0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Формула 1 какие двигатели используются

Формула 1 клапанная система

Ppoggio

В сообщении было сделано заявление о том, что клапанные блоки Формулы 1 являются пневматическими или магнитными. Существуют ли на рынке клапанные системы с магнитным или пневматическим приводом? Когда они начали использовать эти серии клапанов? Значит ли это, что они не имеют распределительных валов и управляются компьютером?

Эдвард

Во-первых, вероятно, важно рассмотреть, что делают клапаны и как они должны работать на четырехтактном двигателе внутреннего сгорания.

Что делают клапаны

По существу, есть впускные клапаны и выпускные клапаны с минимальным количеством каждого из них на поршень, но в автомобилях F1 (и во многих современных дорожных автомобилях) используются по два каждого. В нижеследующем описании будет использоваться «клапан» в единственном числе, но следует понимать, что в многоклапанных двигателях клапаны работают синхронно — то есть, имеет ли двигатель один или два впускных клапана, они находятся в одинаковом положении на каждом мгновенно во времени.

Впускной клапан пропускает топливно-воздушную смесь в цилиндр, когда поршень движется вниз (от клапана), а затем закрывается, так что смесь может сжиматься поднимающимся поршнем. Это тогда зажжено искрой, и получающийся мини-взрыв толкает поршень вниз. Это удар силы. Наконец, поршень возвращается вверх, когда открывается выпускной клапан и выхлопной газ выталкивается из цилиндра.

Как они работают

Как должно быть очевидно из приведенного выше описания, клапаны должны быть точно синхронизированы с работой поршней, движущихся вверх и вниз. Если они выйдут из синхронизации, двигатель будет иметь меньшую мощность (если они немного не работают по времени), либо вообще не будет работать (если они сильно не работают по времени), либо разрушит двигатель, заставив поршни врезаться в клапаны, изгибающие или ломающие клапаны (в некоторых конструкциях). В течение многих десятилетий и до настоящего времени большинство двигателей используют кулачки, чтобы толкать клапан (открывая его), и пружины, чтобы снова закрывать клапан. Это недорогой, надежный, эффективный и хорошо зарекомендовавший себя дизайн, но есть ограничения.

Поехали!

Когда обороты двигателя повышаются, клапаны должны работать быстрее. Автомобиль F1 рассчитан на вращение до 15 000 об / мин в соответствии с действующими правилами; автомобили предыдущих сезонов набирали обороты еще выше. Типичные дорожные машины имеют «красную линию» примерно в два раза меньше. («Красная линия» относится к фактической красной линии на тахометре, которая предназначена для указания «если вы выйдете за пределы этой точки, возможны серьезные повреждения двигателя!») Когда двигатель вращается так быстро, возникает проблема с пружиной . Во-первых, нужно действовать очень быстро. Мы можем быстрее закрыть клапан, используя более жесткую пружину, но тогда нам нужно тратить больше энергии на сжатие пружины каждый раз, когда кулачок вращается, чтобы закрыть клапан. Кроме того, было обнаружено, что при определенных оборотах двигателя вблизи резонансной частоты пружины клапаны закрываются не так быстро, как следовало бы, поэтому некоторые гоночные двигатели используют две или три концентрических пружины с разными резонансными частотами, чтобы преодолеть это.

Весна в Париже

Один подход, который был успешно использован Renault первоначально (да, я знаю, что они на самом деле не базируются в Париже, но я не мог удержаться от использования заголовка), и вскоре после этого всеми производителями двигателей F1 был пневматический клапан. По сути, это просто диафрагма, заполненная инертным газом, таким как азот, который действует как пружина, но быстрее. У них также есть преимущество меньшего веса, что всегда интересно гоночным инженерам. Имейте в виду, что, хотя пневматические клапаны могут использоваться на более низких оборотах, проблема, которую они должны решить, заключается в таких высоких оборотах, которые намного превышают те, которые мог выдержать семейный седан, поэтому они (пока) не используются на дороге легковые автомобили. Есть также система, называемая « десмодром », в которой используются две кулачковые лопасти — одна для открытия клапана, а другая для его закрытия. Насколько мне известно, он никогда не использовался в Формуле-1 ( простите меня, Фанхио, потому что я согрешил! В Mercedes-Benz W196 1954 года использовались десмодромные клапаны.), И основной пользователь — Ducati на своих мотоциклах. Это уже достаточно долго, поэтому я не буду описывать это здесь.

Можем ли мы сделать еще лучше?

Система кулачка, которую я описал, работает хорошо, но это компромисс. Время и продолжительность периодов, в течение которых каждый клапан открыт, определяется формой кулачков распределительного вала и частотой вращения двигателя. В какой-то момент в диапазоне оборотов двигателя определенный кулачковый вал обеспечивает оптимальную продолжительность и время, но только в этой одной точке. Для любой другой частоты вращения двигателя она будет ниже оптимальной с точки зрения эффективности, мощности или того и другого. В идеале, мы хотели бы улучшить управление клапанами, чтобы обеспечить идеальные настройки при более чем одном конкретном значении об / мин.

Как мы можем улучшить управление клапаном?

Есть несколько способов решить эту проблему. Один простой способ сделать это состоит в том, чтобы иметь два кулачковых лепестка на клапан и использовать привод, который изменяет, какой из них фактически открывает клапан. По сути, это именно то, что делает система VTEC Honda . Мы можем добиться еще лучших результатов, постоянно меняя синхронизацию кулачка, что и делают системы Toyota VVT-i, BMW VANOS и Porsche Variocam. Все они имеют возможность незначительно изменять синхронизацию кулачка, чтобы двигатель работал на пиковой мощности в гораздо более широком диапазоне оборотов двигателя.

Это хорошо, но мы можем представить, что пойдем еще дальше. Еще лучше было бы полностью исключить кулачок и использовать, например, соленоид под управлением компьютера. Очевидно, что как соленоид, так и компьютер, управляющий им, должны были бы точно дублировать синхронизацию, которая в настоящее время обеспечивается механически кулачками, но это имеет значительное потенциальное преимущество как в экономии веса, так и в чрезвычайно гибком управлении, позволяющем мгновенные динамические регулировки газораспределения. Тем не менее, оказалось, что это действительно очень трудно достичь на самом деле надежно, поэтому еще не было произведено ни одного серийного двигателя, использующего эту технологию. Ходят слухи, что Кенигсегг близок, но немногие из нас смогут позволить себе один из них.

Читать еще:  Датчик температуры двигателя в peugeot 308

Какая система регулируемых клапанов используется в F1?

Ответ может вас удивить: ни один из них . Если вы прочитаете Технический регламент Формулы 1 2016 года (а кто нет ?!), вы увидите следующее:

5.9.2. Регулирование фаз газораспределения и регулируемый профиль подъема клапана не допускаются

Драйв гордый!

Так что у вас есть это. В то время как в двигателях F1 есть много интересных технологий, в том числе пневматические клапанные «пружины», вы можете самодовольно ехать по улице в своей серой грунтовке Honda 1999 года с отсутствующим крылом и помятым капотом, зная, что ваш двигатель действительно использует технологию, которая не У нынешнего автомобиля F1 — переменный фаз газораспределения

Формула 1

О чем этот раздел ?

&nbsp О дин из самых интересных разделов нашего сайта и посвящен он, самым технологичным и дорогим гонкам всех времен. Формула один, с самого начала своего существования, была впереди планеты всей по развитию автомобильных технологий, нацеленной на получение максимальной скорости движения по извилистым трассам.

&nbsp Е сли вы хотели узнать о Формула 1 все или по крайней мере, все самое интересное, то вы попали в нужное место!

&nbsp Г оночные технологии топовых команд настолько совершенны, что конкурировать с ними могут только производители аэрокосмической техники. В разделе, мы буквально под «микроскопом», будем рассматривать, каждую деталь, каждый узел, с указанием материалов из которых их изготовляют, а также массы каждых элементов, примерные цены на узлы и детали.

&nbsp Ф ормула один, очень динамически развивающийся вид автоспорта, с постоянно изменяющимися правилами технического регламента. Так как этот раздел посвящен устройству болида Ф1, то здесь нет цели точно выдержать устройство каждого автомобиля по всем годам производства. Описание ведется с некоторым обобщением, но если есть какой-то интересный факт, или деталь исторически ценная, то описание будет с указанием года и всех параметров детали или болида ф1. Это не новостной раздел, а позновательный, хотя последние технические разработки от формулы один вы здесь тоже увидите.

&nbsp В рунете очень мало информации по устройству болида формулы один, по этому большинство материалов взято с зарубежных ресурсов.

Перечень всех материалов раздела

Интересные факты формулы 1

В марте 2007 F1 Racing опубликовала ежегодные оценки расходов на Formula One команд. Общая сумма расходов из всех одиннадцати команд в 2006 году оценивалась в $ 2,9 млрд $.

Финансовые расходы каждой команды F1.

Toyota $ 418 500 000
Ferrari $ 406,5
McLaren $ 402
Honda $ 380,5
BMW Sauber $ 355
Renault $ 324
Red Bull $ 252
Уильямс $ 195,5
Midland F1 / Spyker-MF1 $ 120
Toro Rosso $ 75
Super Aguri $ 57 млн

Переход с V12 3 литра на V6 1.5 турбо произошел в 1981 году
Переход с V6 1.5 литра турбо на V12 3.5 литра произошел в 1989 году
Переход с V12 3.5 литра на V10 3 литра произошел в 1996 году
Переход с V10 3 литра на V8 2.4 литра произошел в 2006 году
Переход с V8 2.4 литра на V6 1.6 литра произошел в 2014 году

Знаете ли вы, что в конце 70-х и начале 80-х с участием в формуле один шинного производителя Michelin, ширина резины задних колес болидов доходила до 68 см.

Передние антикрылья на болиде ф1 обеспечивают в среднем 25% всей прижимной силы.

На длинных прямых, трубы выпускных коллектоов разогреваются до 1000 градусов Цельсия, а иногда и выше.

Расход топлива болида формулы один 2014 составляет 100 килограмм на всю гонку или 305 км трассы. 100 килограмм приравнивается к 125 литрам бензина, соответственно расход на 100 км составляет в среднем 41 литр горючего

Формулы один прошлых лет, имели расход до 90 литров на 100 км.

Топливо заправляемое в болид охлаждают до 10 градусов Цельсия.

Перегрузки пилота формулы один.

При старте с места перегрузки пилота доходят до 4-5 G

При разгоне в ходе гонки, после прохождения поворота доходят до 2,5 G

При жестких торможениях в конце длинных прямых, когда прижимная сила максимальна, перегрузки начинаются с 4-6 G, по мере сброса скорости пилоту приходится попускать педаль тормоза, чтоб не сорвать колеса в юз, так как прижимная сила уменьшается.

Боковые перегрузки на скоростных поворотах, когда прижимная сила болида максимальна, доходят до 5 G

Двигатели V10 F1 применявшиеся в период 1996-2005 г имели холостой ход около 8000 оборотов в минуту.

Любой болид начиная с конца 70-х годов сможет ехать по потолку, если его скорость превышает 200 км/час, так как уже на этих скоростях, прижимная сила становится больше массы самого болида формулы один.

На 300 км/час, прижимная сила может втрое превосходить вес болида ф1

При движении по треку со скоростью 50 км/час болид весит 700 кг разогнавшись же до 320 км/час он может весить 2700 килограмм!

Читать еще:  Вечный двигатель своими руками для детей


Двигатель болида формулы один не имеет маховика, его роль выполняет коленвал и миниатюрное сцепление, которое весит не больше килограмма.

В зависимости от трассы, КПП Формулы один, переключает передачи от 3000 до 4000 раз за одну гонку.

Сцепление современной формулы один используется только при старте гонки, и трогании с пит-стопов. Передачи переключаются без его помощи.


Коробка передач формулы один выдает до 5000 н/м крутящего момента на привода задних колес.

Переключение передач происходит за время меньшее чем 0.05 секунды, при этом болид формулы один успевает проехать на скорости 250 км/час около 3.5 метров.

В 2014 году, впервые применили непосредственный впрыск топлива в цилиндры двигателя формулы один, с высоким давлением в 500 бар !

В системе охлаждения двигателя формулы один применяется обычная дистиллированная вода.

Двигатель болида формулы один 2013, потребляет до 3.5 литров топлива в минуту, на полной мощности.

Ускорение поршней около 9000G на 19000 об/мин

Топливная эффективность двигателей ф 1 2014 увеличилась на 35-40% по сравнению с прошлым сезоном.

В Ф1 затроил мотор

Как передовые технологии вредят автоспорту и тормозят королевские гонки…

Honda четвёртый раз в своей истории покидает Формулу 1, и на этот раз уход команды явно указал на серьёзную проблему в самом чемпионате. Сейчас в Формуле 1 осталось только три производителя моторов. Последний раз такое число поставщиков моторов было только в 2014-м и 1974-м годах. Конечно, времена, когда в гонках Гран-При было по восемь и даже девять поставщиков двигателей давно остались в прошлом, а именно в 90-х и начале 2000-х. Но проблема не в самом числе. А в том, что новых производителей с текущим регламентом привлечь, по сути, невозможно. То есть сейчас Формула 1 стала заложником своего же регламента на моторы. И стоит уйти ещё кому-то, например Renault, и тогда останется только два производителя. Как же так вышло? Дело в том, что разработка силовых установок в современной Формуле очень дорогая. Двигатели очень технологичные. И это самые эффективные моторы в мире. Побороться в этом «весе» с ними в течение последних шести лет могли лишь двигатели в классе LMP1 Чемпионата мира по автогонкам на выносливость. Но путь, выбранный в преддверии 2014 года, оказался слишком сложным, и, пожалуй, неверным. Формула 1 решила взять курс на экологичность. Конечно, это были не прихоти FIA, и, тем более, Берни Экклстоуна, который тогда был у руля. Этот курс диктовали автопроизводители, а им новые европейские законы. Автогонки всегда были и остаются некой лабораторией новых технологий. Сегодня моторы Формулы 1 – это не просто двигатели внутреннего сгорания. ДВС это один из шести базовых элементов вместе с турбиной, системами рекуперации тепловой и кинетической энергии, батареей гибрида и контрольной электроникой. Двигатели получились мощные, но сложные в разработке и тихие. Последнее очень расстроило в первую очередь болельщиков. Ведь звук всегда был одной из визитных карточек Формулы 1. Сколько ни пытались сделать моторы хотя бы немного громче, кроме маленьких шагов за последние шесть лет сделать ничего не удалось. Мощность почти в 1000 л.с. не смогла компенсировать в сердцах любителей Формулы 1 рёв моторов. И это косвенно привело к тому, что чемпионат стал буквально стесняться своих двигателей. Сейчас все признали, что компания по продвижению темы экологичности в Формуле 1 провалилась. О высокой эффективности мотора последние шесть лет говорили очень мало. Будто стесняясь навлечь на себя гнев фанатов гонок. Тот же WEC в этом преуспел гораздо больше. И сразу возник вопрос, зачем тогда тратить так много денег?Чтобы догнать Mercedes, Honda ежегодно тратила больше 300 000 Евро, а за несколько лет больше миллиарда просто на доработку мотора при стабильном техническом регламенте. А в результате их силовая установка всё равно уступает моторам из Бриксворта около 10 лошадиных сил. Впрочем, причина ухода по большей части другая. Они решили переориентировать базу в Сакурена разработку гражданских элекромобилей, а Формулу 1 Honda всегда воспринимала как некий университет для инженеров. Уже дважды они уходили подобным образом: в 68-м, когда японская марка покинула Формулу 1 ради запуска модели Civic, и в начале 90-х из-за новых законодательных требований к выбросам CO2 в США. Но цена постройки и развития современных моторов Формулы 1, их сложность, сыграла не последнюю роль.

Деньги, и слишком сложные технологии отпугивают новых производителей от прихода в современную Формулу 1 в качестве мотористов. Казалось бы, вот отличная площадка, чтобы показать свои разработки, и одновременно великолепная лаборатория. Но уж слишком высока цена. А пример Honda наглядно продемонстрировал, что даже год отставания приводит к тому, что догонять соперников приходится очень долго и болезненно. Напомним, что Honda вернулась в Ф1 уже в турбо-гибридную эру, в 2015 году, в то время как Mercedes, Ferrari и Renault уже в 2014-м году выступали с моторами, подготовленными в рамках этого технического регламента. Пример японского моториста отпугнул многих производителей. Стоимость поставок силовых установок для клиентов законодательно ограничена цифрой в 15 миллионов евро, и мотористам это невыгодно. При этом, именно действующие производители забраковали идею упрощения сегодняшних моторов в 2019 году. Она заключалась в том, чтобы избавиться от сложной и дорогой системы рекуперации тепловой энергии. Но все четыре производителя были против. Mercedes явно не хотел рисковать возможной потерей преимущества, Honda не желала, чтобы средства, вложенные в развитие сегодняшней архитектуры оказались потраченными впустую. У Ferrari в прошлом году тоже в плане мотора всё было замечательно, да и в Renault почти вышли на один уровень с конкурентами. В итоге производители надавили на FIA и руководство Формулы 1 оставило текущую концепцию. В итоге мы увидели, чем заканчиваются уступки. Тем не менее, в прошлом году было окончательно решено, что текущий регламент на моторы останется до 2025 года включительно. Таким образом чемпионат оказался в ловушке. И вот уже пошли разговоры о смене регламента. Осознание ошибочного решения — это хорошо, но и над новой концепцией нужно хорошенько подумать. Как отметил руководитель команды Ferrari Матья Бинотто, необходимо всё предусмотреть, чтобы не наступить на те же грабли. И избежать выбора слишком сложных технологий, производство которых будет под силу лишь нескольким крупным заводам. А так произойдёт, если Формула 1 пойдёт по пути использования топливных элементов и водородного двигателя.

Читать еще:  Двигатель ваз 21179 расход топлива

Владимир Башмаков

Формула 1, новости: противостояние Льюиса Хэмильтона и Джорджа Рассела

Последние авто новости и результаты тест-драйвов Формула 1 читайте на страницах автомобильной газеты Клаксон

Почему автомобили Формулы 1 используют двигатели с множеством объемно маленьких цилиндров?

Какая выгода для Формулы 1 при использовании двигателей, таких как V8 3.0L или V8 2.4L?

Я читал эту дискуссию в Reddit о том, почему не практично использовать маленькие многоцилиндровые двигатели в серийных автомобилях. Стоимость в основном из-за множества дополнительных и более качественных компонентов, которые должны быть включены в него.

Только потому, что гоночные команды могут позволить себе производить такие двигатели, какая польза от использования этих двигателей вместо 6- или 8-цилиндровых двигателей с большим рабочим объемом?

Ответ, почему команды F1 используют определенное смещение двигателя и количество цилиндров, не является техническим; это регулируется правилами спорта.

Вы можете увидеть историю двигателей F1 здесь . Из того же источника, на 2014/2015:

1,6-литровые шестицилиндровые одноцилиндровые турбины с рекуперацией энергии и ограничениями по расходу топлива для замены 2,4-литровых безнаддувных V8, КПД топлива увеличится на 35%, мощность систем рекуперации энергии увеличится вдвое, общая мощность останется на уровне около 750 л.с. ).

Гоночные и высокоэффективные двигатели дорожных автомобилей часто имеют большее количество цилиндров по сравнению с общей мощностью, по сравнению с двигателями, разработанными для оптимизации стоимости и надежности при достижении максимальной производительности.

Причины, по которым многоцилиндровые двигатели вырабатывают больше энергии при той же кубической мощности:

  1. Меньшее отверстие x ход = меньшие поршни + меньшие шатуны + более легкий коленчатый вал = меньшая масса для ускорения при каждом ходе = более быстрое вращение / более высокие максимальные об / мин = большая мощность = более высокая максимальная скорость + более быстрое ускорение.
  2. Больше цилиндров = больше клапанов = более высокая скорость прохождения топлива = большая выходная мощность.

Недостатки многоцилиндровых двигателей включают в себя:

  1. Большая сложность изготовления.
  2. Большой счет.
  3. Повышенная сложность обслуживания и более короткие интервалы между услугами.
  4. Большая сложность и сложность настройки и настройки двигателя для оптимизации производительности.
  5. Снижение надежности и надежности.

В настоящее время в Формуле 1 действуют довольно строгие правила надежности, и для команд, которым приходится менять слишком много двигателей за один сезон, чтобы контролировать расходы, предусмотрены штрафы, но в общем случае идеальный двигатель гоночного автомобиля — это тот, который распадается сразу после пересечения Финишная черта!

Конечно, невозможно разработать двигатель, который точно, но исторически вы обнаружите, что гоночные двигатели являются чрезвычайно сильными, когда используются в пределах их предполагаемой проектной оболочки (например, полная перестройка каждые несколько десятков миль, слом после нескольких тысяч миль), но имеют тенденцию дуть эффектно, если они превышают конверт даже на небольшое количество. (например, если не обслуживается, чрезмерно обороты и т. д.)

Причиной этого является сочетание экономии веса + попытки извлечь абсолютную максимальную выходную мощность, а также результат компромисса между этими двумя целями и надежностью. Успех гоночной машины может зависеть от малейшей наценки. Если ваша машина на 0,1 секунды быстрее своего ближайшего соперника на определенной трассе, то это равняется 5-секундному опережению в конце гонки на 50 кругов. Вот почему дизайнеры гоночных автомобилей попытаются использовать любые доступные им средства, чтобы сделать свои машины чуть-чуть быстрее.

Вес также невероятно важен для гоночной машины. Вы можете подумать, что экономия 1 грамма на одном компоненте не будет иметь никакого значения, но если вы можете сэкономить 1 грамм на каждом из 1000 компонентов автомобиля, то вы сэкономили всего 1 килограмм, что на легких гонках автомобиль, может сделать измеримое увеличение производительности. На гоночном автомобиле двигатель V16 вполне может быть более дорогим, более сложным и менее надежным, чем тот же V8, но при прочих равных условиях, если он весит на 2% меньше, вырабатывает на 2% больше мощности и все еще достаточно надежен. чтобы закончить гонки, и у команды есть бюджет, чтобы построить и запустить его, а затем (если позволяют правила) они собираются его использовать.

Двигатель — не единственный компонент гоночного автомобиля, но он является одним из наиболее важных для определения максимальной производительности автомобиля. В Формуле 1 добавленная стоимость и сложность многоцилиндровых двигателей значительно перевешиваются, например, благодаря их преимуществу в производительности по сравнению с прямой 4 такой же мощности.

В современной Формуле 1 есть много сложных правил, регулирующих конструкцию двигателя, надежность, рекуперацию энергии, расход топлива, общий вес автомобилей и т. Д. И т. Д., А число допустимых цилиндров и компоновка могут иногда определяться скорее регулированием, чем производительностью, но в В общем, хорошо сконструированный и построенный многоцилиндровый двигатель будет выполнять те же мощности, но с меньшим количеством цилиндров.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector