В этой статье дается краткое описание двигателей Формулы-1 , также называемых силовыми агрегатами Формулы-1, начиная с гибридной эры, начавшейся в 2014 году. С момента своего создания в 1947 году Формула-1 использовала различные правила для двигателей . Формулы ограничения мощности двигателя регулярно использовались в гонках Гран-при со времен Первой мировой войны . Формулы двигателей разделены по эпохам. [1] [2] [3]
В Формуле-1 в настоящее время используются 1,6-литровые четырехтактные поршневые двигатели V6 с двойным верхним распредвалом (DOHC) и турбонаддувом под углом 90 градусов . [4] Они были представлены в 2014 году и дорабатывались в последующие сезоны.
Мощность, которую производит двигатель Формулы-1, генерируется за счет работы на очень высокой скорости вращения, до 20 000 оборотов в минуту (об/мин). Однако по состоянию на сезон 2014 года их количество ограничено электронным способом до 15 000. [5] Это контрастирует с двигателями дорожных автомобилей аналогичного размера, которые обычно работают со скоростью менее 6000 об / мин. Базовая конфигурация безнаддувного двигателя Формулы-1 не претерпела существенных изменений со времен Ford Cosworth DFV 1967 года, и среднее эффективное давление оставалось на уровне около 14 бар. [6]
До середины 1980-х годов частота вращения двигателей Формулы-1 была ограничена примерно 12 000 об/мин из-за традиционных металлических пружин, используемых для закрытия клапанов. Скорость, необходимая для работы клапанов двигателя на более высоких оборотах, требовала еще более жестких пружин, что увеличивало мощность, необходимую для привода распределительного вала и клапанов, до такой степени, что потеря почти компенсировала прирост мощности за счет увеличения оборотов в минуту. Они были заменены пневматическими клапанными пружинами , представленными Renault в 1986 году, [7] [8], которые по своей сути имеют скорость роста (прогрессивную скорость), что позволило им иметь чрезвычайно высокую жесткость пружины при больших ходах клапанов без значительного увеличения требований к приводной мощности. при меньших ходах, что снижает общую потерю мощности. С 1990-х годов все производители двигателей Формулы-1 использовали пневматические клапанные пружины со сжатым воздухом, позволяющие двигателям развивать скорость более 20 000 об/мин. [8] [9] [10] [11] [12]
В автомобилях Формулы-1 используются короткоходные двигатели. [13] Для работы двигателя на высоких оборотах ход двигателя должен быть относительно коротким, чтобы предотвратить катастрофический выход из строя, обычно из-за шатуна , который на этих скоростях испытывает очень большие нагрузки. Короткий ход означает, что для достижения рабочего объема 1,6 литра требуется относительно большой диаметр цилиндра . Это приводит к менее эффективному такту сгорания, особенно на более низких оборотах. [14]
Помимо использования пневматических клапанных пружин , высокие обороты двигателя Формулы-1 стали возможны благодаря достижениям в металлургии и конструкции, что позволяет более легким поршням и шатунам выдерживать ускорения, необходимые для достижения таких высоких скоростей. Улучшенная конструкция также позволяет использовать более узкие концы шатунов и, следовательно, более узкие коренные подшипники. Это обеспечивает более высокие обороты при меньшем нагревании, вызывающем повреждение подшипников. При каждом ходе поршень движется от виртуальной остановки до почти удвоенной средней скорости (приблизительно 40 м/с), а затем возвращается к нулю. Это происходит один раз для каждого из четырех тактов в цикле: один впуск (вниз), один сжатие (вверх), один мощность (зажигание вниз), один выпуск (вверх). Максимальное ускорение поршня происходит в верхней мертвой точке и составляет около 95 000 м/с 2 , что примерно в 10 000 раз превышает стандартную силу тяжести (10 000 г ). [ нужна цитата ]
На протяжении многих лет двигатели Формулы-1 подвергались воздействию множества правил, производителей и конфигураций. [15]
В то время использовались довоенные правила для двигателей Voiturette с двигателями с атмосферным двигателем объемом 4,5 л и двигателями с наддувом объемом 1,5 л . В гонке Индианаполис 500 (которая с 1950 года представляла собой этап чемпионата мира среди водителей ) использовались довоенные правила Гран-при с двигателями с атмосферным объемом 4,5 л и двигателями с наддувом 3,0 л. Диапазон мощности достигал 425 л.с. (317 кВт), хотя, как сообщается, BRM Type 15 1953 года развивал мощность 600 л.с. (447 кВт) с двигателем с наддувом объемом 1,5 л.
В 1952 и 1953 годах чемпионат мира среди пилотов проводился в соответствии с правилами Формулы-2 , но существующие правила Формулы-1 оставались в силе, и в те годы все еще проводился ряд гонок Формулы-1.
Объем безнаддувного двигателя был уменьшен до 2,5 л, а объем автомобилей с наддувом был ограничен 750 куб.см. Ни один конструктор не построил двигатель с наддувом для чемпионата мира. Индианаполис 500 продолжал использовать старые довоенные правила. Диапазон мощностей достигал 290 л.с. (216 кВт).
Представленная в 1961 году, несмотря на некоторую критику, новая формула с уменьшенным двигателем объемом 1,5 л взяла под свой контроль Формулу-1, как раз в тот момент, когда каждая команда и производитель перешли с автомобилей с передним расположением двигателя на автомобили со средним расположением двигателя. Хотя изначально они были недостаточно мощными, к 1965 году средняя мощность увеличилась почти на 50%, а время прохождения круга стало быстрее, чем в 1960 году. Старая формула 2,5 л была сохранена для гонок Международной Формулы, но она не принесла большого успеха до появления двигателя Tasman Series в Австралии и Новой Зеландии в зимний сезон, в результате чего автомобили с двигателем объемом 1,5 л остаются самыми быстрыми одноместными автомобилями в Европе в это время. Диапазон мощности составлял от 150 л.с. (112 кВт) до 225 л.с. (168 кВт).
В 1966 году, когда спортивные автомобили могли обогнать автомобили Формулы-1 благодаря гораздо более крупным и мощным двигателям, FIA увеличила объем двигателя до 3,0 л атмосферного двигателя и 1,5 л компрессорного двигателя. [16] Хотя некоторые производители стремились к более мощным двигателям, переход не был гладким, и 1966 год стал переходным годом: несколько участников использовали 2,0-литровые версии двигателей BRM и Coventry-Climax V8. Появление серийного Cosworth DFV в 1967 году позволило мелким производителям присоединиться к серии с шасси собственной разработки. Компрессорные устройства были разрешены впервые с 1960 года, но только в 1977 году у компании появились финансы и интерес к их созданию, когда Renault дебютировала со своим новым двигателем Gordini V6 с турбонаддувом на Гран-при Великобритании в том же году в Сильверстоуне. Этот двигатель имел значительное преимущество в мощности перед безнаддувными двигателями Cosworth DFV, Ferrari и Alfa Romeo.
К началу 1980-х годов Renault доказала, что турбонаддув — это способ оставаться конкурентоспособным в Формуле-1, особенно на высотных трассах, таких как Кьялами в Южной Африке и Интерлагос в Бразилии. Ferrari представила свой совершенно новый двигатель V6 с турбонаддувом в 1981 году, прежде чем владельцу Brabham Берни Экклстоуну удалось убедить BMW производить рядные 4- цилиндровые турбины для его команды с 1982 года. В 1983 году Alfa Romeo представила турбодвигатель V8, а к концу того же года Honda и Porsche представили свои собственные турбины V6 (последний получил обозначение TAG в знак уважения к компании, предоставившей финансирование). Cosworth и итальянский концерн Motori Moderni также производили турбины V6 в 1980-х годах, а компания Hart Racing Engines производила собственный рядный четырехцилиндровый двигатель с турбонаддувом.
К середине 1985 года каждая машина Формулы-1 оснащалась двигателем с турбонаддувом. В 1986 году показатели мощности достигли беспрецедентного уровня: во время квалификации все двигатели достигли мощности более 1000 л.с. (750 кВт) с неограниченным давлением турбонаддува. Особенно это было заметно на рядном четырехцилиндровом двигателе BMW с турбонаддувом M12/13 , который производил около 1400–1500 л.с. (1040–1120 кВт) при давлении наддува 5,5 бар в квалификационной комплектации, но был настроен на мощность 850–900 л.с. ( 630–670 кВт) в гоночной комплектации. Однако эти двигатели и коробки передач были очень ненадежными из-за огромной мощности двигателя и могли проехать всего около четырех кругов. В гонке наддув турбокомпрессора был ограничен, чтобы обеспечить надежность двигателя; но двигатели по-прежнему выдавали во время гонки 850–1000 л.с. (630–750 кВт).
Диапазон мощности с 1966 по 1986 год составлял от 285 л.с. (210 кВт) до 500 л.с. (370 кВт), мощность турбонаддува от 500 л.с. (370 кВт) до 900 л.с. (670 кВт) в гоночной комплектации, а в квалификации - до 1400 л.с. ( 1040 кВт). Следуя своему опыту в Индианаполисе, в 1971 году Lotus провела несколько неудачных экспериментов с турбиной Pratt & Whitney, установленной на шасси, которое также имело полный привод . [17]
После доминирования турбонаддува принудительное введение в должность было разрешено в течение двух сезонов, прежде чем оно было окончательно запрещено. Правила FIA ограничили давление наддува до 4 бар в квалификации 1987 года для 1,5-литрового двигателя с турбонаддувом; и разрешена формула объемом 3,5 л большего размера. Размеры топливного бака были дополнительно уменьшены до 150 литров для автомобилей с турбонаддувом, чтобы ограничить количество наддува, используемое в гонке. В этих сезонах по-прежнему доминировали двигатели с турбонаддувом: Honda RA167E V6 снабжала Нельсона Пике, выигравшего сезон Формулы-1 1987 года на Williams , также выигравшего чемпионат конструкторов, за ним следовал TAG -Porsche P01 V6 в McLaren , затем снова Honda с предыдущим RA166E для Lotus , а затем Собственный Ferrari 033D V6 .
Остальная часть сети была оснащена турбонаддувом Ford GBA V6 в Бенеттоне с единственным безнаддувным двигателем - Ford-Cosworth DFZ 3,5 л V8 на базе DFV мощностью 575 л.с. (429 кВт) в Тиррелле , Лола , AGS , март. и Колони . [18] Мощный рядный четырехцилиндровый двигатель BMW M12 /13, установленный в Brabham BT55, наклоненный почти горизонтально и в вертикальном положении под брендом Megatron в Arrows и Ligier , мощностью 900 л.с. (670 кВт) при давлении 3,8 бар в гоночной комплектации и невероятные 1400–1500 л.с. (1040–1120 кВт) при давлении наддува 5,5 бар в квалификационной комплектации. [19] Zakspeed создавала свой собственный рядный четырехцилиндровый двигатель с турбонаддувом, Alfa Romeo должна была оснащать Ligiers рядным четырехцилиндровым двигателем, но сделка сорвалась после проведения первоначальных испытаний. Alfa по-прежнему была представлена своим старым 890T V8, которым пользовалась Osella , а Minardi оснащалась Motori Moderni V6.
В 1988 году шесть команд – McLaren, Ferrari, Lotus, Arrows, Osella и Zakspeed – продолжили использовать двигатели с турбонаддувом, давление которых теперь ограничено 2,5 бар. Двигатель Honda V6 с турбонаддувом RA168E, мощность которого составляла 685 л.с. (511 кВт) при 12 300 об/мин в квалификации, [20] приводил в движение McLaren MP4/4 , на котором Айртон Сенна и Ален Прост выиграли пятнадцать из шестнадцати гонок между собой. Гран-при Италии выиграл Герхард Бергер на Ferrari F1/87/88C , оснащенном собственным турбодвигателем V6 команды, 033E, мощностью около 720 л.с. (537 кВт) при 12 000 об/мин в квалификации и 620 л.с. (462 кВт) в квалификации. 12 000 об/мин в гонках. [21] Турбина Honda также приводила в действие Lotus 100T , в то время как Arrows продолжила работу с турбонаддувом BMW под маркой Megatron, Osella продолжила работу с Alfa Romeo V8 (теперь под маркой Osella), а Zakspeed продолжила работу со своим собственным рядным четырехцилиндровым двигателем с турбонаддувом. Все остальные команды использовали безнаддувные двигатели V8 объемом 3,5 л: Benetton использовал Cosworth DFR, производивший 585 л.с. (436 кВт) при 11 000 об/мин; [22] Уильямс, Марч и Лижье использовали Judd CV мощностью 600 л.с. (447 кВт); [23] и остальная часть сети использовали прошлогодний Cosworth DFZ мощностью 575 л.с. (429 кВт).
Турбокомпрессоры были запрещены в сезоне Формулы-1 1989 года , осталась только безнаддувная формула объемом 3,5 л. Honda по-прежнему доминировала со своим RA109E 72° V10, выдающим 685 л.с. (511 кВт) при 13 500 об/мин на автомобилях McLaren , что позволило Просту выиграть чемпионат перед своим товарищем по команде Сенной. Позади шли Williams с двигателем Renault RS1, 67° V10 мощностью 650 л.с. (485 кВт) при 12 500 об/мин, и Ferrari с его 035/5 65° V12 мощностью 660 л.с. (492 кВт) при 13 000 об/мин. Позади решетка была оснащена в основном двигателем Ford Cosworth DFR V8 мощностью 620 л.с. (462 кВт) при 10750 об/мин, за исключением нескольких двигателей Judd CV V8 в автомобилях Lotus, Brabham и EuroBrun , а также двух чудаков: Lamborghini 3512 мощностью 620 л.с. (460 кВт) 80° V12, приводящий в движение Lola, и Yamaha OX88 75° V8 мощностью 560 л.с. (420 кВт) в автомобилях Zakspeed. Ford начал опробовать свою новую конструкцию - 75° V8 HBA1 вместе с Benetton.
В сезоне Формулы-1 1990 года снова доминировала Honda на McLarens с двигателем RA100E мощностью 690 л.с. (515 кВт) при 13 500 об/мин, на котором работали Айртон Сенна и Герхард Бергер, опередив Ferrari Tipo 036 Алена Проста и Найджела с мощностью 680 л.с. (507 кВт) при 12 750 об/мин. Мэнселл . За ними лидировали Ford HBA4 для Benetton и Renault RS2 для Williams мощностью 660 л.с. (492 кВт) при 12 800 об/мин, оснащенные двигателями Ford DFR и Judd CV. Исключением были Lamborghini 3512 в комплектациях Lola и Lotus, а также новый Judd EV 76° V8 мощностью 640 л.с. (477 кВт) при 12 500 об/мин в автомобилях Leyton House и Brabham. Двумя новыми претендентами стали Life , которая построила для себя F35 W12 с тремя рядами четырехцилиндровых двигателей под углом 60°, и Subaru , предоставившая Coloni оппозитный 12-цилиндровый двигатель 1235 от Motori Moderni.
Honda по-прежнему лидировала в сезоне Формулы-1 1991 года на McLaren Сенны с мощностью 725–780 л.с. (541–582 кВт) при 13 500–14 500 об/мин, 60° V12 RA121E, опережая Williams с двигателем Renault RS3, развивавшим мощность 700–750 л.с. (520 л.с.) –560 кВт) при 12 500–13 000 об/мин. Ferrari отставала со своим Tipo 037, новым 65° V12 мощностью 710 л.с. (529 кВт) при 13 800 об/мин, также приводившимся в движение Minardi , опередив Ford HBA4/5/6 на автомобилях Benetton и Jordan. Позади Тиррелл использовал предыдущую Honda RA109E, Джадд представил свой новый GV, а Даллара оставила предыдущий электромобиль Lotus, Yamaha передала свой OX99 70 ° V12 мощностью 660 л.с. (492 кВт) Brabham, двигатели Lamborghini использовались Modena и Ligier. Ilmor представил свой LH10, двигатель V10 мощностью 680 л.с. (507 кВт) при 13 000 об/мин, который в конечном итоге стал Mercedes с Leyton House, а Porsche предоставила Footwork Arrows немного успешный двигатель 3512 V12 ; остальная часть была оснащена двигателями Ford DFR. [24]
В 1992 году двигатели Renault стали доминировать, особенно после ухода Honda из спорта в конце 1992 года. 3,5-литровые двигатели Renault V10, которыми оснащалась команда Williams F1, развивали мощность 750–820 л.с. (559–611 л.с.) кВт; 760–831 л.с.) при 13 000–14 300 об/мин ближе к концу эры 3,5-литровых безнаддувных двигателей, между 1992 и 1994 годами. Автомобили с двигателями Renault выиграли три последних подряд чемпионата мира среди конструкторов эпохи формул 3,5 л вместе с Williams. (1992–1994). [25]
Peugeot A4 V10 , использовавшийся командой McLaren Формулы - 1 в 1994 году, первоначально развивал мощность 700 л.с. (522 кВт; 710 л.с.) при 14 250 об/мин. Позже он получил дальнейшее развитие в A6, который производил еще большую мощность: 760 л.с. (567 кВт; 771 л.с.) при 14 500 об/мин.
Двигатель EC Zetec-R V8 , который приводил в движение победившую в чемпионате команду Benetton и Михаэля Шумахера в 1994 году, развивал мощность 730–750 л.с. (544–559 кВт; 740–760 л.с.) при 14 500 об/мин. [26]
К концу сезона 1994 года Ferrari Tipo 043 V12 развивал мощность около 850 л.с. (634 кВт) [27] при 15 800 об/мин, что на сегодняшний день является самым мощным безнаддувным двигателем V12, когда-либо использовавшимся в Формуле-1. Это также был самый мощный двигатель в эпоху регулирования 3,5-литровых двигателей до сокращения объема двигателя до 3 литров в 1995 году .
В эту эпоху использовалась формула 3,0 л с диапазоном мощности, варьирующимся (в зависимости от настройки двигателя) от 600 л.с. (447 кВт) до 1000 л.с. (746 кВт), от 13 000 до 20 000 об/мин и от восьми до двенадцати цилиндров. Несмотря на то , что объем двигателя был уменьшен с 3,5 л, показатели мощности и числа оборотов все же удалось подняться. Renault была первым доминирующим поставщиком двигателей с 1995 по 1997 год, выиграв в это время первые три чемпионата мира с Williams и Benetton. Победитель чемпионата 1995 года Benetton B195 развивал мощность 675 л.с. (503,3 кВт) при 15 200 об/мин, а победитель чемпионата 1996 года Williams FW18 выдавал 700 л.с. (522,0 кВт) при 16 000 об/мин; оба от общего двигателя Renault RS9 3,0 л V10 . [29] [30] Победитель чемпионата 1997 года FW19 производил от своего Renault RS9B 3,0 л V10 мощность 730–760 л.с. (544,4–566,7 кВт) при 16 000 об / мин. Последний двигатель V12 Ferrari, Tipo 044/1 , использовался в 1995 году . На конструкцию двигателя во многом повлияли серьезные изменения в правилах, введенные FIA после ужасных событий прошлого года: объем двигателя V12 был уменьшен с 3,5 до 3,0 литров. 3,0-литровый двигатель развивал мощность около 700 л.с. (522 кВт) при 17 000 об / мин в гоночной комплектации; но, как сообщается, был способен развивать мощность до 760 л.с. (567 кВт) в максимальной степени настройки для квалификационного режима. [31] В период с 1995 по 2000 год автомобили, использующие формулу двигателя объемом 3,0 л, установленную FIA , имели постоянный диапазон мощности (в зависимости от типа двигателя и настройки), варьирующийся от 600 до 815 л.с. Большинство автомобилей Формулы-1 в сезоне 1997 года с комфортом обеспечивали постоянную выходную мощность в пределах 665–760 л.с. (495,9–566,7 кВт), в зависимости от того, использовалась ли конфигурация двигателя V8 или V10 . [32] С 1998 по 2000 год господствовала сила Mercedes, что дало Мике Хаккинену два чемпионата мира. McLaren MP4/14 1999 года выпуска развивал мощность от 785 до 810 л.с. при 17 000 об/мин. Ferrari постепенно совершенствовала свой двигатель. В 1996 году они заменили свой традиционный двигатель V12 на меньший и более легкий двигатель V10. Они предпочли надежность мощности, поначалу уступив Mercedes с точки зрения абсолютной мощности. Первый двигатель Ferrari V10, выпущенный в 1996 году, выдавал 715 л.с. (533 кВт) при 15 550 об/мин, [33] уступая по мощности их самому мощному 3,5-литровому двигателю V12 (в 1994 году), который выдавал более 830 л.с. (619 кВт) при 15 800 об/мин. но увеличил мощность по сравнению с их последним 3,0-литровым двигателем V12 (в 1995 году), который производил 700 л.с. (522 кВт) при 17 000 об / мин. На Гран-при Японии 1998 годаГоворят, что двигатель Ferrari 047D мощностью более 800 л.с. (600 кВт), и с 2000 года им никогда не хватало мощности и надежности. Чтобы снизить затраты, конфигурация двигателя 3,0 л V10 в 2000 году стала полностью обязательной для всех команд, чтобы производители двигателей не разрабатывали и не экспериментировали с другими конфигурациями. [34] Конфигурация V10 была самой популярной с момента запрета двигателей с турбонаддувом в 1989 году, и с 1998 года никакая другая конфигурация не использовалась.
BMW начала поставлять свои двигатели Williams с 2000 года. Двигатель был очень надежным в первый сезон, хотя и немного уступал по мощности двигателям Ferrari и Mercedes. В сезоне 2000 года Williams FW22 с двигателем BMW E41 выдавал около 810 л.с. при 17 500 об / мин . [35] Компания BMW сразу же приступила к разработке двигателей. P81, использовавшийся в сезоне 2001 года, мог развивать скорость до 17 810 об/мин. К сожалению, надежность стала серьезной проблемой: в течение сезона произошло несколько поломок.
BMW P82, двигатель, использовавшийся командой BMW WilliamsF1 в 2002 году, на последней стадии своего развития достиг максимальной скорости 19 050 об/мин. Это был также первый двигатель в эпоху 3,0-литрового двигателя V10, преодолевший отметку в 19 000 об/мин во время квалификации Гран-при Италии 2002 года . [36] Двигатель BMW P83, использовавшийся в сезоне 2003 года, развивал впечатляющие 19 200 об/мин и преодолел отметку в 900 л.с. (670 кВт) при мощности около 940 л.с. и весил менее 200 фунтов (91 кг). [37] [38] Honda RA003E V10 также преодолел отметку в 900 л.с. (670 кВт) на Гран-при Канады 2003 года . [39]
В 2005 году для двигателя V10 объемом 3,0 л было разрешено иметь не более 5 клапанов на цилиндр. [40] Кроме того, FIA ввела новые правила, ограничивающие использование одного двигателя на каждый автомобиль за два уик-энда Гран-при, делая упор на повышенную надежность. Несмотря на это, объемы производства электроэнергии продолжали расти. Двигатели Mercedes в этом сезоне имели мощность около 930 л.с. (690 кВт). Двигатели Cosworth , Mercedes , Renault и Ferrari имели мощность от 900 л.с. (670 кВт) до 940 л.с. (700 кВт) при 19 000 об/мин. [41] Honda имела мощность более 965 л.с. (720 кВт). [42] [43] Двигатель BMW имел мощность более 950 л.с. (710 кВт). [44] [45] По словам исполнительного вице-президента Toyota Motorsport Йошиаки Киноситы, двигатели Toyota имели мощность более 1000 л.с. (750 кВт). [46] Однако в целях надежности и долговечности этот показатель мощности мог быть изменен примерно до 960 л.с. (720 кВт) для гонок. [47]
В 2006 году двигатели должны были иметь двигатель V8 с углом развала 90° и максимальным объемом 2,4 литра с круглым отверстием диаметром максимум 98 мм (3,9 дюйма), что подразумевает ход поршня 39,75 мм (1,565 дюйма) при максимальном диаметре цилиндра. Двигатели должны иметь два впускных и два выпускных клапана на цилиндр, быть безнаддувными и иметь минимальный вес 95 кг (209 фунтов). Двигатели предыдущего года с ограничителем оборотов были разрешены в 2006 и 2007 годах командам, которые не смогли приобрести двигатель V8, при этом Scuderia Toro Rosso использовала Cosworth V10 после того, как Red Bull поглощение бывшей команды Minardi не включало новые двигатели. . [48] В сезоне 2006 года были зафиксированы самые высокие пределы оборотов в истории Формулы-1 — более 20 000 об/мин; до того, как в 2007 году для всех участников был введен обязательный ограничитель оборотов в 19 000 об/мин. Cosworth смогла достичь чуть более 20 000 об/мин со своим двигателем V8 [49] , а Renault — около 20 500 об/мин. Хонда сделала то же самое; правда, только на динамометре.
Предварительное охлаждение воздуха перед его поступлением в цилиндры, впрыск в цилиндры каких-либо веществ, кроме воздуха и топлива, системы впуска и выпуска с изменяемой геометрией , а также изменение фаз газораспределения были запрещены. Каждый цилиндр мог иметь только одну топливную форсунку и одну свечу искрового зажигания . Для запуска двигателей в боксах и на решетке использовались отдельные пусковые устройства. Картер и блок цилиндров должны были быть изготовлены из литых или деформируемых алюминиевых сплавов. Коленчатый и распределительный валы должны были быть изготовлены из железного сплава, поршни — из алюминиевого сплава, а клапаны — из сплавов на основе железа , никеля , кобальта или титана . Эти ограничения были введены для снижения затрат на разработку двигателей. [50]
Снижение мощности было направлено на снижение мощности трехлитровых двигателей примерно на 20%, чтобы снизить растущую скорость автомобилей Формулы-1. Несмотря на это, во многих случаях характеристики автомобиля улучшились. В 2006 году Toyota F1 объявила о мощности своего нового двигателя RVX-06 примерно в 740 л.с. (552 кВт) при 18 000 об/мин, [51] но реальные цифры, конечно, получить трудно. Большинство автомобилей этого периода (2006–2008 гг.) имели обычную мощность примерно от 720 до 800 л.с. при 19 000 об / мин (более 20 000 об / мин в сезоне 2006 г. ). [52]
Спецификация двигателя была заморожена в 2007 году, чтобы снизить затраты на разработку. Двигатели, которые использовались на Гран-при Японии 2006 года, использовались в сезонах 2007 и 2008 годов, и их частота вращения была ограничена 19 000 об / мин. В 2009 году лимит был снижен до 18 000 об/мин, при этом каждому водителю разрешалось использовать максимум 8 двигателей в течение сезона. Любой гонщик, нуждающийся в дополнительном двигателе, оштрафован на 10 мест на стартовой решетке в первой гонке, на которой используется двигатель. Это повышает важность надежности, хотя эффект заметен только к концу сезона. Некоторые изменения конструкции, направленные на повышение надежности двигателя, могут быть внесены с разрешения FIA. Это привело к тому, что некоторые производители двигателей, особенно Ferrari и Mercedes, использовали эту возможность, внося конструктивные изменения, которые не только повышают надежность, но и в качестве побочного эффекта увеличивают выходную мощность двигателя. Поскольку двигатель Mercedes оказался самым мощным, FIA разрешила повторную калибровку двигателей, чтобы позволить другим производителям соответствовать мощности. [53]
В 2009 году Honda покинула Формулу-1. Команда была приобретена Россом Брауном , создав Brawn GP и BGP 001 . Из-за отсутствия двигателя Honda компания Brawn GP модернизировала двигатель Mercedes на шасси BGP 001. Команда с новым брендом выиграла и чемпионат конструкторов, и чемпионат пилотов у более известных и зарекомендовавших себя соперников Ferrari, McLaren-Mercedes и Renault.
Cosworth , отсутствовавший с сезона 2006 года , вернулся в 2010 году. Этот двигатель использовали новые команды Lotus Racing , HRT и Virgin Racing , а также устоявшаяся Williams . В этом сезоне также были сняты с производства двигатели BMW и Toyota , поскольку автомобильные компании вышли из Формулы-1 из-за рецессии. [54]
В 2009 году конструкторам разрешили использовать системы рекуперации кинетической энергии (KERS), также называемые рекуперативными тормозами . Энергия может храниться либо в виде механической энергии (как в маховике), либо в виде электрической энергии (как в батарее или суперконденсаторе) с максимальной мощностью 81 л.с. (60 кВт; 82 л.с.), передаваемой электродвигателем , на некоторое время. более 6 секунд за круг. В какой-то момент сезона его использовали четыре команды: Ferrari, Renault, BMW и McLaren. [55]
Хотя KERS все еще был легален в Формуле-1 в сезоне 2010 года, все команды согласились не использовать его. KERS вернулся в сезоне 2011 года, когда только три команды решили не использовать его. В сезоне 2012 года только Marussia и HRT выступали без KERS, а в 2013 году все команды на стартовой решетке имели KERS. С 2010 по 2013 годы автомобили имели штатную мощность 700–800 л.с., в среднем около 750 л.с. при 18 000 об/мин. [56] [57]
FIA объявила об отказе от 2,4-литрового двигателя V8 , представив в сезоне 2014 года 1,6-литровые гибридные двигатели V6 (более одного источника питания) . Новые правила допускают использование систем рекуперации кинетической и тепловой энергии . [58] Теперь была разрешена принудительная индукция – либо турбонагнетатели , которые в последний раз появились в 1988 году , либо нагнетатели – при этом все конструкторы предпочитали использовать турбокомпрессор. Вместо ограничения уровня наддува правила ввели ограничение расхода топлива на уровне максимум 100 кг бензина в час. Звук двигателей сильно отличался от предыдущей формулы из-за нижнего предела оборотов (15 000 об/мин) и турбокомпрессора.
Новая формула двигателей с турбонаддувом повышает эффективность за счет турбокомпаундирования за счет рекуперации энергии из выхлопных газов. [59] Первоначальное предложение о четырехцилиндровых двигателях с турбонаддувом не приветствовалось гоночными командами, в частности Ferrari. Адриан Ньюи заявил во время Гран-при Европы 2011 года, что переход на V6 позволяет командам использовать двигатель как нагруженный элемент , тогда как рядный четырехцилиндровый двигатель потребовал бы пространственной рамы. Был достигнут компромисс: вместо этого были разрешены двигатели V6 с наддувом. [59] Двигатели редко превышают 12 000 об/мин во время квалификации и гонки из-за новых ограничений на расход топлива. [60]
Системы рекуперации энергии, такие как KERS, имели наддув в 160 л.с. (120 кВт) и 2 мегаджоуля на круг. КЕРС был переименован в «Двигатель-генератор-кинетический» ( МГУ-К ). Также были разрешены системы рекуперации тепловой энергии под названием Motor Generator Unit-Heat ( MGU-H ).
Сезон 2015 года стал улучшением по сравнению с 2014 годом: к большинству двигателей было добавлено около 30–50 л.с. (20–40 кВт), причем двигатель Mercedes был самым мощным - 870 л.с. (649 кВт). В 2019 году утверждалось, что двигатель Renault в квалификационной комплектации развивал мощность 1000 л.с. [61]
Из предыдущих производителей только Mercedes, Ferrari и Renault в 2014 году выпускали двигатели по новой формуле, тогда как Cosworth прекратила поставки двигателей. Honda вернулась в качестве производителя двигателей в 2015 году: McLaren перешла на мощность Honda после использования двигателя Mercedes в 2014 году. В 2019 году Red Bull перешла с двигателя Renault на мощность Honda. Honda поставляла Red Bull и AlphaTauri. Honda прекратила свою деятельность в качестве поставщика силовых агрегатов в конце 2021 года , а Red Bull взяла на себя проект и начала производить двигатели самостоятельно . [62]
В 2017 году FIA начала переговоры с существующими конструкторами и потенциальными новыми производителями по поводу двигателей следующего поколения, дата выпуска которых прогнозировалась на 2021 год , но была отложена до 2022 года из-за последствий пандемии COVID-19 . [63] Первоначальное предложение было разработано для упрощения конструкции двигателей, сокращения затрат, продвижения новых моделей и устранения критики в адрес двигателей поколения 2014 года. Было предложено сохранить конфигурацию 1,6-литрового двигателя V6, но отказаться от сложной системы «двигатель-генератор – тепло» ( MGU-H ). [64] Мотор -генератор-кинетический ( МГУ-К ) будет более мощным, с большим упором на развертывание драйвера и более гибким внедрением, позволяющим использовать его в тактических целях. Предложение также призывало к введению стандартизированных компонентов и параметров конструкции, чтобы сделать компоненты, производимые всеми производителями, совместимыми друг с другом в системе, получившей название «подключи и работай». [64] Было также сделано дальнейшее предложение разрешить полноприводные автомобили, при этом передняя ось приводилась в движение блоком MGU-K - в отличие от традиционного карданного вала - который функционировал независимо от MGU-K , передавая мощность на заднюю ось. , повторяя систему, разработанную Porsche для гоночного автомобиля 919 Hybrid . [65] [66]
Однако, в основном из-за отсутствия нового поставщика двигателей, подавшего заявку на участие в Формуле-1 в 2021 и 2022 годах, отмена MGU-H, более мощный MGU-K и система полного привода были отложены с возможностью их повторного введения в эксплуатацию. 2026. Вместо этого команды и FIA договорились о радикальном изменении аэродинамики кузова/шасси, чтобы способствовать большему количеству сражений на трассе на более близких дистанциях друг к другу. Далее договорились об увеличении содержания спирта с 5,75% до 10% в топливе, а также о заморозке конструкции силовой установки на 2022-2025 годы, при этом в марте будут заморожены двигатели внутреннего сгорания (ДВС), турбокомпрессор и МГУ-Н. 1 и энергонакопитель, МГУ-К и управляющую электронику замораживаются 1 сентября в сезоне 2022 года. [67] Honda , уходящий поставщик двигателей в 2021 году, стремилась сохранить MGU-H, и Red Bull , которая взяла на себя проект по производству двигателей, поддержала это мнение. [68] Планировалось, что система полного привода будет основана на гибридной системе Porsche 919, [65] но в итоге Porsche не стала поставщиком двигателей Формулы-1 на 2021-2022 годы.
Новые правила для двигателей будут введены с сезона 2026 года. В соответствии с этими правилами в отношении двигателей будет сохранена конфигурация двигателя внутреннего сгорания 1,6 V6 с турбонаддувом, используемая с 2014 года. Новые силовые агрегаты будут производить более 1000 л.с. (750 кВт), хотя мощность будет поступать из разных мест. MGU-H (Мотор-генераторная установка - Тепло) будет запрещен, а мощность MGU-K (Мотор-генераторная установка - Кинетическая) увеличится до 470 л.с. (350 кВт ) - ранее MGU-H и MGU-K производили комбинированный двигатель. выходная мощность 160 л.с. (120 кВт ). Мощность части внутреннего сгорания силового агрегата снизится до 540 л.с. (400 кВт ) с 850 л.с. (630 кВт). Кроме того, скорость потока топлива будет измеряться и ограничиваться на основе энергии, а не массы или объема самого топлива. Предполагается также, что с 2027 года будут введены дополнительные ограничения на такие компоненты, как MGU-K и выхлопные системы. Новые силовые агрегаты будут работать на полностью экологичном топливе, разрабатываемом Формулой-1. [69] [70]
Audi должна стать поставщиком двигателей с 2026 года. [71] Ford должен стать партнером Red Bull Powertrains под названием Red Bull Ford Powertrains с 2026 года после 20-летнего отсутствия. [72] [73] [74] Honda, входящая в состав ее дочерней компании Honda Racing Corporation , также стала производителем на 2026 год по решению FIA после официального выхода из спорта в 2021 году. [75] FIA также подтвердила, что Ferrari, Mercedes-AMG и Alpine (Renault) зарегистрированы в качестве поставщиков силовых агрегатов на 2026 год. [76]
Примечания:
Цифры верны по состоянию на Гран-при Венгрии 2024 года.
Жирным шрифтом выделены производители двигателей, принимавшие участие в Формуле-1 в сезоне 2024 года.
В декабре 2021 года Audi написала уходящему в отставку президенту FIA Жану Тодту , сообщив ему о своем намерении войти в Формулу-1 с 2026 года . Volkswagen Group оценивает заявки Audi и Porsche и «близка к финишу» с точки зрения своего вступления в Формулу-1 . Это будет первое выступление Porsche в Формуле-1 с 1991 года .
{{cite web}}
: CS1 maint: archived copy as title (link){{cite web}}
: CS1 maint: archived copy as title (link){{cite web}}
: CS1 maint: numeric names: authors list (link)