Kada proizvođači učestvuju u trkačkim serijama poput Formule 1, oni poslovično propovedaju o želji da propisi vezani za takmičenje obezbede relevantnost za njihove serijske automobile.
Ne samo da to znači da izvesna marka može opravdati korišćenje učešća u auto-moto sportu u marketinške i PR svrhe, već predstavlja i povraćaj ulaganja, zbog mogućnosti da tehnologiju koju razviju vrate u serijske automobile.
Ovo ne samo što im omogućava da uštede novac na troškovima razvoja na komercijalnom planu, već bi moglo da dovede i do toga da njihovi automobili poseduju superiorniju tehnologiju u odnosu na rivale. Naravno, to ne znači nužno da su komponente koje se nalaze u F1 bolidima iste kao i one u konvencionalnim vozilima, jer razlike su poprilične. Velika promena F1 regulative pristiže 2026., kada će bolidi imati više toga zajedničkog sa serijskim automobilima. Za sada, razlike su ogromne.
V6 motori u F1 bolidima su preciznije napravljeni od serijskih
Glavne razlike:
- lakše i robusnije komponente
- efikasnije verzije tehnologija koje se koriste u serijskim vozilima, poput pretkomornog paljenja
- pouzdanije funkcionisanje na mnogo višim obrtajima
- koriste potentnija goriva
- hibridni sistemi rekuperiraju energiju iz viška toplote, kao i iz kinetičke energije iz kočenja
Aktuelni propisi u Formuli 1 predviđaju da svaki tim mora da koristi 1,6-litarski V6 turbomotor, koji ima potpuno funkcionalan hibridni sistem. Kao i svaki motor s unutrašnjim sagorevanjem, F1 jedinica prati isti osnovni četvorotaktni princip sagorevanja: usisati, sabiti, sagorevati, izduvati. To je to što se tiče sličnosti između F1 i serijskih pogonskih agregata, pri čemu prvonavedeni proizvode oko 1000 ks, dok ovi serijski, s dva turbopunjača, proizvode obično oko 400.
Dok hibridni sistem daje svoj doprinos ukupnoj snazi, V6 samostalno proizvodi oko 800 konja. F1 motor prati isti osnovni okvir kao i bilo koja druga SUS jedinica, s tim što je napravljen da bude mnogo precizniji u funkcionisanju, što pomaže ostvarivanju veće „vatrene moći“. Za početak, F1 motor ima visok stepen kompresije, od oko 18:1, dok većina serijskih jedinica radi na manje od polovine te vrednosti. Dok je snažnija detonacija, a samim tim i veća snaga rezultat veće kompresije, dodatne uključene sile u isto vreme vrše veći pritisak na unutrašnje komponente.
Komponente kao što su visokoperformante svećice i klipovi, napravljeni su od egzotičnih materijala poput aluminijuma, iako su razvijeni da budu što je moguće manje mase. Klipovi imaju tanje bočne zidove nego kod običnih motora, što pomaže ostvarivanju tog cilja. Ogroman razvoj je uključen u kreiranje ovih posebnih komponenti, tako da su one ne samo izuzetno lagane, već i dovoljno robusne da prežive sile koje se nad njima vrše tokom trkačkog vikenda.
To ih naravno čini izuzetno skupim i neprikladnim za upotrebu u standardnom serijskom motoru. Pored toga, na duge staze ove komponente nisu izdržljive kao one u normalnim pogonskim agregatima, jer su predviđene da traju oko šest trka, za razliku od dugog niza godina i stotina hiljada pređenih kilometara, koji se očekuju od pogonskih sklopova u našim automobilima.
Iz tog razloga svaki bolid na F1 gridu dobija četiri motora. S 24 trke u kalendaru, očekuje se da će svaka od mašina trajati oko 1.500 kilometara.
Proces sagorevanja u F1 motorima je mnogo ekstremniji
Iako je osnovni proces sagorevanja sličan onom kod standardnih motora SUS, F1 V6 uključuje jedan dodatni korak, koji ne samo da mu omogućava da isporuči više snage, već ga čini i efikasnijim. Pravila Formule 1 predviđaju da motori mogu da troše gorivo stopom ne većom od 100 kilograma na sat, kao i da imaju fiksnih 105 kilograma po trci. Dakle, što se više snage može ostvariti po potrošenoj kapi, to će motor biti efikasniji.
Proizvođači F1 motora su samim tim uložili mnogo vremena i energije u razvoj, kako bi svoje jedinice učinili ekstremno efikasnim, da bi što više oslobođene energije bilo dostupno za korišćenje. Najveći deo ove jednačine se odnosi na proces koji se naziva pretkomorno paljenje, tehnologija koju je Subaru nedavno patentirao za upotrebu u svojim serijskim vozilima.
Pretkomorno paljenje menja pravila igre za F1 motore
Ovaj proces koristi sekundarnu komoru za sagorevanje, u kojoj se nalazi tri odsto ukupnog nivoa goriva u automobilu. Ovo gorivo se zagreva pre nego što se sjedini s ostatkom u glavnoj komori za sagorevanje, što pomaže u stvaranju potentnije smeše. Ova mešavina može da stvori više snage zbog toplote koja se uvodi iz dva izvora, povećavajući toplotnu efikasnost motora.
Sistem pretkomornog paljenja pomaže motoru u bolidu da postigne stepen efikasnosti od oko 50 odsto, dok konvencionalni motori iskorišćavaju samo 30 odsto. To znači da se više toplotne energije troši u serijskoj jedinici, odnosno da postoji gubitak od 20 odsto, koji bi mogao da se iskoristi.
F1 motori funkcionišu mnogo ekstremnije od standardnih
Specifikacije za 2024.:
- 1,6-litarski V6 s turbopunjačem i hibridnim sistemom
- snaga: oko 1.000 konja
- maksimalni obrtni moment: N/A
- broj obrtaja: do 15.000 o/min
Dok do sada istraženi procesi pomažu motoru da maksimalno iskoristi ono čime raspolaže, postoji još jedan ključni element zaslužan za ostvarivanju ogromne snage. Naime, serijski motori imaju tendenciju da se „vrte“ na oko 7.000 o/min, dok F1 jedinice mogu da ostvare dvostruko veći broj, iako se obično koristi manje da bi se sačuvao motor.
Što više obrtaja u minuti motor može da postigne, više puta se ciklično može odvijati proces sagorevanja, što za rezultat ima više snage.
V6 u F1 bolidima koriste specijalna goriva
Pored toga što mogu da ostvare mnogo viši broj obrtaja u jedinici vremena, pogonski agregati iz Formule 1 koriste moćnija goriva, koja se sastoje od oko 90 odsto benzina i 10 odsto etanola. Ova mešavina je bezbroj sati razvijana od strane kompanija koje direktno sarađuju s proizvođačima motora, u cilju pronalaženja najeksplozivnije mešavine, što složenim agregatima pomaže da isporuče što je više moguće snage, a da pritom ostanu efikasni. Pored toga, ovo gorivo je 100 odsto sintetičko, budući da se Formula 1 drži zelene agende.
Svi ovi elementi su besprekorno iskombinovani da bi se kreirao mali V6 radne zapremine 1,6 litara, sposoban da isporuči ogromnu snagu, što je naravno potpuno neprikladno za upotrebu u serijskim automobilima. Zbog toga je Mercedes-AMG One jedinstven automobil, koji predstavlja neverovatno dostignuće. Do danas, to je jedini automobil homologovan za učešće u svakodnevnom saobraćaju, koji koristi istinski F1 motor. Inženjerima je bilo veoma teško da sve usklade i postignu. Samo ostvarivanje rada u praznom hodu na 1.500 o/min je bila prava misija. Uzgred budi rečeno, motori u F1 bolidima rade u „leru“ na čak 5.000 o/min.
Hibridni sistemi koriste snagu iz dva različita izvora
Pored glavnog motora s unutrašnjim sagorevanjem, hibridni sistem takođe pomaže da se značajno poveća snaga. U F1 bolidu, električni element donosi dodatnih 150-200 ks. Poput standardnog serijskog automobila s hibridnim pogonom, ova postavka se sastoji od dva elektromotora, koji pomažu u stvaranju neophodne energije, i baterija u koju se energija skladišti pre nego što se prenese na točkove. Dok elektromotori u serijskom automobilu imaju tendenciju da budu dopunjeni od strane SUS jedinice i povrate energiju iz sistema rekuperacije tokom kočenja, F1 bolidi dobijaju električnu energiju iz dva različita izvora.
Jedna jedinica, nazvana MGU-K, obnavlja kinetičku energiju dobijenu iz kočenja i šalje je u bateriju, dok druga (MGU-H) prikuplja izgubljenu toplotnu energiju, koju izvlači iz izduvnih gasova i turbopunjača, takođe je vraćajući u bateriju. Ovi procesi u suštini „besplatno“ povećavaju snagu pogonskog sklopa za oko 20 odsto, bez dodatnog goriva ili napora V6 jedinice.
Hibridni sistemi imaju tendenciju da nadoknađuju energiju u serijskim automobilima a ne da je pojačavaju
U standardnom serijskom automobilu, hibridni sistem gravitira ka tome da se koristi uz motor SUS radi poboljšanja efikasnosti a ne povećanja snage. Manji i manje snažan konvencionalan motor se kombinuje s elektromotorom, pri čemu u kombinaciji isporučuju sličan nivo snage kao veći motor s unutrašnjim sagorevanjem, ali uz korišćenje znatno manje goriva. Neka vozila viših performansi koriste svoje hibridne sisteme u cilju dodavanja snage, kao recimo Ferrari 296.
Sve u svemu, mada tehnološki elementi koje pronalazimo u F1 motorima mogu da se iskoriste u cilju kreiranja efikasnijih i moćnijih jedinica za serijske automobile, obično se radi o potpuno različitim filozofijama i pristupima. F1 motori, iako su dizajnirani da budu izuzetno efikasni, isključivo su fokusirani na performanse, bez podsticaja da traju duži vremenski period. Serijski motori se ne mogu staviti na isti nivo, jer se od njih očekuje da traju više decenija, kao i da mogu da prevale više stotina hiljada kilometara s ređom frekvencijom održavanja.
Dakle, obe vrste ovih pogonskih sklopova su prava inženjerska čuda, ali na dva veoma različita načina.
Doduše, stvari će se donekle promenti 2026., kada će novi F1 pogonski sklopovi isporučivati 50 odsto snage iz motora SUS i 50 odsto iz električnog pogona. To je iniciralo zainteresovanost nekoliko velikih proizvođača, koji žele da se uključe u „najbrži cirkus na svetu“, poput Audija, Forda i Cadillaca. Da li to znači da se u igru vraća marketinška strategija „trka u nedelju, prodaja u ponedeljak“, ali ovoga puta za električna vozila. Kada nova regulativa bude uvedena, neki proizvođači će moći da se pohvale da njihovi serijski automobili koriste istu tehnologiju baterija kao neki F1 bolid.
