Яка користь для Формули 1, використовуючи такі двигуни, як 3.0L V8 або 2.4L V8?
Я читав цю дискусію Reddit про те, чому не практично вводити невеликі багатоциліндрові двигуни у виробничі машини. Вартість в основному, завдяки безлічі додаткових і якісних компонентів, які повинні входити в неї.
Тільки тому, що гоночні команди можуть дозволити собі випускати такі двигуни, яка вигода від використання цих двигунів замість 6- або 8-циліндрових двигунів з більшим об’ємом?
Відповіді:
Відповідь, чому команди F1 використовують певний об’єм двигуна та кількість циліндрів, не є технічним; це регулюється правилами спорту.
Історію двигунів F1 ви можете подивитися тут . З того самого джерела, за 2014/2015:
1,6-літровий, шестициліндровий однотурбовий з відновленням енергії та обмеженням палива для заміни 2,4-літрових V8-х, що мають нормальне споживання, паливна ефективність збільшиться на 35%, потужність систем відновлення енергії збільшиться вдвічі, загальна потужність залишиться на рівні приблизно 750 к.с. ).
Швидкісні та високопродуктивні дорожні автомобільні двигуни часто мають більшу кількість циліндрів по відношенню до загальної потужності, порівняно з двигунами, розробленими для оптимізації витрат і надійності в порівнянні з максимальною продуктивністю.
Причини, що багатоциліндрові двигуни виробляють більше потужності для однієї кубічної ємності:
До недоліків багатоциліндрових двигунів належать:
На сьогоднішній день у Формулі 1 існують досить жорсткі правила надійності, і для команд, яким доведеться замінити занадто багато двигунів за один сезон, передбачені штрафи, але, як загальний принцип, ідеальний двигун гоночного автомобіля - той, який розпадається одразу після переходу на Фінішна лінія!
Звичайно, неможливо точно спроектувати двигун, але історично ви побачите, що гоночні двигуни надзвичайно сильні, коли використовуєте їх у межах передбачуваного дизайнерського конверта (наприклад, повне відновлення кожні кілька десятків миль, оброблений після декількох тисяч миль), але вони мають тенденцію до удару ефектно, якщо вони навіть перевищують конверт навіть на невелику кількість. (наприклад, якщо вони обслуговуються, переоблаштовуються тощо)
Причиною цього є поєднання економії ваги + намагання отримати абсолютну максимальну потужність, а також результат компромісу між цими двома цілями та надійністю. Успіх гоночного автомобіля може залежати від найменшого запасу. Якщо ваш автомобіль стабільно на 0,1 секунди швидший, ніж його найближчий суперник на певній трасі, то це дорівнює 5-секундному лідируванню в кінці гонки на 50 колінах. Ось чому дизайнери гоночних автомобілів намагатимуться використовувати будь-які можливі засоби, доступні для того, щоб зробити їхні машини просто маленькими крихітними.
Вага також неймовірно важливий на гоночному автомобілі. Ви можете подумати, що економія 1 грам ваги на одному компоненті не матиме ніякого значення, але якщо ви зможете зекономити 1 грам на кожному з 1000 компонентів автомобіля, то ви зекономили 1 кілограм, що на легкій гонці автомобіль, може зробити помітне підвищення продуктивності. На гоночному автомобілі, двигун V16, цілком може бути дорожчим, складнішим і менш надійним, ніж той же ємність V8, але всі інші речі будуть рівними, якщо він важить на 2% менше і виробляє на 2% більше потужності, а ще досить надійний щоб закінчити перегони, і команда має бюджет, щоб створити та запустити її, тоді (правила, що дозволяють), вони збираються її використовувати.
Двигун - не єдиний компонент гоночного автомобіля, але він є одним з найважливіших для визначення максимальної продуктивності автомобіля. У Формулі 1, додаткова вартість і складність двигунів з декількома циліндрами значно переважають, наприклад, їх переваги в порівнянні з однаковою потужністю прямо 4.
У сучасній Формулі 1 існує безліч складних норм, що регулюють конструкцію двигуна, надійність, відновлення енергії, витрату палива, загальну вагу автомобілів тощо, і кількість дозволених циліндрів може бути визначена часом регулюванням, а не робочими характеристиками, але в в цілому, добре розроблений і вбудований багатоциліндровий двигун буде працювати однакової потужності, але з меншою кількістю циліндрів.
Окрім відповіді @Andrew Kerr: для даної потужності двигуна додавання більшої кількості циліндрів збільшує пікову потужність.
Але це також збільшує втрати в кількох сферах:
Це означає, що є оптимальна кількість балонів для даної ємності. У 1989 році «Формула-1» заборонив двигуни з турбонаддувом і мандат 3,5-літрового двигуна з природним напором. Кількість циліндрів була обмежена 12.
Декілька виробників використовували комп’ютери, щоб знайти оптимальну кількість циліндрів, і побудували двигуни V10. Виявляється, при цій потужності V12 був би менш потужним, ніж V10.
О, і причина №1 не використовувати багатоциліндрові двигуни в маленьких автомобілях: витрата палива зростає з кількістю циліндрів.
І конкретно до останньої частини питання:
Тільки тому, що гоночні команди можуть дозволити собі випускати такі двигуни, яка вигода від використання цих двигунів замість 6- або 8-циліндрових двигунів з більшим об’ємом ?
Формула 1 та інші гоночні класи мають жорстке обмеження щодо переміщення. Це робиться для обмеження потужності двигуна, що робиться для того, щоб забезпечити продуктивність нижче проектних меж схем, які вони використовують (чим швидше гоночний автомобіль, тим більше потрібно зробити областей стоку).