005 году команды должны были использовать двигатели V10 объёмом 3 литра, имеющие не более 5 клапанов на цилиндр. На победный путь вернулась команда «Рено».

Примеры:
— BMW P84-5 950 л.с.
— Cosworth TJ 2005 900 л.с. при 18300 об/мин
— Ferrari Tipo 053 880 л.с.
— Toyota RVX-05 900 л.с. при 19000 об/мин

2006

В 2006 объём двигателя снизили до 2.4 литра, а количество цилиндров до 8.

Диаметр цилиндра должен был быть не более 98 мм, а ход поршня не менее 37 мм. Системы предварительного охлаждения воздуха были запрещены.

Также было запрещено подавать в двигатель что-либо, кроме воздуха и горючего. Впуск и выпуск изменяемой геометрии также запретили. Каждый цилиндр мог иметь только одну форсунку для впрыска топлива и только одну свечу зажигания.

Естественно, двигатель должен был быть атмосферным. Вес — не менее 95 кг.

Также для команд разрешили на 2006 и 2007 год использовать старые двигатели V10 с ограничением числа оборотов.

Блок цилиндров и картер двигателя были выполнены из сплавов алюминия. Коленвал и распредвалы делали из стали или чугуна. Толкатели клапанов по регламенту создавались из сплавов алюминия, а сами клапаны — из сплавов на основе железа, никеля, кобальта или титана. Использование карбона и композитных материалов при производстве блока цилиндров, головки блока и клапанов также запретили.

Все это привело к снижению мощности по сравнению с 3-литровыми двигателями на 20%. В результате мы увидели борьбу мотористов «Феррари» и «Мерседес» несколько лет подряд, когда титулы по очереди выиграли Кими Райкконен и Льюис Хэмилтон.

Примеры:
— BMW P86 760 л.с.
— Honda RA 806 E 760 л.с. при 19000 об/мин
— Renault RS26 735 л.с.

2007 — 2008

То же самое, что в 2006, с одной небольшой оговоркой: введено ограничение числа оборотов до 19000.

Примеры: аналогичны 2006.

2009-2013

То же самое, что в 2008, с двумя небольшими оговорками: число оборотов ограничили до 18000, и внедрили KERS. С 2010 по 2013 год Cosworth вернулись в F1 (ушли в 2014 году с началом новой турбоэры гибридов).

Примеры:
— Cosworth CA2011 V8
— Ferrari 056 2.4 V8
— Mercedes FO 108F 2.4 V320
— Renault RS27 V8

2014 — настоящее время

Собственно, наши дни. 1.6-литровые турбированные hybrid-двигатели V6 с максимумом 15000 оборотов в минуту.

Мощность снижена до 600 л.с.

Как мы помним, на старте турбоэры доминировали «Мерседес» (что продолжается по сей день), за ними находились «Феррари» и «Рено», а с 2015 года к «Макларен» присоединились «Хонда». Чем это закончилось, мы все знаем — японские производители в итоге приняли решение перейти к «Ред Булл».

С 2022 года ждем новый регламент на двигатели, пока все утверждено лишь предварительно.

Предварительно:

1,6-литровый двигатель внутреннего сгорания V6 с одной турбиной.

Увеличение оборотов на 3000 (до 18000 оборотов в минуту).

Отказ от MGU-H.

Появление более мощного модуля MGU-K с определяемой гонщиком активацией системы в гонке, позволяющей использовать накопленную энергию в тактических соображениях.

Возможности использования решений ‘Plug-And-Play’ при замене мотора — трансмиссии — шасси.

Пандемия коронавируса продолжается, и если мы ожидали увидеть утвержденный технический регламент и готовые решения уже в 2021 году непосредственно на трассе, то теперь все возможные изменения отложены на 2022 год, причем «Ред Булл» и вовсе настаивают на том, чтобы внедрить правила на год позже — на 2023 год, исходя из финансового положения и последствий пандемии коронавируса.

Возможно, двигатели Формулы-1 уже никогда не будут оглушать нас так же, как еще 7 лет назад, до перехода на V6. Но никогда не шутите с этими «монстрами», ведь именно в них заключена вся мощь и ярость Королевы автоспорта. И уже на днях мы вам напишем о худшем двигателе в истории Формулы-1.

Источник: simplyformula.ru

Полное руководство по объему двигателя

Объем двигателя - наиболее распространенный математический расчет. Объем двигателя - это размер или объем двигателя, выраженный в кубических дюймах, кубических сантиметрах или литрах. Здесь, в Америке, мы обычно работаем в кубических дюймах, в то время как остальной мир использует метрическую систему. Я обсуждаю соответствующие преобразования позже в этой главе. Смещение определяется путем расчета диаметра отверстия и длины хода, умноженного на количество цилиндров.Результатом является фактический рабочий объем каждого цилиндра и общий рабочий объем двигателя, предполагающий 100-процентную объемную эффективность. Обратите внимание, что фактический рабочий объем не является общим объемом каждого цилиндра, поскольку он не включает объем пространства сгорания над поршнем в верхней мертвой точке (ВМТ). Эти отдельные объемы позволяют рассчитать степень сжатия двигателя (описано в главе 3.)


Этот технический совет взят из полной книги «Производительность автомобильного двигателя».Для всестороннего руководства по всей этой теме вы можете посетить эту ссылку:
УЗНАЙТЕ БОЛЬШЕ ОБ ЭТОЙ КНИГЕ ЗДЕСЬ

Поделитесь этой статьей: Пожалуйста, не стесняйтесь поделиться этой статьей на Facebook, в форумах или с любыми клубами, в которых вы участвуете. Вы можете скопировать и вставить эту ссылку, чтобы поделиться: https://musclecardiy.com/performance/complete -гидроизмещение двигателя /


Как этот World Products Hardcore 454 Chevy small-block вбивает весь этот объем цилиндров в ту же базовую блочную архитектуру, что и 283 Chevy? Отверстие 4.250 дюймов и ход составляет 4,00 дюйма. Делать математику.

Диаметр отверстия цилиндра

Диаметр отверстия цилиндра является основным компонентом формулы рабочего объема двигателя. Без удобного сравнения любой диаметр цилиндра кажется существенным для глаза, но даже небольшие изменения диаметра относительно фиксированной длины хода приведут к увеличению рабочего объема двигателя. Размер отверстия является серьезной проблемой для любого соревновательного двигателя, потому что он определяет размер клапана и, в конечном счете, способность двигателя дышать.Многие производители двигателей считают, что усиление дыхания за счет большего отверстия перевешивает любые потери на трение, которые могут возникнуть из-за больших поршней с большей поверхностью юбки и потенциально повышенным сопротивлением кольцу. Больший канал также обеспечивает большую площадь поршня для противодавления давления сгорания, но также создает большее расстояние для перемещения фронта пламени и большую площадь поверхности для охлаждения пламени.

Цилиндрические отверстия измеряются с помощью циферблатного калибра для достижения максимальной точности.Измерения проводятся в верхней, центральной и нижней частях хода поршня и в двух разных направлениях: спереди назад и из стороны в сторону.

Уличные двигатели

- это одно, но некоторые гоночные серии фактически ограничивают размер и расстояние между отверстиями. Как правило, это меры стоимости, предназначенные для сокращения использования более дорогих блоков цилиндров с пересмотренным расстоянием между отверстиями, что позволяет использовать более крупные отверстия при сохранении желаемой толщины и устойчивости стенок цилиндра. Двигатели Sprint Cup являются хорошим примером.Смещение ограничено до 358 кубических дюймов с максимальным отверстием в 4,185 дюйма. Чашечные двигатели ранее работали с расстоянием между отверстиями 4,400 дюйма, но NASCAR позволил увеличить расстояние между отверстиями до 4,5 дюйма, чтобы вместить более крупные отверстия, клапаны большего размера и измененную геометрию клапана - все это в попытке выровнять игровое поле среди конкурентов различных брендов. Если отверстие цилиндра не указано, вы должны выбрать размер отверстия, который лучше всего подходит для вашего конкретного применения, как определено требованиями к воздушному потоку и камере сгорания, степени сжатия, перемещению пламени и другим факторам, включая длину хода, которая также соответствует вашему рабочему требованию.

Формула смещения | Формула для поиска смещения

Формулы смещения - Как рассчитать смещение

СМОТРЕТЬ БОЛЬШЕ

Смещение определяется как кратчайшее расстояние между двумя точками.
В двумерной системе формула расстояния может использоваться, чтобы найти кратчайшее расстояние между двумя точками. То есть

Если объект движется с постоянной скоростью, то
Смещение = скорость x время

Если объект движется с постоянным ускорением, то уравнения движения, используемые для определения смещения:

S = ut + ½ при 2

Если v = мгновенная скорость,
Тогда смещение (S) = ∫v (t) dt

Пример:
Найти смещение, охватываемое объектом, которое ускоряется от покоя до 60 м / с за 3 с ,

Ответ:
Начальная скорость = 0 и конечная скорость = 60 м / с.
Время выполнения = 3 с.
Следовательно, ускорение = 60/3 = 20 м / с 2
Смещение (S) = ut + ½ при 2
= 90 м

Вопрос:
Найти смещение объекта, если он движется с ускорением 4 м / с 2 за 5 с, где начальная скорость была 2 м / с.

,

двигателей Формулы-1 - F1technical.net

Стивен Де Гроот на

Хотя гоночные моторы F1 утратили некоторую привлекательность, которой они привыкли, когда правила позволяли больше свободы, каждый дизайн в настоящее время в использовании все еще очень продвинутая часть разработки, которая потребовала много времени и размышлений. Двигатель является единственным источником энергии автомобиля Формулы-1 - помимо систем KERS 2009 года, которые косвенно заряжаются за счет мощности, генерируемой двигателем, - и является конструктивной частью шасси.

Факты и цифры

Из-за правил и технических оптимизаций все существующие двигатели имеют одинаковый тип и имеют следующие сходства:

  • Все двигатели F1 безнаддувные V8 объемом 2400 куб. См.
  • Двигатели ограничены 18000 об / мин
  • Вес ровно 95 кг (каждый производитель легко достигает этого минимального регулируемого веса)
  • Блоки двигателя изготовлены из кованого алюминиевого сплава, что дает весовые преимущества по сравнению со сталью.Другие материалы могли бы дать некоторые дополнительные преимущества, но для ограничения затрат FIA запретила все неферро-материалы.
  • Коленчатый вал и штоки поршней изготовлены на основе железа.
  • В своем максимальном темпе нынешние двигатели V8 потребляют около 60 литров бензина на 100 км гонки.
  • Точно не известно, сколько масла содержит такой верхний двигатель, но это масло на 70% содержится в двигателе, а остальные 30% находятся в системе смазки с сухим картером, которая заменяет масло в двигателе три-четыре раза в минуту. ,
  • Перед первым гоночным временем и после каждой гонки каждый двигатель тестируется на двигателе Dyno, чтобы проверить его производительность и выявить проблемы. Видеоклип RS24 от Renault на динамометре можно посмотреть здесь.

Эволюция конструкции двигателя

Все существующие двигатели, которыми управляют конкурирующие команды F1, очень похожи из-за очень строгих правил, которые все больше вступают в силу с 2006 года. До этого времени все производители автомобилей, участвующие в F1, фактически превосходили друг друга в гонке за расходами.Нельзя утверждать, что после 1995 года производитель, который вложил больше всего средств и мог нанять большинство людей, мог производить лучший двигатель.

В 1997 году Ford Cosworth начал яростную борьбу за снижение веса, поскольку их CR1 в то время был как минимум на 25 кг легче, чем любой другой. Хотя они испытывали некоторые проблемы с надежностью в течение всего сезона, двигатель был примером для других, поскольку он позволял команде переносить балласт в автомобиле, чтобы улучшить управляемость автомобиля.

В качестве реакции на это снижение веса, двигатель Mercedes-Benz 1998 года был, возможно, одним из самых революционных двигателей из когда-либо созданных, обеспечивающих прирост производительности и резкое снижение веса одновременно.Это быстро оказалось достаточно хорошим, чтобы стать основой двух последовательных мировых титулов Мики Хаккинена с McLaren Mercedes. Когда в 2000 году FIA решила ограничить использование бериллиевых сплавов - максимум до 5 массовых процентов - из-за ядовитости в больших количествах, Mercedes в течение многих лет изо всех сил пытался оправиться от этой неудачи - они больше не могли соответствовать мощности в то время мощные двигатели Ferrari и BMW.

К концу 2005 года большинство команд соединили свои конструкции с 3-литровыми V10 с внутренним углом 90 °.Дизайнеры команд пришли к выводу, что 90 ° - это лучший компромисс между рабочими характеристиками и жесткостью самого двигателя.

В том же году около 3 л V10 двигателей производили более 980 л.с. и работали очень близко к отметке в 1000 л.с., эта цифра никогда не была достигнута с момента запрета на турбодвигатели. Это был знак для управляющего органа F1, чтобы изменить правила, поскольку максимальные скорости в Монце 370 км / ч считались опасными для водителей, а также зрителей. Таким образом, максимальная вместимость была уменьшена до 2.41 и количество цилиндров до 8. Кроме того, FIA постановила, что замерзание двигателя вступит в силу через год, чтобы положить конец гонке за расходами.

Однако только 2 года спустя, в середине 2008 года, FIA и несколько команд, которые строго следовали правилам, включая Toyota и Renault, обнаружили, что правила все еще допускают слишком большую свободу. Оказалось, что за последний год Mercedes и Ferrari смогли добавить до 40 л.с. к своим двигателям в качестве так называемых «обновлений надежности», в то время как другие более строго следили за остановкой двигателя.Несколько встреч с официальными лицами FIA и руководителями команд привели к выравниванию двигателей, в результате чего менее сильные могли бы поставить несколько обновлений, чтобы быть на одном уровне в следующие годы.

Несмотря на это, без отчаянного поиска улучшений, текущий двигатель F1 представляет собой весьма интересную конструкцию, в общей сложности состоящую из 5000 отдельных частей, 1500 из которых движутся. Предполагается, что во время работы новый двигатель F1 может развивать мощность около 720 л.с., но сможет развивать мощность до 780 л.с. и выше 20 000 об / мин, если не будет ограничений по оборотам двигателя.

Разница с дорожными двигателями

  • Выше Объемная эффективность . VE используется для описания количества топлива / воздуха в цилиндре относительно обычного атмосферного воздуха. Если цилиндр заполнен топливом / воздухом при атмосферном давлении, то говорят, что двигатель имеет 100% -ную объемную эффективность. Например, турбонагнетатели могут увеличить VE до уровня выше 100%, в то время как двигатели с атмосферным двигателем обычно работают в диапазоне от 80% до 100%. В этом регионе, однако, двигатель Формулы Один обычно может достигать более высокого VE, чем обычные дорожные двигатели из-за их высоко оптимизированных впускных коллекторов.
  • К сожалению, из общей энергии топлива, которая вкладывается в цилиндры, в среднем менее 1/3 оказывается полезной мощностью. Время зажигания, термические покрытия, расположение пробки и конструкция камеры влияют на тепловой КПД (TE). Уличные двигатели с низкой степенью сжатия могут иметь TE около 0,26, гоночный двигатель может достигать приблизительно 0,34. Эта, казалось бы, небольшая разница приводит к разнице примерно на 30% (0,34 - 0,26 / 0,26) большей мощности, чем раньше.
  • Из всей этой вырабатываемой мощности часть ее используется двигателем для своей работы.Остаток - это то, что вы измеряете на динамометре. Разница между тем, что вы измеряете на динамометрическом стенде и работоспособной мощностью в цилиндре, составляет механический КПД (ME). Механическая эффективность зависит от трения коромысла, трения подшипника, площади юбки поршня и других движущихся частей, но также зависит от оборотов двигателя. Чем выше число оборотов в минуту, тем больше мощности требуется для вращения двигателя. Это означает, что ограничение внутреннего трения двигателя может привести к большому избытку выходной мощности, а там, где в F1 нагрузка связана с мощностью, на дороге также с расходом топлива.

Именно эти основные потребности в оптимизации и усложняют конструкцию двигателя Формулы-1. В конце линейки обороты двигателя F1 значительно выше, чем у дорожных агрегатов, что ограничивает срок службы такого источника энергии. Именно механическая эффективность делает двигатели Формулы-1 изготовленными из разных материалов. Они необходимы для уменьшения внутреннего трения и общего веса двигателя, но, что более важно, для ограничения веса внутренних частей, например, клапанов, которые должны быть максимально легкими, чтобы позволить невероятно быстрое движение более чем на 300 движений вверх и вниз в секунду (это на 18.000 об / мин).

Еще одним решающим моментом в попытке достичь максимальной мощности двигателя является выхлоп. Незначительное изменение длины или формы выхлопа может резко повлиять на мощность. Хотя системы с переменным выходом не разрешены, выхлопная система гоночного автомобиля не имеет глушителя, не имеет катализатора и специально разработана для того, чтобы выдерживать температуры до 1200 ° C, что намного больше, чем достигается с помощью обычного дорожного двигателя. ,

Философия дизайна двигателя

Рассматривая двигатели внутреннего сгорания (исключая, таким образом, колеблющиеся и роторные двигатели Ванкеля), существует три основных способа создания двигателя.Разница здесь в том, как расположены цилиндры по сравнению друг с другом.

  • Встроенные двигатели, в которых все цилиндры расположены рядом (или после) друг с другом, не используются в Формуле-1 с 60-х годов. Хотя двигатели маленькие, они длинные и поэтому требуют тяжелого коленчатого вала.
  • Двигатели
  • Boxer на самом деле являются одним из лучших способов создания двигателя, если это допускают все внешние факторы. Два ряда цилиндров расположены напротив друг друга. Вы можете рассматривать двигатель с коробкой передач как конструкцию двигателя с углом наклона 180 °.Эти двигатели стали популярными в Формуле-1 из-за низкого центра тяжести и средних производственных затрат, но позже исчезли из картины, так как этот тип двигателя недостаточно жесткий, чтобы выдерживать G-силы автомобиля в поворотах. Например, Ferrari эксплуатировала 12-цилиндровые двигатели-боксеры с 1970 по 1980 годы, прежде чем перейти на двигатель с углом наклона 120 °.
  • V-образных двигателей, которые в настоящее время используются во всех автомобилях F1. Фактически, V - это геометрический угол, который отделяет два ряда цилиндров друг от друга, где коленчатый вал можно считать источником этого угла.Очевидно, что для этого типа двигателя размер V является основным фактором и должен быть решен на первых этапах проектирования двигателя. Ранее двигатели были разработаны с углами, такими как 60 ° V12 или 72 ° V10. Хотя исторически было интересно увидеть различия между двигателями команд, FIA установила тип двигателя для моделей V8 на 90 °.

С момента появления Ford Cosworth DFV двигатель в автомобиле F1 является напряженным элементом шасси, что означает, что он является неотъемлемой частью автомобиля.До этой идеи шасси было построено как трубчатая рама с двигателем, помещенным в него впоследствии, в то время как теперь шасси развалилось бы, если бы двигатель не был установлен. Текущий двигатель крепится болтами между задним концом монокока и передней стороной коробки передач. С того времени двигатели V-типа постепенно вытесняли двигатели любого другого типа, потому что они компактны и могут быть изготовлены очень жестко, не требуя дополнительного усиления шасси для обеспечения жесткости.

В отличие от коробчатых или плоских двигателей, двигатели внутреннего сгорания с V-образным сгибом создают дополнительную конструктивную проблему, так как для рабочих характеристик двигателя выбор V-образного угла очень важен.Этот угол важен для обеспечения правильной последовательности стрельбы и, следовательно, также влияет на его основной баланс.

Расчет возможных углов V для определенного числа цилиндров, к счастью, не является сложной задачей. Если учесть, что каждый цикл сгорания занимает 2 оборота - фазу впуска и сгорания - коленчатого вала, а полный цикл составляет 360 °, то V-угол двигателя, включенный в x, число цилиндров должно быть функцией 720, чтобы достичь равномерного разнесение цилиндров и первичный баланс.

Именно поэтому двигатель с коробкой передач - идеальная компоновка. Цилиндры расположены под углом 180 °, поэтому наличие 2, 4, 6, 8, 10 или 12 не так уж и велико. Достигается идеальный первичный баланс, поскольку возвратно-поступательные и вращающиеся части находятся в равновесии, а порядок обжига всегда равномерно распределен. Несколько примеров проясняют, почему несколько конкретных углов были очень популярны в конструкции двигателя F1:

  • Как упоминалось ранее, в Ferrari использовался двигатель V ° 60 или 120 ° V12.Что касается первого варианта, разделите 720 ° на 12 цилиндров, и вы получите 60. Вы получите 120 °, когда представите V12 как два выровненных двигателя V6.
  • чрезвычайно успешных двигателей 72 ° V10 Renault разделяют те же мысли. Это идеальный угол крена для любого двигателя V10, если боксер не подходит. Один цилиндр запускается каждый раз, когда коленчатый вал поворачивается на 72 °, так что после 2 оборотов каждый поршень проходит полный цикл.
  • В настоящее время каждая команда использует двигатели V8 под углом 90 °, но не только потому, что так предписано правилами.Также это идеальный угол и соответствует требованиям к размерам, установленным аэродинамиками.
  • Вопреки этим оптимальным вариантам, были также необычные применения. Например, двигатели V10 2005 года на 90 °, которые использовали все, кроме Renault. Хотя они могли быть более интересными по другим причинам, его производительность теоретически не могла превзойти RS25 Renault, который был 72 ° V10. Двигатели V10 на 90 °, следовательно, имели либо смещенные шатуны, либо забавный порядок запуска.
  • До того, как их RS24 Renault попробовал революционный дизайн, они разработали 112 ° V10.Хотя двигатель развивался от RS21 до RS23 и был выгоден с точки зрения центра тяжести, он был окончательно заброшен. Двигатель не мог достигать конкурентоспособно высоких оборотов, поскольку неравномерный порядок запуска приводил к нежелательным вибрациям двигателя.

Конструкция коленчатого вала

Хотя V8 с теперь обязательным углом цилиндра 90 градусов может выглядеть как отпиленный V10, технически это совершенно отдельная концепция со своими специфическими требованиями. V8 имеет четкую последовательность срабатывания и требует принципиально иной конструкции коленчатого вала.Принимая во внимание, что в большинстве двигателей V10 Формулы 1 использовался смещенный на 72 градуса коленчатый вал, силовые установки V8 могут иметь коленчатые валы с четырьмя оборотами, разнесенными на 90 градусов, или четырьмя разрядами, разнесенными на 180 градусов. Стандартные серийные двигатели оснащены вариантами коленчатого вала на 90 градусов из-за их лучших динамических характеристик, но коленчатый вал на 180 градусов предпочтителен в конструкции двигателя гоночного автомобиля. Повышенная производительность позволяет компенсировать недостатки с точки зрения динамики.

Охлаждение

При таком низком тепловом КПД охлаждение любого двигателя внутреннего сгорания жизненно важно для его правильной работы.По сути, система охлаждения F1 такая же, как и в любом обычном дорожном автомобиле, поскольку охлаждающая жидкость двигателя и масло прокачиваются через радиатор для охлаждения перед завершением следующего цикла через двигатель.

Однако, из-за ограниченного пространства и аэродинамических требований гоночного автомобиля, расположение этих компонентов совершенно иное. Ниже показаны внутренние части победившего в чемпионате Renault R25 2005 года, включенного с его двигателем Renault RS25 (2). Плоские панели, расположенные почти вертикально в передней части боковых коробок, являются радиаторами (4).Хотя на этом рисунке радиатор покрыт защитным шлангом, он не работает во время работы, так как воздух проходит через алюминиевые ребра радиатора. Однако их положение значительно различается в разных автомобилях, так как на них влияют требования к аэродинамике и распределению веса автомобиля.

Вопреки распространенному мнению, воздухозаборник над головой водителя не является частью системы охлаждения, а вместо этого обеспечивает цилиндры двигателя воздухом для смешивания с топливом для сгорания.Принято считать, что цель этого состоит в том, чтобы «протолкнуть» воздух в двигатель, как нагнетатель, но воздушная коробка делает обратное. Канал из углеродного волокна (1) постепенно расширяется по мере приближения к двигателю, создавая эффект Вентури и эффект всасывания на небольшом входе воздуха. Однако форма этих воздуховодов и впускных отверстий должна быть тщательно спроектирована таким образом, чтобы одновременно заполнять все цилиндры одинаково и не наносить вреда внешней аэродинамике крышки двигателя, чтобы оптимизировать объемную эффективность.

(3) помечена система выпуска отработавших газов двигателя, а (5) и (6) обозначена задняя подвеска, которая установлена ​​на коробке передач.

Коробка передач

Под трансмиссией любого автомобиля понимаются все промежуточные передачи и системы для передачи мощности вращения двигателя на колеса. В действительности это сводится к коробке передач и дифференциалу, которые оба собраны в корпусе коробки передач. Как и в случае с двигателем, этот корпус, часто изготовленный из титана или углеродного волокна, также является конструктивной частью шасси и надежно закреплен болтами на задней части двигателя.Больше можно найти в конкретной статье о передачах F1.

Регламент

Действующие правила для двигателей Формулы Один можно резюмировать следующим образом. Эти спецификации стали более строгими в последние годы в попытке ограничить затраты и снизить производительность. Вы можете найти эволюцию наиболее важных нормативных актов в эпоху в разделе безопасности. Поскольку это только отрывок из наиболее важных правил, касающихся двигателей, вам необходимо ознакомиться с официальным техническим регламентом FIA, прежде чем начинать разработку двигателя Формулы-1 самостоятельно.

Спецификация

Разрешены только 4-х тактные двигатели с поршневыми поршнями.
Объем двигателя не должен превышать 2400 куб.
Частота вращения коленчатого вала не должна превышать 18 000 об / мин.
Наддув запрещен.
Все двигатели должны иметь 8 цилиндров, расположенных в V-образной конфигурации 90 градусов, а нормальная часть каждого цилиндра должна быть круглой.
Двигатели должны иметь два впускных и два выпускных клапана на цилиндр.
Разрешены только поршневые тарельчатые клапаны.
Уплотнительная поверхность раздела между подвижным элементом клапана и неподвижным элементом двигателя должна быть круглой.

Размеры, вес и центр тяжести

Диаметр отверстия цилиндра не должен превышать 98 мм.
Расстояние между цилиндрами должно быть зафиксировано на уровне 106,5 мм (+/- 0,2 мм).
Центральная линия коленчатого вала должна быть не ниже 58 мм над базовой плоскостью.
Общий вес двигателя должен составлять не менее 95 кг.
Центр тяжести двигателя не должен находиться на расстоянии менее 165 мм над базовой плоскостью.
Продольное и поперечное положение центра тяжести двигателя должно находиться в пределах области, которая является геометрическим центром двигателя, +/- 50 мм. Считается, что геометрический центр двигателя в поперечном направлении лежит в центре коленчатого вала и в средней точке между центрами переднего и заднего большинства отверстий цилиндров в продольном направлении.
Системы с изменяемой геометрией не допускаются

Материалы

Сплавы на основе магния, металлические матричные композиты (ММС) и интерметаллические материалы нельзя использовать в двигателе Покрытия бесплатны при условии, что общая толщина покрытия не превышает 25% толщины сечения базового основного материала по всем осям.Во всех случаях соответствующее покрытие не должно превышать 0,8 мм.
Поршни должны быть изготовлены из алюминиевого сплава, который либо Al-Si; Al-Cu; На основе Al-Mg или Al-Zn.
Поршневые пальцы, коленчатые валы и распределительные валы должны быть изготовлены из сплава на основе железа и должны быть изготовлены из одного куска материала.
Дополнительное устройство, временно подключенное к автомобилю, может использоваться для запуска двигателя как на решетке, так и в ямах.


Механика предыдущая | следующий .

Смотрите также