Pogonska jedinica

Današnje pogonske jedinice u Formuli 1 ne sastoje se samo od motora s unutrašnjim izgaranjem, nego i od sustava za obnovu energije koji značajno unaprijeđuje energetsku učinkovitost cijeloga pogonskog sustava. Pogonske jedinice u današnjoj Formuli 1 daleko su složenije od bilo čega što smo vidjeli prije 2014. i čine ih slijedeći elementi:

• motor s unutarnjim izgaranjem
• turbopunjač
• MGU-K
• MGU-H
• spremnik energije
• kontrolna jedinica

Pogonska jedinica bolida Formule 1 sastoji se od 1,6-litrenog V6 turbo motora koji radi u suradnji sa sustavom za obnovu energije (ERS, eng. Energy Recovery System). Motor mora imati šest cilindara s kutem između redova cilindara od 90 stupnjeva, dva usisna i dva ispušna ventila po cilindru, jedan turbopunjač i izravno ubrizgavanje goriva. Broj okretaja ograničen je na 15 000 o/min, ograničenje dotoka goriva je 100 kg/h, a snaga najboljih motora blizu je 800 KS. Bolidi moraju imati jedinstven završetak glavne ispušne cijevi te jednu ili dvije ispušne cijevi manjega promjera koje služe za višak plinova (eng. wastegate).

Drugi dio pogonske jedinice – ERS – ima maksimalnu snagu od 163 KS po krugu od dvije pametne motor generatorske jedinice (eng. MGU, Motor Generator Unit) koje pretvaraju mehaničku i toplinsku energiju u električnu i obratno.

Prva MGU (poznata pod nazivom MGU-K, gdje K označava englesku riječ ‘kinetic’) pretvara toplinsku energiju (nastalu pretvaranjem kinetičke energije u toplinsku prilikom kočenja) u električnu energiju. Na ubrzanju se 120 kW (163 KS) spremljenih u baterije u spremniku energije (ES, eng. Energy Store) može koristiti za pogon MGU-K jedinice koja je spojena na radilicu motora te daje dodatnu snagu i okretni moment. MGU-K jedinica smije regenerirati najviše 2MJ u jednome krugu.

Druga MGU (poznata pod nazivom MGU-H, gdje H označava englesku riječ ‘heat’) spojena je na turbopunjač i pretvara toplinsku energiju ispušnih plinova u električnu. Energija se može koristiti za pogon MGU-K ili se može spremiti u spremnik energije (ES) za kasniju upotrebu. Ukupno, ERS ima dvostruko veću snagu nego KERS (2009. – 2014.) – snaga mu je 120 kW umjesto dosadašnjih 60 kW, dostupnost na najvećoj snazi oko 33,333 sekunde, a dosad 6,667 sekundi što daje najveću energiju po krugu od 4MJ (120 000 W * 33,333 s = 4 000 000 J = 4 MJ), dosad 0.4MJ (60 000 W * 6,667 s = 400 000 J = 0,4 MJ).

MGU-H ujedno služi i za kontrolu vrtnje turbine. U slučaju pada broja okretaja MGU-H ubrzava turbinu čime se izbjegava pojava ‘turbo rupe’ odnosno manje snaga na nižim okretajima. Za razliku od MGU-K jedinice, MGU-H nema ograničenja po pitanju količine regenerirane energije u jednome krugu.

Trenutni hibridni pogon bolidima Formule 1 omogućuje snagu usporedivu sa starim 2,4-litrenim V8 motorima, uz znatno veći okretni moment i oko 35% manju potrošnju goriva

Vozači na svojim upravljačima mogu mijenjati različite postavke pogonske jedinice kako bi utjecali na korištenje električne energije ERS sustava. Promjene kontrolira i regulira standardna električna kontrolna jedinica (ECU) koju proizvodi McLaren i koja je ista na svim bolidima.

Radi sigurnosti, svaki bolid opremljen je sa statusnim svjetlom ERS sustava koje upozorava mehaničare i suce uz stazu o električnoj sigurnosti vozila kad stoji ili je u boksu. Ako je bolid siguran, svjetla – koja se nalaze iznad vozačeve glave i te iza mjenjača – svjetle zeleno; ako nije, svjetle crveno. Svjetla moraju svijetliti 15 minuta nakon isključenja pogonske jedinice.

>> Tehnički pravilnik: POGONSKA JEDINICA I ERS

Ukupna težina pogonske jedinice mora biti najmanje 145 kg. Spremnik energije (ES) mora biti u potpunosti smješten u sigurnosnu ćeliju i mora težiti između 20 i 25 kg.

Materijali korišteni u proizvodnji motora i njegovih dijelova striktno su kontrolirani pravilima. Kućište radilice i blokovi cilindara moraju biti od aluminijskih legura – korištenje kompozitnih materijala nije dopušteno. Radilica i bregasta osovina moraju biti načinjeni od željezne legure, klipovi od aluminijske legure, a ventili od legura temeljenih na željezu, niklu, kobaltu ili titanu.

Bolidi Formule 1 nemaju vlastiti sustav za pokretanje. Odvojeni uređaju za pokretanje mogu se koristiti za pokretanje motora u boksu ili na startoj rešetci. Ako je bolid opremljen sustavom protiv gašenja motora, mora biti podešen tako da se ugasi unutar deset sekundi od trenutka nesreće.