Pat Symonds o hibridni tehnologiji - Naložba za prihodnost - Avtomanija

Naložba za prihodnost

Pat Symonds o hibridni tehnologiji

Naložba za prihodnost

23.09.2015 19:09

Tehnični šef Williamsa o dragih in zapletenih motorjih v formuli ena, tudi o tem, zakaj so tako tihi, ali so res varčnejši in kaj ima od tega avtomobilska industrija.

Artur Švarc

 

Lani se je v formuli ena začelo novo obdobje, ko naenkrat nismo več govorili o motorjih, temveč o pogonskih enotah, ki pa so pri navijačih povzročile precejšnjo zmedo in že po prvi dirki tudi zgražanje nad nerazpoznavnim zvokom. Dirkalniki formule ena so postali mnogo tišji, naenkrat niso več delovali tako brutalno, govoriti se je začelo o hibridni tehnologiji, varčevanju goriva… Pogosto se zdi, da je formula ena tu izbrala povsem napačno smer, da gre za tehnologijo, ki je starejši ''hardcore fani'' ne bodo sprejeli, mladine pa preprosto ne zanima. Toda na drugi strani so novi pogonski sklopi pravi tehnični biseri in morda se jim dela krivica. Morda so bili javnosti preslabo predstavljeni, morda navijači za tako velik miselni preskok v formuli ena še niso bili pripravljeni, ali pa je bil šok zaradi izgube značilnega rezkega zvoka, ob katerem se je slehernemu navijaču ob stezi naježila koža, preprosto prevelik. Kakorkoli že, Williamsov inženir Pat Symods nam navrže nekaj zanimivih dejstev, ob katerih boste morda tudi spremenili svoje mnenje o tako osovraženih pogonskih enotah.

 

V formuli ena se zdaj veliko govori o pogonskih enotah in hibridih. Kaj se je zgodilo z motorji in Kersom (sistem za pretvarjanje toplote zavor, ki je bil v uporabi do leta 2013)?

 

Leta 2006 je bilo odločeno, da lahko takratne 2,4-litrske osemvaljnike izboljšamo s sistemom, ki zbira toploto zavor in jo potem pretvori v dodatno moč pri pospeševanju motorja. Izbira tehnologije je bila pri tem dokaj prosta, vsa moštva pa so se odločila za sistem MGU (kratica za Electric Motor/Generator Unit oziroma v prevodu električna enota, ki združuje motor in generator energije), ki je bil vezan na ročično gred motorja.  Ta enota je delovala kot generator, ki je pretvarjal toplotno energijo zavor v elektriko, ki se je shranjevala v bateriji. Ko je dirkač pri pospeševanju potreboval dodatno moč, se je enota spremenila v elektromotor, ki je deloval na podlagi shranjene energije. Ta sistem so potem preimenovali v KERS (Kinetic Energy Recovery System), z njim pa so bili dirkači približno tri desetinke na krog hitrejši.

 

Medtem ko je KERS prišel v uporabo, pa je FIA skupaj s proizvajalci motorjev že razpravljala o naslednji generaciji motorjev. Pogovori so šli v smeri, da bodo imeli močnejši sistem elektromotorjev, bencinski motor z direktnim vbrizgom pa bo opremljen s turbokompresorjem in bo imel manjšo prostornino. Glede na to, da električna enota proizvaja pomemben delež skupne moči, se je zdelo primerno, da po novem govorimo o pogonskih enotah, saj moč ne prihaja več le iz motorja z notranjim zgorevanjem. Bolj natančno pa je sistem znan kot hibridna pogonska enota, pri čemer beseda 'hibridna' namiguje na kombinacijo dveh elementov.

 

So ti hibridi enaki, kot se uporabljajo v cestnih avtomobilih?

 

Niso enaki, kot se uporabljajo danes, zagotovo pa gre za tehnologije, ki se bodo prenesle na cesto v prihodnosti. Največja razlika med hibridi v formuli ena in tistimi v cestnih avtomobilih je v tem, da imajo pogonske enote v F1 še dodatno enoto MGU, ki je pritrjena na turbokompresor. To ima dve prednosti: kot elektromotor ohranja hitrost turbokompresorja in tako izniči tako imenovane turbo luknje, kot generator pa shranjuje energijo izpušnih plinov in jo pretvarja v električno energijo in kasneje moč motorja.

 

Zakaj se je formula ena odločila za takšno pot?

 

Pomembno je, da formula ena ohranja korak s časom in z aktualnimi problematikami. V času, ko so tekli dogovori glede novih pogonskih enot, se je avtomobilska industrija soočala z novimi zakoni, ki so njihovim produktom nalagali zmanjšanje izpustov toplogrednih plinov. Je pa težava v tem, da takrat še ni bilo na vidiku svetovne recesije in zdelo se je, da so bolj zapleteni in tudi dražji motorji korak v pravo smer. Ignoriranje aktualne problematike okrog klimatskih sprememb, bi lahko imelo negativne posledice za posel v formuli ena, saj bi sponzorji in navijači temu športu lahko obrnili hrbet.

 

 

Veliko je pritoževanja zaradi stroškov. So ti novi motorji res tako dragi?

 

Da, so. Veliko bolj so kompleksni. Imajo sicer manj valjev in ventilov, zato pa imajo na drugi strani turbokompresor, veliko bolj napreden sistem vbrizga goriva in vse te električne komponente. Zaradi vsega tega so se samo proizvodni stroški pogonskih enot zvišali iz 310.000 evrov na 780.000 evrov. Je pa res, da zdaj po drugi strani porabimo polovico manj motorjev na sezono kot včasih.

 

Zdi se, da morajo inženirji dirkačem pomagati pri upravljanju teh pogonskih enot. Zakaj?

 

Čeprav pri navijačih prevladuje drugačno mišljenje, v formuli ena motorjev nikdar nismo obremenjevali na polno, vedno smo morali imeti v mislih porabo goriva. Vedno skušamo dirko začeti s čim manj goriva – to je pri dirkanju najbolj učinkovita taktika. To naredimo tako, da določimo optimalno hitrost oziroma ritem skozi celotno dirko, potem pa ocenimo, kje in kdaj je smiselno varčevati z gorivom. To počnemo še danes, le da moramo zdaj upoštevati še pravilo, ki omejuje porabo goriva (dirkač lahko na dirki porabi maksimalno 100 kilogramov goriva). Zaradi tega nekaj dirk začnemo z rahlo manjšo količino goriva od optimalne. Nekaj hitrosti moramo vedno žrtvovati tudi na račun vzdržljivosti. Shranjevanje in poraba električne energije je na drugi strani še nekoliko bolj zapletena zadeva, saj je to podobno, kot če bi imeli rezervoar za gorivo, ki bi ga med dirko večkrat izpraznili in napolnili. Upravljanje s tem sistemom je sicer v glavnem avtomatsko krmiljeno, so pa trenutki, ko želijo inženirji upravljati porabo energije na določen način, zato svetujejo dirkaču glede nastavitev porabe in shranjevanja.

 

Kakšna je razlika med omejitvijo skupne porabe goriva med dirko in pretoka goriva?

 

Če povem poenostavljeno, z omejitvijo pretoka na 100 litrov na uro omejimo maksimalno moč motorja z notranjim zgorevanjem, medtem ko z omejitvijo skupne porabe na 100 kilogramov na dirko omejimo povprečno moč motorja. Če ne bi imeli te omejitve pretoka goriva, bi motorji lahko proizvajali veliko večjo moč. Seveda pa s pogosto uporabo te moči ne bi dokončali dirke s 100 kilogrami goriva.

 

Kaj pomeni tehnika 'lift and coast' (pravilen prevod izraza, ki ga pogosto uporabljajo inženirji, ko dirkačem po radijski naročijo, naj s to tehniko varčujejo z gorivom, bi bil morda 'dvigni in zaplavaj')?

 

Veliko je načinov varčevanja z gorivom, vsak pa ima nek določen vpliv na čas kroga. Najbolj učinkovit način, z najmanjšim vplivom na čase, je tehnika, pri kateri dirkač na koncu ravnine, malce pred zaviranjem, za trenutek spusti plin, tako da zaradi aerodinamičnega upora in vrtljajev motorja nekoliko pade hitrost. MGU enota seveda med tem zbira energijo in polni baterijo. To je tehnika lift and coast.

 

Zakaj so novi motorji toliko tišji kot predhodniki?

 

Hrup, ki ga sliši naše uho, je kombinacija glasnosti zvoka, ki se izraža v decibelih, ter kakovosti zvoka. Nekdanji osemvaljni motorji so proizvajali zvok z visoko frekvenco zaradi tega, ker so dosegali visoke vrtljaje. Novi hibridni motorji se vrtijo veliko počasneje (tudi vrtljaji so omejeni s pravili, in sicer na 15.000 vrtljajev na minuto), hkrati pa imajo dva valja manj. Posledično v enakem časovnem intervalu pride do za četrtino manj vžigov v valjih kot pri nekdanjih motorjih. Potem je tu še turbokompresor, ki črpa energijo iz izpušnih plinov, ki bi sicer prav tako v izpušnem sistemu proizvajali določen zvok, kar še dodatno nekoliko utiša te motorje.

 

Slišimo, da so te pogonske enote zelo učinkovite. Lahko to potrdite s kakšnimi konkretnimi dokazi?

 

Lahko. Zdaj imamo na voljo enako moč kot leta 2013, porabimo pa tretjino manj goriva. Pri tem upoštevajte, da dirkači v formuli ena veliko časa vozijo s polnim plinom, kar z vidika porabe goriva ni ravno učinkovit način vožnje.

 

       

 

Za dodajanje komentarjev morate biti prijavljeni.
© Copyright 1999-2026 Avtomanija