موتور ماشین های فرمول یک

چگونه موتور ماشین های فرمول یک 1000 اسب بخار نیرو تولید می کنند؟ موتورهای فعلی Formula One (مسابقات اتومبیل رانی قهرمانی جهان فرمول یک) تنها از 1.6 لیتر حجم تا 1000 اسب بخار قدرت تولید می کنند، در ادامه جزئیاتی را که این امکان را فراهم می کند را تجزیه و تحلیل می کند.

از نظر فنی خودروهای فرمول 1 دارای واحد نیرو (power units) هستند نه موتور، زیرا موتور 1.6 لیتری توربوشارژ V-6 تنها بخشی از یک پیشرانه هیبریدی است و از سال 2014 مسابقات F1 تنظیمی را اجباری کرده است که شامل V-6 کوچک 90 درجه و دو واحد موتور ژنراتور، MGU-K (موتور ژنراتور واحد جنبشی که نیروی از دست رفته هنگام ترمزگیری را جمع‌آوری و احیا می‌کند) و MGU-H (واحد ژنراتور موتور-حرارت که انرژی‌ای که به صورت گرما و از طریق اگزوز هدر می‌رود را گردآوری می‌کند) است.

هر دو واحد موتور ژنراتور انرژی برداشت می کنند، اما به روش های مختلف.

MGU-H توسط جریان اگزوز اضافی از توربو چرخانده می شود که معمولاً توسط ضایعات تخلیه می شود، انرژی را جمع آوری می کند که می تواند در بسته باتری ذخیره شود، برای چرخاندن توربو در هنگام خاموش شدن دریچه گاز استفاده شود یا مستقیماً به MGU-K فرستاده شود.

MGU-K که به میل لنگ متصل است، می تواند تا 160 اسب بخار قدرت را برای کمک به حرکت خودرو یا ترمز احیا کننده برای بازیابی انرژی بیشتر فراهم کند.

با تنها 160 اسب بخار ارائه شده توسط MGU-K و تنها در فواصل کوتاه زمانی که بسته باتری به طور کامل شارژ می شود، موتور بنزینی همچنان بیشترین کار را انجام می دهد.

همچنین باید این کار را با مقدار محدود سوخت (زیرا F1 دیگر اجازه سوخت‌گیری در طول مسابقه را نمی‌دهد) که از پیل سوختی با سرعت جریانی که قوانین تعیین می‌کند پمپ می‌شود و این سرعت - حداکثر 100 کیلوگرم در ساعت - همچنین به این معنی است که در حالی که F1 به موتورها اجازه می‌دهد تا 15000 دور در دقیقه بچرخند، قدرت در 10500 دور در دقیقه به اوج خود می‌رسد، زیرا در این زمان است که موتورها به حداکثر سرعت می‌رسند.

تیم ها ادعا می کنند که سوخت مورد استفاده در F1 شبیه به پمپ بنزین است بنابراین آنها از مزیتی برخوردار نیستند، با این حال موتورهای Formula One بسیار کارآمدتر از موتورهای معمولی خودروهای جاده ای شناخته شده اند.

مرسدس AMG ادعا کرده است که موتورهایش بیش از 50 درصد راندمان حرارتی دارند، یعنی حداقل نیمی از انرژی پتانسیل موجود در سوختی که می سوزانند در واقع برای حرکت خودرو استفاده می شود. (این کلید آن اعداد قدرت - اسب بخار - بزرگ است)

با توجه به اینکه اکثر موتورهای احتراق داخلی خودروهای جاده ای برای دستیابی به راندمان حرارتی 35 درصد تلاش می کنند، مهندسان F1 باید ترفندهای زیادی را به کار گیرند.

یکی احتراق قبل از محفظه است - استفاده از یک محفظه احتراق کوچکتر در بالای محفظه اصلی - که اجازه می دهد مخلوط هوا و سوخت کمتری داشته باشد که به طور ایده آل برای محدودیت های جریان سوخت F1 مناسب است.

این ویژگی مخصوص مسابقه نیست و این یکی از ویژگی هایی بود که موتور CVCC هوندا سیویک اصلی را بسیار کم مصرف کرد و در حال حاضر در موتور 3.0 لیتری توئین توربو V-6 مازراتی استفاده می شود.

افزایش کارایی دیگر قانونی است که اجازه می دهد نسبت تراکم تا 18:1 باشد و این بسیار بالاتر از موتورهای خودروهای جاده‌ای است، و در حالی که مشخص نیست که آیا تیم‌ها واقعاً به این حد رسیده‌اند یا خیر، فضایی برای افزایش بهره‌وری باقی می‌گذارد.

نسبت تراکم بالاتر کارآمدتر است و حتی بدون دویدن تا 18:1 خودروهای Formula One احتمالاً نسبت تراکم بالاتری نسبت به خودروهای جاده ای دارند و از این مزیت بهره می برند.

فاکتور نهایی افزایش توربو است، در خودروهای جاده‌ای، سطوح بالا از تقویت به موتورهای کوچک کمک می‌کند تا قدرت زیادی تولید کنند، اما ممکن است در F1 به این سادگی نباشد.

مالکیت معنوی مجله انرژی (energymag.ir) علامت تجاری ناشر است... سایر علائم تجاری مورد استفاده در این مقاله متعلق به دارندگان علامت تجاری مربوطه می باشد، ناشر وابسته یا مرتبط با دارندگان علامت تجاری نیست و توسط دارندگان علامت تجاری حمایت، تایید یا ایجاد نشده است، مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد و هیچ ادعایی از سوی ناشر نسبت به حقوق مربوط به علائم تجاری شخص ثالث وجود ندارد.