Защо двигателите във Формула 1 нямат ремъци или вериги

Производителите на двигатели от Формула 1 искат да убедят клиентите, че участието им в състезанията служи предимно за развитието на техните серийни автомобили. Те твърдят, че най-елитният автомобилен спорт служи като тестова лаборатория на модели, които ще излязат на пътя.

Внимателен поглед обаче показва, че високо прецизните двигатели на болидите се различават значително от серийните аналози. Защо е така? Отговорът дават от екипа на Mercedes-AMG пред колегите ни от Auto Motor und Sport.

Техническите специалитети във Формула 1 често не са за серийните коли

Предкамерното запалване, което подпомага ултрабедното горене във Формула 1, все още не е влязло в серийно производство, точно както и електродвигателите MGU-H, които рекуперират излишната енергия на вала на турбото. Това са основните детайли на хибридната система, с която са оборудвани болидите.

Тук трябва да се уточни, че докато електрическите компоненти във Формула 1 са проектирани за бързо зареждане и разреждане, както и за максимална производителност, хибридните автомобили на пътя почти винаги са насочени към максимална ефективност.

Въпреки това, споменатите технологични примери намериха своя път във Формула 1 едва през последните години. Но има и фундаментални разлики, които съществуват много по-дълго. Например, ангренажните вериги и ангренажните ремъци са използвани за последно в двигателите на Формула 1 през 80-те и 90-те години на миналия век. Те са заменени от твърда система от предавки, прикрепена към предната част на високопроизводителните двигатели.

Фиксирани зъбни колела вместо ангренажна верига

При разработването на обикновени бутални двигатели за използване на пътя обаче ангренажните ремъци и ангренажните вериги все още са актуалното състояние на техниката за свързване на коляновия вал към разпределителния вал и всички спомагателни агрегати. Но защо Формула 1 върви по свой собствен път тук? Инженерите на Mercedes посочват няколко причини.

Разбира се, производителността винаги е на преден план. Когато са свързани чрез зъбни колела, разпределителният вал, а оттам и клапаните, могат да се управляват много по-прецизно. В диапазона с висока производителност тази прецизност е важен фактор за постигане на максимална мощност в процеса на горене. Така че въпросът трябва да бъде: Защо тази технология не се използва в серийните автомобили?

Отново отговорът е прост: Перфектното съчетаване на зъбните колела е много сложна задача. Както усилията, вложени в разработването и производството, така и използваните материали представляват фактор на висока цена, който просто не е оправдан за серийно производство. Тук не става въпрос за последния процент производителност, а преди всичко за издръжливост и рентабилност.

Естествено ограничение на скоростта при 12 500 об/мин

Високите скорости също често се цитират като аргумент срещу ангренажните вериги или ангренажните ремъци. Но това е вярно само отчасти. Съвременните турбо хибридни двигатели във Формула 1 вече не въртят толкова високо, колкото скърцащите атмосферни двигатели, които ги предшестваха. Все още се помни ерата на V10 от началото на 2000-те, когато червената зона започваше само с малко под 20 000 оборота в минута.

Такива стойности, разбира се, биха били немислими при ангренажните ремъци и ангренажните вериги. При сегашното поколение двигатели обаче има фиксирано ограничение на скоростта, което е значително по-ниско. Повече от 15 000 оборота в минута не са разрешени от разпоредбите. Двигателите обаче все още са далеч от тази граница в нормалните състезания, което се дължи и на законовите изисквания.

Тъй като количеството гориво е ограничено, кривата на мощността не се движи линейно нагоре с увеличаване на скоростта, за разлика от атмосферните двигатели. Ограничението на триенето и впръскването гарантират, че стойностите на конските сили достигат своето плато в диапазона от 12 500 об/мин. Така че, за да се подобри времето за обиколка, няма смисъл просто да се увеличават оборотите или налягането за усилване. Това би имало само отрицателен ефект върху издръжливостта.

Със споменатите стойности на максималната скорост двигателите на Формула 1 вече не са толкова далеч от своите серийни братя. Въпреки това, никой инженер на двигателя днес не би измислил идеята за преоборудване обратно към ангренажните ремъци или ангренажните вериги – дори ако оборотите го позволяват.

Какъв е крайният резултат

Цилиндричното задвижване на разпределителния вал е особено устойчиво на скорост и прецизно, ако е направено съответно сложно. Тогава той е съответно скъп и затова рядко се използва в мащабно производство. Ако е така обаче, той е и по-издръжлив там от ангренажния ремък, който е подложен на естествено износване, което вероятно ще бъде претоварено дори от по-ниското ниво на оборотите на машините F1 в сравнение с ерата на атмосферните двигатели.