Công nghệ hybrid trong Công thức 1
2 652

Công nghệ hybrid trong Công thức 1

Năm 2014, Công thức 1 ngừng sử dụng thuật ngữ “động cơ đốt trong”. Ngày nay, trong giải đua xe thể thao hàng đầu, người ta thường nói “bộ nguồn”.


Các hệ thống điều khiển này bao gồm động cơ đốt trong tăng áp và Hệ thống thu hồi năng lượng, bao gồm các bộ phận sau:

? Hệ thống phục hồi năng lượng động học MGU-K
? Hệ thống thu hồi năng lượng nhiệt MGU-H

Nhà vô địch đầu tiên của “kỷ nguyên hybrid” Mercedes W05. Ảnh: Yuotube.com


Còn đối với động cơ đốt trong, ngay cả với người không rành về công nghệ cũng không có gì bất thường: Công thức 1 sử dụng động cơ V6 phun nhiên liệu trực tiếp, trang bị tăng áp. Nhưng vẫn có một số khác biệt cơ bản!

Một sự khác biệt lớn


Thứ nhất, hệ thống đánh lửa được sử dụng trong Công thức 1 được thiết kế khác với các động cơ dân dụng thông thường. Trên các động cơ "công thức", nguyên tắc "kích hoạt quá trình đốt cháy do tuyết lở" đã bị lãng quên từ lâu được sử dụng. Ở Liên Xô, quy trình như vậy đã được sử dụng, chẳng hạn như trên động cơ buồng đốt trước. xe tải GAZ-51F, hoặc trên hành khách Volgas GAZ 3102... Trên xe Công thức 1, hỗn hợp nhiên liệu không khí cũng được đốt cháy bằng ngọn đuốc từ buồng trước, tức là “nữ hoàng đua xe thể thao” sử dụng công nghệ của Liên Xô từ năm mươi năm trước kia!

Hệ thống đánh lửa buồng đốt trước Mahle. Ảnh: Youtube.com


Một điểm khác biệt nữa là việc sử dụng lò xo van “khí nén”, mang lại phản ứng tốt hơn. Công nghệ này lần đầu tiên được sử dụng trên động cơ Renault EF15 vào năm 1986 và nó được gọi là "khí nén phân phối". Việc thay thế lò xo van kim loại bằng xi lanh khí nén đảm bảo đóng van nhanh hơn, điều này rất quan trọng đối với động cơ tăng áp tốc độ cao.

Một khía cạnh khác thường là tốc độ cao của động cơ Công thức 1. Theo quy định, không có động cơ nào được phép “tăng tốc” lên hơn 15000 vòng/phút. Nhưng trên thực tế, chúng hiếm khi vượt quá 12000 vòng/phút, gấp đôi hiệu suất thông thường của các đơn vị sản xuất. Việc động cơ “không đủ vòng tua” là do yêu cầu khắt khe về tiêu hao nhiên liệu. Hiện nay, để đi được quãng đường đua dài ba trăm km, một chiếc ô tô Công thức 1 cần 110 kg nhiên liệu, tương ứng với 140 lít. Như vậy, mức tiêu thụ trung bình là 46 lít/100 km. Nhìn chung, đây là tất cả những điểm khác biệt giữa động cơ Công thức 1 và động cơ V6 dân dụng với phun nhiên liệu trực tiếp và tăng áp.

Hệ thống phục hồi động học MGU-K


Nó cũng không có gì mới mẻ đối với những người đam mê xe hơi tò mò. Các phương pháp thu hồi năng lượng tương tự trong quá trình phanh được sử dụng bởi xe hybrid “đơn giản”. yêu thích, ví dụ như Toyota Prius, xuất hiện rất lâu trước khi Công thức 1 bắt đầu sử dụng KERS - tiền thân của các hệ thống phục hồi hiện tại. MGU-K được kết nối trực tiếp với trục khuỷu của động cơ đốt trong và trong quá trình phanh, nó hoạt động như một máy phát phục hồi một phần động năng. Sau đó, nó chuyển đổi nó thành năng lượng điện, được sử dụng trong toàn bộ vòng tròn.

Hệ thống ERS bao gồm hai hệ thống con: MGU-K và MGU-H. Ảnh: Youtube.com


Theo quy định, công suất của ERS (MGU-K cộng với MGU-H) được giới hạn ở mức 120 kW hoặc 160 mã lực. s, lực đẩy còn lại của “Nhà máy điện” được cung cấp bởi động cơ đốt trong. Tức là, động cơ đốt trong Công thức 1 phát triển 850 mã lực - một kết quả ấn tượng đối với dung tích 1.6 lít!

Hệ thống thu hồi nhiệt MGU-H


Không có gì như thế này được sử dụng trong ngành công nghiệp ô tô dân dụng. Tuy nhiên, trên thực tế thế giới, thu hồi nhiệt không phải là công nghệ độc quyền của Công thức 1 vì nó được sử dụng trên một số động cơ diesel hàng hải.

Đúng, có một điểm khác biệt ở đây: ở Công thức 1, máy phát điện động cơ được sử dụng, điều này cũng cho phép bộ tăng áp vượt qua “độ trễ turbo”. Các công ty như Renault, Ferrari, Honda đã “bẻ răng” về MGU-H... và mối quan tâm của Volkswagen gọi việc từ chối hoàn toàn việc thu hồi nhiệt là điều kiện để họ tham gia Giải vô địch thế giới!

Hệ thống thu hồi năng lượng nhiệt MGU-H. Ảnh: Youtube.com


MGU-H được lắp đặt trên cùng một trục với bộ tăng áp và có một số thuật toán vận hành. Đầu tiên, nó hoạt động như một máy phát điện, lấy năng lượng từ trục tăng áp để chuyển hóa nhiệt năng của khí thải thành điện năng. Năng lượng này được truyền tới MGU-K hoặc tới pin hoặc theo cả hai hướng. Thứ hai, MGU-H còn được dùng để điều khiển bộ tăng áp, nhằm bù đắp “độ trễ turbo”, biến bộ tăng áp thông thường thành bộ tăng áp điện.

Hệ thống thu hồi năng lượng nhiệt tạo ra dòng điện xoay chiều, nhưng pin và MGU-K sử dụng dòng điện một chiều, do đó cần có bộ chuyển đổi điện áp cao áp phức tạp. Do nguy cơ bị điện giật, không được chạm vào xe Công thức 1 bằng tay trần!

Sự phức tạp của việc tạo và cấu hình MGU-H khiến các nhà sản xuất ô tô mới không thể tham gia Công thức 1. Đối với Honda, mặc dù có rất nhiều kinh nghiệm trong lĩnh vực đua xe thể thao nhưng họ phải mất nhiều năm mới có thể xây dựng được một nhà máy điện cạnh tranh. Thành công đã đến với người Nhật vào năm ngoái, và con đường từ khi ra mắt đến danh hiệu vô địch cần XNUMX năm đầu tư không ngừng!

Năm ngoái, đội Mercedes lần đầu tiên mất danh hiệu cá nhân kể từ năm 2013! Ảnh: Youtube.com


Điều gì đang chờ đợi Công thức 1 vào năm 2026


Bắt đầu từ mùa giải này, Công thức 1 quy định việc đình chỉ sửa đổi các đơn vị năng lượng cho đến năm 2026 và bắt buộc phải có sự tương đồng. Các đội sẽ thi đấu trong bốn mùa giải tiếp theo với cùng đơn vị năng lượng được sử dụng trong mùa giải này.

? Ngày 1/XNUMX, các nhà sản xuất đã tương đồng và “đóng băng” các linh kiện sau: động cơ đốt trong, tăng áp, MGU-H, khí thải và nhiên liệu, dầu bôi trơn
? Vào ngày 1 tháng 2022 năm XNUMX, lệnh cấm nâng cấp thiết bị điện tử điều khiển, bộ lưu trữ năng lượng (pin) và MGU-K sẽ có hiệu lực
? Từ năm 2023 đến năm 2025 không được phép thay đổi

Những hạn chế nghiêm ngặt về sửa đổi như vậy không có gì tương tự trong lịch sử của Công thức 1 và là một biện pháp cần thiết. Thứ nhất, tiềm năng phát triển của các nhà máy điện hiện nay đã cạn kiệt trên thực tế - chúng đã đạt đến giới hạn phát triển. Với các quy định kỹ thuật hiện hành, việc tăng năng suất hơn nữa là vô cùng tốn kém.

Thứ hai, việc đóng băng sẽ cho phép các nước tham gia World Cup tập trung chuẩn bị cho việc đưa ra các quy định kỹ thuật mới mà không bị phân tâm bởi việc sửa đổi các nhà máy điện hiện tại. Điều này sẽ tạo sân chơi bình đẳng cho các nhà sản xuất mới. Ví dụ: với Audi, rất có thể sẽ ra mắt vào năm 2026 và sẽ không lãng phí thời gian và tiền bạc khi làm việc theo quy định hiện hành!

Giờ đây, các hệ thống thu hồi nhiệt đang hoạt động hết công suất: từ năm 2026, Công thức 1 sẽ từ bỏ việc sử dụng công nghệ phức tạp và đắt tiền này. Để bù đắp tổn thất điện năng, các nhà máy điện mới sẽ được trang bị hệ thống thu hồi động học hiệu quả hơn. Công suất sẽ được tăng lên 350 kW, tổng lực đẩy của nhà máy điện vẫn dao động quanh mốc thần kỳ 1000 con ngựa.
Công nghệ hybrid có cần thiết trong Công thức 1 không?
Các kênh tin tức của chúng tôi

Đăng ký và cập nhật những tin tức mới nhất và các sự kiện quan trọng nhất trong ngày.

Chúng tôi khuyên bạn nên